Характеристики воздушных фильтров

Для функционирования двигателя нужны не только топливо, но и воздух. Причем важно получать чистый поток. За улавливание загрязнений в автомобилях отвечают специальные воздушные фильтры. Они отличаются габаритами, материалом и конструкцией. Для нормального функционирования важно сделать правильный выбор и своевременно (не реже чем через 20-30 тыс. км пробега) выполнить замену фильтрующего элемента.

Содержание

Виды сухих фильтров

Материалы. В основном на легковых машинах устанавливают бумажные воздушные фильтры. Они обеспечивают более качественное улавливание загрязнений, чем угольные и масляно-инерционные аналоги. Для повышения эффективности задержания влаги в производственных условиях выполняется пропитка бумаги разными составами. Чтобы продлить срок службы фильтра, используется трехслойная структура бумаги. Ее суть заключается в изменении диаметра пор в слоях. На внешней поверхности они крупнее и уменьшаются к середине. Также производители воздушных фильтров придают большое значение разработке новых моделей. На замену бумаге приходят синтетические микропористые материалы.

Таблица. Характеристики разных фильтрующих элементов

Материал

Масса единицы поверхности, г/м²

Удельная поглощающая способность, г/мг

Эффективность, %

Конструкция. В зависимости от формы различают воздушные фильтры:

• круглые, или кольцевые. Такая конфигурация считается устаревшей, это обусловлено сниженной площадью фильтрации при больших габаритах. Круглые модели используются в машинах с карбюраторной системой. Чтобы снизить воздействие воздушного потока на поверхность, они снабжаются каркасом из алюминиевой сетки;
• цилиндрические. Компактнее кольцевых, при этом характеризуются большей площадью поверхности. Цилиндрические модели подходят для коммерческого транспорта с дизельными двигателями. Также устанавливаются на некоторых легковых дизельных автомобилях;
• панельные. Фильтры делятся на бескаркасные и каркасные. Они сочетают большую площадь фильтрации, прочность и компактность. Такие изделия устанавливаются в инжекторные и дизельные машины.

Сравнение «сухого» и «мокрого» типа

Для наглядности характеристики фильтрующих элементов разных типов сведены в таблицу:

КРИТЕРИЙ СРАВНЕНИЯ

ФИЛЬТР

МОКРЫЙ

СУХОЙ

Установлен на некоторых малотоннажных авто и автобусах.

Подходят для автомобилей разной тоннажности.

На фильтрующий материал наносится специальный клейкий состав.

Фильтрующая гофрированная бумага или синтетические ткани.

Пыль оседает на клейком веществе.

Твердые частицы улавливаются по всей площади материала.

Плохо поглощает дорожную пыль.

Эффективен в местах с высоким содержанием сажи (магистрали, город).

Не допускается повторное применение.

Подходит для мест с высокой концентрацией дорожной пыли – грунтовки, производственные площадки.

Большое содержание углеродной пыли снижает эксплуатационный срок.

Какими должны быть фильтры

Главная задача воздушного фильтра – обеспечить максимальную очистку забираемого из окружающей среды воздуха. Он должен эффективно улавливать частички пыли, песка, сажи и др. При этом важно минимизировать сопротивление потоку, обеспечить достаточную пропускную способность. Современные изделия отличаются:

• коэффициентом пропускания взвешенных частиц не более 1 %. То есть они способны улавливать до 99 % пыли и других включений;
• сопротивлением воздушному потоку на уровне 0,6 %. Этот показатель соответствует новому элементу. В процессе эксплуатации значение будет возрастать;
• предельно допустимым сопротивлением – не более 50 кПа;
• длительным сроком службы с сохранением эксплуатационных показателей и целостности.

Предложения от ТМ ROLF

Компания ROLF Lubricants GMBH изготавливает автомобильные воздушные фильтры с 2016 года. Производственные мощности располагаются в Германии и Польше. На заводах внедрена и поддерживается система менеджмента качества в соответствии с ISO/TS 16949:2009. Из дорогих материалов премиум-сегмента изготавливаются фильтрующие элементы стандарта ОЕМ. Все они отвечают требованиям производителей транспортных средств или моторов по прочности и эксплуатации. Для удобства покупателей на сайте реализована возможность подбора фильтров для автомобилей разных автоконцернов, марок и годов выпуска.

