Многие водители не всегда правильно оценивают важность воздушного фильтра и его влияние на работу двигателя автомобиля. А ведь воздушный фильтр, не смотря на всю его кажущуюся простоту – важный элемент двигателя, оказывающий огромное влияние на качество его работы.
Как известно, для полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы воздуха в ее составе было по массе в 15-20 раз больше, чем топлива. В среднем движок автомобиля за сто километров пробега потребляет от 12 до 15 кубических метров воздуха. Если этот воздух не очищать, то вся находящаяся в нем твердая взвесь (главным образом пыль) попадет внутрь двигателя и будет действовать на все трущиеся элементы как абразив. Довольно скоро это приведет к ухудшению работы двигателя и, в конечном счете, к его преждевременному выходу из строя. Чтобы этого не допустить, в конструкции автомобиля и используется воздушный фильтр. Но, кроме зашиты внутренностей двигателя от пыли и прочих взвесей, фильтр также выполняет функцию глушителя шума, распространяющегося по впускному тракту, а в бензиновых двигателях - еще и регулятора температуры горючей смеси.
Эффективность системы очистки воздуха характеризуется коэффициентом пропускания пыли, который зависит как от типа самой системы, так и от режима работы двигателя. Например, в инерционных системах очистки он уменьшается с увеличением расхода воздуха, а в системах с сухими (картонными) сменными фильтрами такой зависимости почти нет.
Есть у фильтрующего элемента еще один важный показатель - так называемое предельное сопротивление засасываемому воздуху. Он характеризует скорее не качество работы фильтра, а эксплуатационные показатели двигателя в условиях недостатка воздуха для смесеобразования. По мере засорения фильтрующего элемента его сопротивление воздушному потоку растет и, следовательно, уменьшается количество воздуха, поступающего на смесеобразование. На определенных режимах это ведет к обогащению смеси, а, значит, к её неполному сгоранию. Из-за этого снижаются мощностные показатели двигателя, увеличиваются расход топлива и концентрация токсичных веществ в выхлопных газах. Словом, с формальных позиций предельно допустимое сопротивление воздушного фильтра - это граница, после которой фильтрующий элемент из помощника превращается во врага. Не случайно данный показатель в значительной степени определяет и конструкцию фильтра, и материалы, из которых он делается.
Если говорить о классификации систем очистки воздуха, то их принято разделять, во-первых, по количеству ступеней очистки и, во-вторых, по принципам улавливания пыли. Различают одно-, двух- и трехступенчатые системы, которые еще разделяются на шесть групп:
- сухие инерционные воздухоочистители со сбором пыли в бункер;
- сухие инерционные с отсосом пыли дополнительным устройством;
- сухие инерционные с выбросом пыли в атмосферу;
- инерционно-масляные;
- системы, использующие фильтрующие элементы со смоченной маслом набивкой;
- системы с сухими элементами, имеющими фильтрующую перегородку.
Первые три типа в основном используются в качестве первой ступени в двух или трехступенчатых очистителях на грузовиках и тракторах. На легковых автомобилях чаще применяют одноступенчатые воздухоочистители четвертого и шестого типов. Ну, а элементы со смоченной набивкой - вообще экзотика, их выпускает только английская компания “K&N”. Крайне редко встречаются и фильтрующие элементы из пористого полиуретана, смоченного моторным маслом.
Отдельно стоит сказать несколько слов об инерционно-масляных системах. Не так давно подобные воздухоочистители стояли практически на всех автомобилях (вспомните хотя бы "Волгу" ГАЗ-24 или "Запорожец" ЗАЗ-968). Да и сегодня часть дизельных двигателей ЯМЗ и почти все бензиновые типа ЗИЛ-130 комплектуются инерционно-масляными системами очистки воздуха. Так что этот способ очистки никак не обойти молчанием - много машин с такими устройствами еще бегает по дорогам России.
Напомним принцип работы такой системы. Она содержит два обязательных компонента: масляную ванную и фильтрующий элемент, представляющий собой набивку из металлической либо капроновой нити. Во время работы воздух проходит в кольцевую щель между корпусом и фильтрующим элементом, а затем к отражателю. При повороте поток воздуха захватывает масло из ванны и вместе с ним устремляется в фильтрующую набивку. Там образуется псевдокипящий пеномасляный слой, где и происходит сам процесс очистки воздуха: частички пыли, коснувшись масла, прилипают к нему. При неработающем двигателе масло из фильтрующего элемента стекает в ванну и увлекает за собой задержанную пыль.
Скапливающуюся на дне масляной ванны грязь приходится регулярно удалять, а сам фильтрующий элемент - промывать. Дело это трудоемкое и, главное, вредное с точки зрения экологии. В последние годы инерционно-масляные воздухоочистители постепенно сдают свои позиции системам с сухими сменными элементами, имеющими фильтрующую перегородку. Основная причина отступления - меньшая эффективность. Лишь при максимальном расходе воздуха коэффициент пропуска пыли у инерционно-масляных систем с трудом подбирается к 1-2%. В эксплуатации такие режимы - редкость. А при самых распространенных нагрузках (около 20% мощности) пропуск пыли может достигать пяти, а то и десяти процентов. Сухие фильтрующие элементы практически лишены этого недостатка: на всех режимах работы двигателя они пропускают не более одного процента пыли.
