Воздушный фильтр является иллюзорно простым узлом: особенно в том случае, если фильтрационный элемент одноразовый. Многие владельцы автомобилей относятся к этому узлу пренебрежительно, превращая его в грязную тряпку. Ведь ни одна инструкция не дает подробной и развернутой информации о том, к чему приводит подобное обращение.
Назначение воздушного фильтра
Полное сгорание топливно-воздушной горючей смеси предполагает намного большее массовое содержание в ней воздуха, чем, собственно, топлива (примерно в 15-20 р.). Это означает, что за 100 км пути средний легковой автомобиль потребляет 12 -15 м3 воздуха. Помимо необходимого для реакции кислорода в нем содержится взвесь пыли и других мелкодисперсных частиц. Твердые частицы, попадая в двигатель, начинают действовать в качестве мелкого препятствия (абразива) в парах трения. В итоге это приведет к выводу из строя всего механизма двигателя.
Такая проблема легко устраняется с помощью фильтрации воздуха. Кроме основной функции, фильтр имеет и побочные: глушение шума, и регулирование температуры смеси (для бензиновых двигателей).
Сопротивление воздушного фильтра: основной показатель или ненужная информация?
Предельная резистентность (сопротивление) фильтра воздушному потоку – важный показатель. Несмотря на то, что он определяет не уровень качества его работы, а показатели эксплуатации в условиях недостатка кислорода в смеси, он определяет грань превращения воздушного фильтра во «врага».
Это связано с тем, что засорение фильтра снижает количество пропускаемого воздуха, что ведет к его дефициту и неполному сгоранию топлива. Неполноценность сгорания снижает максимальную мощность ДВС, резко повышает траты бензина и концентрацию высокотоксичных веществ в выбрасываемых газах. Фактор предельного сопротивления определяет материалы и конструкцию фильтрующего узла.
Эффективность же системы определяет коэффициент пропускания пыли. Он находится в зависимости от вида фильтрующей системы и режима (например, коэффициент инерционных фильтров снижается вместе с ростом трат воздуха, в сухих же фильтрах этой зависимости практически не наблюдается).
Классификация систем
Существует две классификации очистных систем: по принципу пылеулавливания, а также по количеству ступеней очищения воздуха. В частности, различают:
- одноступенчатые;
- двухступенчатые;
- трехступенчатые.
Эти подвиды, в свою очередь, делятся на такие группы, как:
- инерционные сухие со сбором пыли в бункер;
- инерционные сухие, в которых отсос пыли выполняется другим устройством;
- инерционные сухие с системой выбрасывания пыли в воздух;
- инерционные масляные;
- с элементами, набивка коих смочена маслом;
- сухие с фильтрующей перегородкой.
Фильтрующие системы первых трех групп используются в двигателях тракторов и грузовиков. Там они представляют первую ступень многоступенчатых очистителей. В конструкции легковых автомобилей используются инерционные масляные и сухие с фильтрующей перегородкой – в качестве единственной ступени системы. Фильтрующие системы пятой группы являются нетипичными.
Очистные системы со сменными модулями
Сухие фильтры с возможностью замены элемента – достаточно сложны в конструкции. Они состоят из высокопористых материалов, полимерных материалов и нетяжелых металлов.
Их преимущества:
- очень высокое качество очистки;
- простота смены элемента;
- низкое сопротивление воздушному потоку.
Все эти факторы повышают ресурс двигателя. В частности, последний фактор, как уже говорилось ранее, способствует полному сгоранию топлива и позволяет максимально повысить КПД двигателя. Ресурс работы воздушного фильтра определяет качество материалов, загрязненность воздуха и площадь поверхности фильтрующего элемента. Чем больше поверхность элемента, тем больше будет ресурс работы фильтра (предельный показатель пробега без смены элемента). Можно ориентироваться на данные, полученные в эксперименте с разными видами фильтров, сделав поправку на большую запыленность дорог (в эксперименте она была мала по сравнению с реальной). Пропускание пыли в начале работы фильтрующей системы может быть достаточно высоким: до 4,5%. Но буквально через минуту работы этот показатель снижается до менее, чем 1%. Это связано с тем, что забивающая поры фильтра пыль создает как бы дополнительную прослойку фильтрации на его поверхности.