Технические характеристики фильтров автомобилей

Воздушный фильтр, вроде как простой элемент в автомобиле. Если у него современный фильтрующий элемент уход за ним довольно простой, часто бывает что для восстановления работоспособности надо всего лишь поменять не дорогостоящую прокладку. Понимая это, многие автолюбители относятся к своим фильтрам с недостаточной бдительностью, поэтому не редки случаи, когда фильтр доведен до состояния половой тряпки. А к чему может привести подобная эксплуатация, скажут вам немногие. В инструкции таких сведений не дают. Именно по этому мы собираемся рассказать вам технические характеристики фильтров автомобилей.

Для того чтобы горючая смесь сгорала в полной мере, в составе ее должно содержаться в 20-25 раз воздуха больше чем топлива, по массе. В среднем любой автомобиль за сто километров пробега поглощает от 12 до 16 метров кубических атмосферного воздуха. Если не проводить очистку данного воздуха, весь мусор, который в нем находится (в основном это пыль) будет попадать в рабочую область двигателя, при этом воздействуя как абразив на трущиеся детали. Через некоторое время работа двигателя значительно ухудшится, что в итоге приведет к выходу его из строя.

Чтобы защититься от подобных неприятностей, надо использовать фильтры (в нашем случае воздушный фильтр), чтобы очищать попадающую в двигатель смесь. Помимо всего прочего фильтр исполняет роль глушителя, делая шумы двигателя менее заметными. Располагается он на такте впуска, в бензиновых двигателях, на нем есть еще и регулятор температуры рабочей смечи.

Насколько эффективна система очистки, характеризуется коэффициентом пропускной способности мелких частиц. Подобный коэффициент зависит как от режима работы двигателя, так и от типа самой системы. К примеру, в инерционных системах очистки эффективность уменьшается в связи с ростом расхода воздуха, в то время как в системах с картонными (сухими) сменными фильтрами подобной зависимости не наблюдается.

У фильтрующих элементов есть еще один показатель – это предельное сопротивление, которое оказывается всасываемому воздуху. Характеризуют его скорее не качество работы фильтрующего элемента, а эксплуатационные показатели мотора в условиях, когда воздуха недостаточно для качественного образования смеси.

По мере того как фильтр засоряется, растет и его сопротивление воздушному потоку, в результате чего уменьшается то количество воздуха, которое поступает для образования рабочей смеси. В некоторых режимах, это может привести к обогащению смеси, следовательно, к неполному ее сгоранию. Мощностные показатели двигателя от этого, естественно, снижаются, концентрация токсичных веществ в выхлопных газах и расход топлива будут повышенными. В общем, предельное сопротивление любого фильтра, это своего рода граница, преодолев которую фильтрующий элемент из помощника будет превращен в злейшего врага. Данный показатель в большей степени определит конструкцию фильтра и те материалы, которые надо будет использовать при его изготовлении.

Естественно, водители вовсе не обязаны знать, какие значения должны быть предельными у его автомобильных фильтров. Важно будет помнить, что в процессе эксплуатации сопротивление будет постоянно увеличиваться. Поэтому, к смене фильтрующих элементов или срокам технического облуживания автомобилист должен подходить осознано и своевременно проводить эти работы.

Если затрагивать классификацию систем воздухоподачи, то их принято разделять, для начала по принципам улавливания пыли, и по количеству ступеней очистки. Различают одно-, двух- и трехступенчатые системы, которые помимо всего прочего разделяются на следующие подгруппы :

• системы с имеющими фильтрующую перегородку сухими элементами;
• инерционные сухие с отсосом пыли посредством посторонних устройств;
• инерционные сухие воздухоочистители собирающие отсепарированную пыль в бункер;
• инерционно-масляные;
• системы, которые используют фильтрующие элементы с набивкой смоченной маслом;
• сухие инерционные с выбросом в атмосферу пыли.

