Tecnica: i filtri dell'olio

Degli organi accessori si parla poco, anche se svolgono compiti vitali. Grazie all’avanzamento della tecnica le auto richiedono sempre minori attenzioni e i loro componenti hanno vite utili sempre maggiori. Candele long-life e filtri dell'olio che a una eccezionale efficienza abbinano una straordinaria capacità di accumulo hanno reso più agevole la manutenzione, dato che vanno sostituiti con una frequenza molto inferiore rispetto al passato. E pure lo stesso olio “dura” sensibilmente di più. 

I filtri impiegati nelle auto moderne hanno importanti contenuti tecnologici, pur mantenendo un aspetto estremamente semplice, e sono chiamati a svolgere un compito molto impegnativo. In particolare, il filtro dell’olio è di importanza assolutamente vitale per il motore. Solo se all’interno di quest’ultimo circola un lubrificante pulito è infatti possibile ridurre al minimo l’usura dei componenti e ottenere una durata adeguata. 

In questo caso pulito significa privo di particelle estranee, anche se di piccolissime dimensioni, e quindi difficili da trattenere con filtri che non siano stati sviluppati specificamente per questo tipo di impiego. Il filtraggio deve inoltre aver luogo causando la minima resistenza possibile al flusso dell’olio. 

Da dove arrivano le impurità? 

Le particelle solide possono arrivare dall’esterno, e in tal caso fanno il loro ingresso quando si sostituisce l’olio o si effettua qualche intervento, oppure si possono formare all’interno del motore in seguito alla usura dei vari componenti o in quanto prodotte da processi di ossidazione o da reazioni chimiche (lacche, etc…) o anche dalla rottura di altre di maggiori dimensioni. I diametri sono generalmente compresi tra 5 e 60 micron. Nei motori diesel occorre poi fare i conti con le piccolissime particelle di nerofumo, derivante dalla combustione, che purtroppo tendono ad aggregarsi. 

Nei motori delle ultime generazioni, sovralimentati e con elevate pressioni di combustione, si impiegano necessariamente bronzine con elevata capacità di carico. Il materiale antifrizione, più duro di quelli impiegati in precedenza, ha pertanto una minore incorporabilità. Le esigenze in fatto di pulizia dell’olio sono quindi ancora superiori. 

Carta, fibra sintetica o "misto"

Quando si parla di filtri, è facile che si pensi subito a organi simili a reticelle con maglie finissime, che trattengono le particelle con un sistema “a setaccio” (quelle più grandi delle maglie non possono ovviamente passare). In effetti la situazione è molto più complessa. 

Nei filtri dell’olio di maglie non ce ne sono; il materiale filtrante infatti è costituito da fibre di cellulosa (filtri in “carta”), opportunamente impregnate con resine, disposte in maniera disordinata a formare una struttura dotata di una elevata porosità. Negli ultimi anni però esse sono state in larga misura sostituite da fibre sintetiche, di diametro minore. E sono entrate in scena strutture multistrato con densità differenziata. Di una larga diffusione godono oggi i materiali filtranti “misti”, costituiti da una combinazione di cellulosa e fibre sintetiche. 

In aggiunta al sistema a setaccio, nei moderni filtri dell’olio si sfrutta largamente quello a “intercettazione”, nel quale le particelle che entrano in contatto con le fibre vengono trattenute aderendo ad esse. Minore importanza hanno i meccanismi di filtraggio del tipo a diffusione e a inerzia (delle particelle), che entrano invece largamente in gioco nel caso dei filtri dell’aria. Le fibre sintetiche hanno fornito un notevole contributo al miglioramento della durata, all’aumento della resistenza ai contaminanti e a quello della robustezza meccanica del filtro. 

Perché la fisarmonica   

Per avere una grande superficie attiva con un ingombro esterno contenuto, gli elementi filtranti sono tipicamente dotati di una pieghettatura a fisarmonica. In questo modo si ottiene una ridotta resistenza al flusso: la differenza tra la pressione a monte e quella a valle dell’elemento filtrante risulta contenuta entro valori più che accettabili. In genere per un filtro nuovo non supera i 500 millibar, alla temperatura di regime, e spesso è sensibilmente minore. La pieghettatura inoltre consente di ottenere una elevata vita utile del filtro, resa possibile da un maggiore potere di accumulo; è superiore la quantità di materiale estraneo che può essere incorporata nell’elemento filtrante prima che la resistenza al flusso divenga eccessiva. 

In corrispondenza del filtro vi è una valvola di bypass che, se la resistenza in questione risulta superiore a un determinato valore, si apre facendo passare l’olio, che così entra nel circuito principale senza venire filtrato. La lubrificazione in questo modo viene assicurata comunque, anche se l’usura risulta maggiore. Questa situazione può verificarsi subito dopo gli avviamenti a freddo, quando l’olio è molto viscoso, oppure se il passaggio attraverso l’elemento filtrante risulta troppo ostacolato a causa dell’eccessivo accumulo di particelle estranee.

In genere la valvola di bypass è tarata su valori dell’ordine di 1,0-2,5 bar. Molto interessante è la doppia pieghettatura impiegata nei filtri delle aziende del gruppo Sogefi (come Fram e Tecnocar), che consente di aumentare ulteriormente la superficie utile, a parità di ingombro esterno del filtro. I tecnici che l’hanno ideata la definiscono “a chevron”. 

Il ritorno dei filtri a cartuccia

Dopo decenni nei quali la scena è stata dominata dai filtri del tipo “spin-on”, oggi si sta assistendo a un forte ritorno di quelli a cartuccia, senza parti metalliche e senza valvola di bypass incorporata, che vengono inseriti in alloggiamenti praticati nel basamento del motore o, sempre più frequentemente, in un modulo che contiene anche lo scambiatore di calore acqua-olio. La valvola di bypass in questo caso viene piazzata in una sede direttamente collegata all’alloggiamento della cartuccia e non viene mai sostituita. 

I filtri spin-on sono costituiti da involucri metallici all’interno dei quali sono collocati l’elemento filtrante e di norma anche la valvola di bypass; vengono fissati al basamento mediante semplice avvitamento e non sono scomponibili. Quando vengono sostituiti si getta via tutto il complessivo, e quindi anche la valvola. 

In diversi casi la disposizione del vano nel quale si trova l’elemento filtrante è tale che a motore fermo l’olio uscirebbe sotto l’azione della forza di gravità. Per evitare che ciò possa accadere si impiega una apposita valvola antisvuotamento.