Системы очистки воздуха со сменными фильтрующими элементами
Современные сменные сухие фильтры - достаточно сложные конструкции из легких металлов, полимеров и тонкого пористого картона. Их достоинства: высокая степень очистки и низкое сопротивление. То есть именно то, что улучшает эксплуатационные характеристики двигателя и продлевает срок его службы. Еще один неоспоримый плюс - простота и удобство замены элемента.
Как говорилось ранее, сопротивление фильтрующего элемента прямо связано со временем его работы и загрязненностью атмосферного воздуха. Решающую роль в долговечности этих изделий играет площадь фильтрующей поверхности. Фильтр для "Жигулей", имея площадь фильтрации 0,33 кв. м, достигает предельного сопротивления при пробеге 20 тыс. км. У фильтра для “Волги” эти цифры равны 1 кв. м и 30 тыс. км пробега соответственно. Разумеется, приведенные цифры максимального пробега достаточно приблизительны, они получены для дорог с малой запыленностью воздуха, поэтому в реальных условиях их надо корректировать в меньшую сторону. То есть менять фильтрующие элементы чаще.
Коэффициент пропуска пыли, достаточно высокий в самом начале работы фильтра (у изделий разных производителей он колеблется от 2,5 до 4,5%), быстро снижается до значений, не превышающих 1%. Объясняется это тем, что пыль, забивая поры картона, как бы сама создает дополнительный фильтрующий слой на его поверхности. Это происходит достаточно быстро - в течение одной минуты работы.
У бензиновых инжекторных двигателей, а также у дизелей с турбонаддувом, к чистоте воздуха предъявляются повышенные требования. При прочих равных условиях фильтры на таких движках меняют чаще, или применяют фильтрующие элементы с повышенной площадью фильтрации.
О конструкциях и материалах
Фильтрующие элементы бывают трех конструктивных типов: цилиндрические, панельные и бескаркасные. Рассмотрим особенности каждой из этих конструкций, имеющие непосредственное отношение к эксплуатации.
Часто проходящий через фильтрующий элемент поток воздуха, вызывает пульсацию картонной шторы. Если при этом штора достанет до каркаса фильтра (так называемой обечайки), то на шторе появятся надрывы. Солидные производители фильтров стараются не допускать этого, а вот в "ширпотребовской" продукции об этом не думают. Сама фильтрующая перегородка (штора) делается из специального высокопористого, пропитанного смолами картона. Пропитка нужна, чтобы предохранить штору от размокания при попадании на нее влаги. Поэтому если в процессе эксплуатации вы обнаружили, что штора разбухла - немедленно замените фильтр, потому что это явная подделка.
Вообще, картон - самый применяемый материал для производства воздушных фильтров. Но в некоторых странах, например в Японии, сменные элементы делают из синтетических волокон. Эксплуатация таких элементов требует более строгого соблюдения предельных норм пользования.
На престижных английских машинах "Роллс-Ройс", а иногда и на спортивных автомобилях устанавливают каркасные (проволочные) элементы из пятислойной марли, пропитанной "фирменным" маслом. По сравнению с картонными фильтрами, у них гораздо меньше начальное сопротивление. Кроме того, после специальной обработки они могут применяться повторно. Эти фильтры могут устанавливаться и на некоторые серийные машины – например, Audi или BMW. Подойдут они и для отечественных ВАЗов.
На цилиндрических (например, "жигулевских") фильтрах часто ставят так называемые предочистители в виде белого пояска из искусственного материала. Предочиститель служит для того, чтобы задерживать до 40% пыли, снижая пылевую нагрузку на картонную штору. Кроме того, он эффективно вбирает в себя сажу, несгоревшие углеводороды и пары масла - неизбежные компоненты атмосферы большого города.
Некоторые водители пытаются мыть предочиститель, надеясь использовать его повторно – это бесполезно. Фильтр, даже одетый в предочиститель, не перестает быть одноразовым. Также не предназначен для промывки картон, и уж ни в коем случае не следует смачивать сухой элемент маслом или другими жидкостями - при такой "модернизации" фильтр почти сразу достигает предельного сопротивления.
Какие еще неприятности могут преподнести воздушные фильтры? У них могут быть некачественные пояски-уплотнители на привалочных поверхностях фильтрующих элементов. Чаще всего они изготовлены из резины или пластизоля (полимерных паст), которые подвержены старению. Со временем поясок отвердевает и растрескивается, и двигатель начинает “подсасывать” грязный воздух. При определенном опыте и навыках испорченный ободок можно определить на ощупь.
Вернуться к списку статей в разделе: Двигатель