Сухие инерционные системы зачастую используют в качестве первой ступени в трех- или двухступенчатых очистителях на тракторах и грузовиках. На «легковушках» часто применяют одноступенчатые очистители воздуха. А элементы, где набивка смочена – это, можно сказать, экзотика выпускает их только одна английская компания K&N. Фильтрующие элементы из пористого полиуретана, который смочен моторным маслом, также можно встретить довольно редко.

Хочется сказать пару слов об инерционно-масляных системах. Недавно подобные очистители можно было встретить почти на всех единицах техники. Да и на сегодняшний день есть дизельные автомобили с установленными инерционно-масляными системами очистки атмосферного воздуха. Поэтому данный способ очистки вниманием обойти не получится, много автомобилей с подобными устройствами еще колесят по дорогам нашей страны.

Хотелось бы напомнить принцип работы подобной системы. В состав ее входят два обязательных элемента: фильтрующий элемент, который представляет собой набивку из капроновой либо металлической нити и масляная ванна. Когда двигатель работает, воздух проходит в кольцевую щель между фильтрующим элементом и корпусом, а затем перемещается к отражателю. Когда поток воздуха поворачивается, он захватывает из ванны масло, и вместе с ним направляется в фильтрующую набивку. Псевдокипящий пеномасляный слой, в котором происходит процесс очистки атмосферного воздуха: коснувшись масла, частички пыли, прилипают к нему. Когда двигатель перестает работать, из фильтрующего элемента в ванну стекает масло, забирая с собой задержанную в нем пыль. Ту грязь, которая слиплась на дне ванны, надо регулярно удалять, после чего промывать фильтрующий элемент. Дело это с точки зрения экологии вредное, да и само по себе трудоемкое.

Так что с подобными элементами, мы в скором будущем, вынуждены будем попрощаться. Уже во всем мире их перестали устанавливать на легковые автомобили, заменив сухими. Так как они оснащенные лучшими техническими характеристиками фильтров автомобилей. Достоинства тут очевидны: низкое сопротивление и высокая степень очистки.

Выбираем воздушный фильтр для автомобиля

Согласно данным опросов, владельцы автомобилей делятся на две значимые группы. Первые убеждены, что воздушный фильтр не является критически важным элементом автомобиля и регулярно менять его не обязательно, как, например, масляный или топливный. Ведь для очистки достаточно просто вытряхнуть или продуть изделие, а при покупке можно сэкономить, подобрав более-менее похожий по форме и виду вариант.

Вторые же убеждены, что воздух, поступающий в автомобиль, содержит множество частиц песка и других элементов, которые повреждают его детали. Воздушный фильтр служит барьером, сохраняющим целостность двигателя и продлевающим его службу.

Чтобы разобраться в том, кто прав, а также узнать, на что стоит обратить внимание в первую очередь при выборе воздушного фильтра для вашего автомобиля, мы обратились к эксперту компании TOTACHI INDUSTRIAL Николаю Зацепину.

Для чего нужен воздушный фильтр

В среднем автомобиль поглощает около 13 кубометров атмосферного воздуха за 100 км пробега. Дорожная пыль, взвесь частиц автопокрышек, сажа и прочие примеси, содержащиеся в нем, неизбежно попадают в двигатель, ухудшая состояние масла и нанося повреждения поверхностям цилиндров. Запыленность воздуха и дисперсный состав пыли зависят от климатических условий, типа почвы, состояния дороги, интенсивности движения транспорта и т.п. Абразивные свойства пыли зависят, в основном, от ее минералогического состава и содержания в ней частиц кварца и корунда, которые имеют высокую твердость и вызывают наиболее интенсивный износ деталей двигателя. Наиболее опасными для пар трения являются частицы технологических загрязнений, чей размер превышает показатели в 30-45 микрон. Размер задерживаемых частиц в воздушном фильтре должен составлять не более 12 микрон, а, например, толщина человеческого волоса — 70 микрон.

