发动机机油滤纸是用于过滤发动机机油的过滤纸。它是发动机过滤系统的关键材料，控制着发动机运行时机油的洁净度水平，是保护发动机避免早期磨损和获得长寿命的保证。机油滤纸技术一直与发动机技术战略共同前行，以最大程度地维护发动机的安全运行。
目前，我国已经成为了全世界最大的新车市场。随着我国汽车市场的蓬勃发展，全世界最有实力的发动机机油滤纸制造商已经或着手在华建厂，汽车机油滤纸的研发和制造进入了新的历史阶段。
一、发动机机油滤纸的发展
二十世纪二十年代前后的早期汽车里甚至根本没有机油过滤。不过人们很快发现对机油进行过滤可以有效延长发动机的使用寿命。Volkswagen 1 型汽车 ( 更普遍的称呼是 Beetle） 使用了第一个机油滤清器，开始对机油进行过滤。这种滤清器使用的过滤材料是金属网，一直使用到 20 世纪 40 年代晚期。
由于金属网滤清器容易堵，效率低，同时代出现的袋式滤清器又大又脏，于是出现了替代这些早期机油滤清器的筒式滤清器。它适合于安置在发动机缸体的侧面，一次性使用，十分方便。开始的时候，在这种筒式滤清器采用压紧的纱和木片作为过滤材料，后来，大约在二十世纪五六十年代，采用机油滤纸制造的现代纸质筒状滤芯取代了压紧的纱和木片。
早期的机油滤纸完全由植物纤维构成，主要针对粒径为 40 －80 微米的污染物进行过滤。就当时的技术条件而言，由于滤纸制造的原料容易获取，易加工，过滤阻力低，效率高，体现出了很高的性价比，很快就取代其它材料成为机油过滤材料的主流。图 1 是全植物纤维机油滤纸的 SEM 照片。
图表：全植物纤维机油滤纸的 SEM 照片( ×100）
图表来源：公开资料整理
随着发动机技术的发展，发动机对机油滤纸过滤效率的要求逐渐提高，机油滤纸开始通过逐步优化植物纤维配方来满足要求。
到了上二十世纪九十年代，在日益严格的发动机技术和市场需求的要求下，全植物纤维构成的发动机机油滤纸的局限性开始显现———植物纤维易吸水润涨、易老化，导致滤纸强度降低。特别是对于性能要求较高的发动机，即使通过调节植物纤维配方也难以使效率和纳污容量的平衡达到新的高度，满足技术条件的要求。
得益于特种纸成型技术和纤维制造技术的发展，为了弥补植物纤维的天然不足，非植物纤维添加的发动机机油滤纸开始出现。
图表：非植物纤维添加机油滤纸的 SEM 照片( ×100）
图表来源：公开资料整理
由于非植物纤维的种类和尺寸可以选择，这给机油滤纸的结构设计带来了更广阔的空间。非植物纤维的添加不仅可以帮助滤纸摆脱植物纤维易老化造成的强度降低，而且可以使滤纸有更高松厚度和孔隙结构，实现更好的过滤性能。现在，发动机技术对机油过滤纸的性能要求仍然在不断提高，机油滤纸的非植物纤维含量也越来越高，种类越来越丰富。
二、发动机机油滤纸的性能
对于发动机机油滤纸而言，判断它是否能满足使用要求，至少需要对它三个方面的性能指标进行评估，即基本性能、过滤性能和耐老化性能。下面对这三个方面的指标进行阐述。
1、基本性能
基本性能是滤纸的基本物理特性，用以评估滤纸的基本特性。滤纸的基本性能包括: 定量、厚度、耐破度、弯曲挺度、透气度和孔径。
定量
定量是滤纸最基本的性能参数，会影响到滤纸的所有其它性能指标。定量稳定性也是滤纸所有性能稳定的前提。由于定量提高有利于提高机油滤纸的综合性能，高定量化成为了高性能机油滤纸技术发展的趋势。
厚度
厚度指滤纸入流和出流两个表面之间的距离，单位是 mm。厚度反映了滤纸所占的空间体积。一般而言，相同定量的滤纸，厚度越高，总体的纤维结构越松，透气度和孔隙率越高，越有利于实现较低的初始阻力和较高的纳污容量。