В некоторых видах двигателей к фильтрам предъявляются более высокие требования в силу особенностей их эксплуатации, поэтому ресурс их работы, по сравнению с фильтрами в других двигателях, меньше. В частности, к таким двигателям относятся бензиновые инжекторные и дизельные с турбонаддувом.
По истечению определенного времени фильтрующие элементы заменяются. При этом время работы фильтра рассчитывается, исходя из очень жестких условий эксплуатации. Фактически, не учитывается реальный уровень запыленности дорог – по истечении рассчитанного времени фильтр заменяется без оценки загрязненности фильтра. Здесь может возникнуть вопрос: почему же не внедрить индикаторы загрязнения? Ответ весьма простой: в условиях промышленного производства легковых автомобилей такое внедрение является слишком дорогим удовольствием. Намного дешевле будет менять фильтры, не доход до критической отметки.
На заметку: Что является главным предметом философии? Об этом и многом другом Вы узнаете на сайте http://filologonline.ru/.
Материалы и общие характеристики конструкции
Существует три типа конструкций фильтрующих элементов:
- цилиндрические;
- панельные;
- бескаркасные.
В данной статье не рассматриваются преимущества и недостатки каждого вида, а лишь общие особенности конструкции фильтрационной системы.
Фильтрующая перегородка изготавливается из картона, имеющего высокую пористость и пропитанного смесью смол для предохранения её от размокания. Если при эксплуатации штора (перегородка) разбухает, то необходима немедленная замена: такой фильтрующий элемент является подделкой, причиняющей только вред.
Несмотря на популярность картона в качестве фильтрационного материала, в ряде стран сменные элементы изготавливаются из волокон (напр., в Японии). В СНГ подобные элементы навряд ли приобретут популярность, так как их использование предполагает строгое соблюдение предельных норм эксплуатации.
В производстве различных спортивных и престижных английских автомобилей пользуются популярностью проволочные (т.е. каркасные) марлевые элементы с пропиткой «фирменным» маслом. Масляные фильтры делает, к примеру, K&N. Их преимущества – это меньшее начальное сопротивление и возможность повторного использования после специальной обработки. Такие «масляные» элементы успешно устанавливаются как на Audi и BMW, так и на ВАЗы.
Достаточно частым явлением для систем с цилиндрическим фильтром (например, на «жигулях») является установка предочистителей. Они сильно (примерно на 40%) снижают пылевое загрязнение и эффективно вбирают пары масла и сажу. Предочиститель – это белый «поясок» из искусственных материалов.
Многие водители совершают ошибку, пытаясь продлить ресурс работы одноразового фильтра путем промывки предочистителя. Это абсолютно бесполезно. К распространенным ошибкам относятся также промывка непосредственно картона фильтрующего элемента, смачивание сухого элемента любыми жидкостями (в частности, маслом) – что ведет к мгновенному достижению предельного сопротивления.
К наиболее частым проблемам, связанным с фильтрующими системами, относятся надрывы обейчатки и некачественные «пояски» на привалочных частях элементов.
Первая проблема возникает из-за того, что поток воздуха провоцирует пульсацию фильтрующей шторы – в случае, если картон достигает каркаса (т.е. обейчатки), надрывы появляются быстро. В особенности это касается фильтров с металлическими каркасами. Вторая же проблема связана со старением полимерных материалов, из которых изготавливаются такие «пояски». Когда ободок становится твердым и растрескивается, в ДВС начинает всасываться пыльный воздух. При должном навыке трещины становятся определимы на ощупь.