Для того чтобы обезопасить автомобиль от дорогостоящего ремонта, и существует воздушный фильтр. Его основная задача – задерживать посторонние частицы, пропуская в двигатель только очищенный воздух. Основной характеристикой, определяющей качество воздушного фильтра, является коэффициент пропуска пыли. В соответствии с требованиями отечественных нормативных документов, средний коэффициент пропуска пыли воздушными фильтрами легковых автомобилей не должен превышать 1%. Следует отметить, что многие иностранные производители, опираясь на более лояльные требования нормативных документов, производят фильтрующие элементы с коэффициентом пропуска около 3%.

Материал воздушного фильтра должен иметь такую пористость, чтобы задерживать частицы грязи и пыли размером от 2 микрон.

Помимо отсеивания абразивных частиц из «вдыхаемого» двигателем воздуха, фильтр должен обеспечить еще и минимальное сопротивление, а это два разнонаправленных параметра. Этим и объясняется необходимость разнообразия его материалов, форм и типов.

Какие воздушные фильтры бывают

Фильтры для очистки воздуха появились сравнительно недавно. Первые образцы 30х годов прошлого века имели сложную и громоздкую конструкцию, а проволочные сетки с тканью и масляные ванны занимали большое пространство. Они требовали сложной процедуры очистки, но все равно не могли обеспечить должную защиту и требуемый объем воздушного потока для двигателя. Только в 1957 году появился бумажный фильтр, уже больше похожий на современный, его сложенная гармошкой поверхность, позволила увеличить объем фильтрующего элемента в более чем в 1,5 раза.

Современные автомобили стали более требовательными как к объему потребляемого воздуха, так и к его чистоте. Это связано с появлением инжектора и систем наддува. Для обеспечения возросших требований, автопроизводители разрабатывают новые конструкции и материалы для воздушных фильтров. Самой распространенной конструкцией воздушного фильтра на данный момент является плоский фильтр с полиуретановой рамкой.

Основные материалы, применяемые в изготовлении воздушных фильтров – целлюлоза и нетканый синтетический материал. Также есть и гибридные, где оба материала создают единое целое фильтрующего элемента.

Основные материалы использующиеся для изготовления воздушных фильтров и оптимальные сроки эксплуатации.

Большое значение для эффективной фильтрации имеет равномерность взаимодействия воздушного потока со всей площадью фильтра. Здесь важно обратить внимание на соблюдение стандартных зазоров между складками «гармошки» фильтрующего материала – они все должны быть одинаковые по размеру. При увеличении поверхности фильтрующего элемента необходимы ребра жесткости, выполненные из клея, полиуретана, пластика или металла.

Ребра жесткости, добавляемые в конструкцию воздушного фильтра не позволяют деформироваться фильтрующему материалу.

В целлюлозном фильтре между шторами должны присутствовать структурные выступы, которые не позволяют им слипаться в процессе эксплуатации. Материал для качественных воздушных фильтров должен пройти термическую обработку в печи, чтобы фильтр при эксплуатации вбирал в себя меньше влаги. Возможно и применение масляной пропитки воздушных фильтров – такие образцы вы могли видеть в оригинальных коробках японских автопроизводителей, таких как TOYOTA, SUBARU, NISSAN.

Выбор материалов фильтрующей поверхности является одним из ключевых факторов, позволяющих регулировать соотношение чистоты входящего воздушного потока и соответствия физико-техническим требованиям пропускной способности фильтра, заданных производителями автомобилей. При производстве фильтров компания TOTACHI INDUSTRIAL применяет технологию TF-Technology (target filtration technology — технология направленной фильтрации), которая позволяет превосходить требования OEM-производителей по ряду параметров*.

*Испытания проводились по методике ГОСТ 8002-74 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Воздухоочистители. Методы стендовых безмоторных испытаний». Испытания проводились на стенде, аттестованном по ГОСТ Р 8.568-97 (инв.№ 62787), на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2 /г.