弯曲挺度
弯曲挺度指在弹性限度内，将一定尺寸的滤纸弯曲到一定程度的阻力弯矩，单位是 mNm。挺度影响滤纸的折叠性能和滤芯的结构稳定性。滤纸的挺度高，有利于帮助滤芯保持过滤性能的稳定性，也有利于用于制造无金属端盖的环保机油滤芯。但滤纸的挺度过高会增加滤芯加工打折过程中被折损、折破的可能。
耐破度
耐破度指在标准测试条件下滤纸所能承受的最大顶破压强，单位是 kPa。耐破度反映了滤纸的强度，用以需满足滤芯在使用的寿命周期内过滤机油时所产生的压力要求。
透气度
透气度指在 200Pa 压差下，单位时间内通过单位面积材料的气体量，即流速，单位是 mm/s。透气度反映了滤纸在用于机油过滤时初始阻力的大小。
孔径
孔径是根据毛细现象原理对滤纸进行实验得到的计算值，单位是μm。孔径给出了滤纸孔隙特性方面的信息，可定性地间接反映滤纸的过滤效率的高低，但与滤纸的过滤效率无直接可换算的关系。通常采用的孔径测试方法是泡点法。这种测试方法只能得到最大孔径一个值，获取关于滤纸孔隙的信息较少。如果采用使用改进孔径测试方法的孔径分析仪，如 PMI 孔径分析仪对滤材进行测试，则可以得到平均孔径、孔径分布等更丰富的滤纸孔隙特性信息。
图表：PMI 孔径仪器测试的机油滤纸孔径分布
图表来源：公开资料整理
2、过滤性能
过滤性能体现了在实验室模拟的环境中滤纸的过滤特性。滤纸的过滤特性主要通过滤纸的阻力、效率和纳污容量三个方面来进行评估。
阻力
参考观研天下发布《2018年中国发动机油滤纸市场分析报告-行业深度调研与发展趋势预测》
过滤阻力指滤材在测试过程中所产生的压差，单位为 Pa。滤纸的阻力反映了它在过滤过程中对系统能量损失影响的大小。滤纸的阻力特性主要通过滤纸的流量 － 阻力特性曲线和纳污时间 － 阻力特性曲线来认识。
滤纸的流量 － 阻力特性曲线反映了清洁测试油在规定的流量范围内变化时，滤纸阻力的变化过程，用以评估滤纸本身对系统阻力造成的影响。
滤纸的纳污时间 － 阻力特性曲线反映了在采用规定的污染物颗粒进行测试时，滤纸的阻力随着纳污时间的延长而提高，直至达到规定的阻力上限的过程，用以评估滤纸在纳污过程中对系统阻力造成的影响。初始阻力是纳污时间 － 阻力特性曲线的起点阻力，是概括性地评估滤纸阻力特性的指标。
效率
测量滤纸效率的方法有计重法和计数法两种。相应地，两种测试方法获得的效率分别称为计重效率和计数效率。
计重效率通过在规定条件下测试污染物颗粒通过滤纸过滤后滤纸重量前后的变化量计算而得。由于简单易行，早期的机油滤纸的效率采用计重法测试。但是计重效率只能获得滤纸对污染物过滤前后重量方面的信息，然而对于发动机而言，判断污染物是否会对发动机造成磨损的关键是污染物颗粒的大小和数量。当污染物颗粒的大小与发动机运动件之间的间隙尺寸接近的时候，就特别容易造成磨损。与此同时，即使是小于发动机运动件之间间隙的污染物颗粒，当在机油中的浓度达到一定程度时，也会对发动机造成类似研磨作用的磨损。因此，滤纸尤其需要对与发动机运动件之间间隙大小相当以及尺寸更小的颗粒污染物的过滤情况进行控制。
这样，计数法就成为了滤纸效率评估方法的主流。计数效率通过在规定条件下不同粒径的测试污染物颗粒通过滤纸过滤前后的变化量计算而得。与计重法只有一个测试值不同，计数法针对每一粒径的颗粒都会有测试值，并且会随着时间的变化而发生变动。值得注意的是，计数法效率并不一定随着测试时间的延长而提高，而是不同粒径的颗粒会出现不同的效率特性。为了能够简要地概括滤纸的过滤特性，通常会选用敏感粒径颗粒在整个测试过程中的平均过滤效率来评估和衡量滤纸效率特性的优劣。比如，有的公司会要求，滤纸在整个测试过程中，针对30μm 颗粒的平均过滤效率需要达到 98． 7% 以上。
纳污容量
纳污容量指滤纸在规定的测试条件下采用标准尘( 规定的测试污染物颗粒） 进行测试，阻力达到要60 求上限时，滤纸单位面积上容纳污染物的质量，单位是 mg/cm2。纳污容量反映了滤纸在达到阻力上限时对测试污染颗粒的容纳量。由于在实际环境中遇到的实际污染物可能和测试污染物不同，这使得纳污容量通常被用来比较不同滤纸的纳污能力，而不是被用于准确评估滤纸在真实环境下的纳污量。
3、耐老化性能
耐老化性能反映了滤纸在使用环境中的化学稳定性，以判断滤纸能否在整个使用周期内满足强度的要求。这里主要通过老化测试前后滤纸耐破度的变化来进行衡量。由于机油在发动机中需要起到润滑、密封、冷却、防锈、清洁等作用，同时发动机的要求越来越高，机油的化学成分也在不断变化。滤纸能否在使用环境中始终适应这些化学物质，保持足够的强度，以防止发生破损泄露，就成为了滤纸需要考察的重要特性。
三、挑战与未来
1、挑战
日益提高的节能和环保要求不断对发动机技术的发展提出新的挑战。这促进了很多新的发动机技术出现，同时也使滤纸的使用环境和要求出现了新的变化。发动机运动件间隙的缩小，提高了对机油的清洁度要求，也提高了对滤纸过滤效率的要求; 发动机能量密度提高，热负荷增加，提高了机油的使用温度，也提高了滤纸使用温度的要求; 发动机废气循环系统 ( Exhaust Gas Ｒecirculation，EGＲ） ，密闭曲轴箱通风系统( Closed Crankcase Ventilation，CCV） 的使用，使得机油中可能会含有更多的发动机燃烧烟尘以及酸性物质，提高了滤纸化学适应性的要求; 此外，机油滤清器更换里程要求的增加，进一步提高了对滤纸实际使用时间的要求。
同时，滤纸的研发速度和新型产品的市场化进程也正面临新的挑战。这主要是源于除了基本性能外，滤纸的过滤性能和耐老化性能检测目前仍然缺乏统一的测试标准，相关公司和研究机构采用的评估方式不尽相同。这使得不同来源的评估结果比较性较差，各种信息和数据复杂。结果就是提高了滤纸评估的技术门槛———只有具有相当行业背景和技术分析能力的体系才能对滤纸性能做出系统的准确评估。
2、未来
理解和满足终端用户的需求是滤纸技术发展的重要任务。发动机技术不断升级提出的挑战，将机油滤纸技术带入了一个新的起点，推动滤纸向着更多元化的技术交叉方向发展。
尽管现在的高性能机油滤纸得益于纤维制造技术和湿法成型技术的进步。然而，随着技术要求的不断提高，原来通过优化滤纸纤维配方来提升滤纸性能的空间可能已经不多。除了继续吸收新的高性能纤维技术和湿法成型技术，滤纸性能的进一步提升需要对滤纸设计和结构进行更有效的控制，这使得机油滤纸技术多层复合技术成为了新一代高性能机油滤纸研发的焦点。未来主流的高性能机油滤纸可能会在湿法多层复合技术或干法多层复合技术中产生。就目前的技术情况看，湿法多层复合技术生产相对便利，产量高，滤纸的加工性能好，成本经济，但性能提升的空间比较有限; 而干法多层复合技术对滤纸性能提升的空间较大，但生产的难度也较大，整个技术链条运行的成本较高。
新的高性能机油滤纸技术之间的竞争，正帮助滤纸适应更苛刻的使用环境，以及在更长的时间里应对更多的污染物。
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