В цилиндрах двигателя сгорает топливная смесь, в которой воздуха в 14 - 15 раз больше, чем топлива. Если бы при таком потреблении система забора воздуха не была снабжена воздушным фильтром, при движении, например, в пустыне, камера сгорания забилась бы песком за один день.
Назначение и принцип работы
Забор воздуха происходит снаружи автомобиля. Условия за бортом могут быть разными, и вместе с воздухом в двигатель может попасть пыль, частицы асфальта, вода и многие другие вещества. Воздушный фильтр позволяет очистить воздух от большинства твердых и жидких примесей.
Бумажный картридж - "сухой" воздушный фильтр
На протяжении истории автомобилестроения производители перепробовали множество материалов для изготовления воздушных фильтров двигателей. В качестве фильтрующих элементов применялся пенопласт, проволочная сетка, конский волос и многое другое.
Наиболее распространенный тип современных воздушных фильтров двигателя - «сухие» фильтры. Устроены они следующим образом: в пластиковый короб устанавливается картридж, в котором в рамку вставлен лист особым образом сложенной специальной пористой бумаги, не размокающей даже при попадании влаги внутрь корпуса. Волокна этого материала так переплетаются между собой, что способны задержать даже самые микроскопические частицы пыли и грязи.
Фильтр с наполнителем из синтетической нити применялся на советском автомобиле бизнес-класса ГАЗ-21 "Волга". В более ранних моделях ГАЗ использовался конский волос
Картридж воздушного фильтра карбюраторного двигателя вставляется в овальный или круглый короб. Соответственно, по форме и по виду такой картридж значительно отличается от инжекторного фильтра в прямоугольной рамке. Карбюраторный фильтр похож на объемную букву "О". Сложенный "в гармошку" узкий длинный лист бумаги помещается между передней круглой или овальной рамкой, и ее задней частью, образуя стенки фильтра. Каким бы по конструкции и внешнему виду не был картридж, объединяет их одно качество - фильтрующий элемент, в отличие от короба, сменный.
Значение сопротивления воздушного фильтра
Практически все воздушные фильтры различаются по сопротивлению проходящему через них потоку воздуха. Этот параметр тщательно рассчитывается при проектировании двигателя и зависит от объема камеры сгорания, предполагаемой мощности и рядя других параметров. Некоторым двигателям нужно очень много воздуха, особенно, при работе на форсированных режимах. Особенно требовательны к массе воздушного потока двигатели с турбонаддувом. Если мощность двигателя существенно увеличена путем установки на него нештатных узлов (например, турбины большей производительности), целесообразно бывает заменить штатный короб с фильтрующим элементом на фильтр нулевого сопротивления. Штатный фильтр может оказаться не в состоянии пропустить нужное количество воздуха при выходе на полный буст.
Фильтр нулевого сопротивления плохо подходит для дорог общего пользования, особенно, зимой, когда грязь непрерывно летит с дороги в подкапотное пространство
Как правило, обычные серийные автомобили оборудованы фильтрами, у которых сопротивление входящему воздуху составляет в среднем 0,6%. Если этот коэффициент и влияет на мощность, то весьма незначительно. Мощность мотора будет падать только в случае загрязнения фильтра.
Почему на замену воздушного фильтра установлен регламент
В ходе эксплуатации фильтра грязь в нем накапливается постепенно, сначала на внешней поверхности, а затем и на внутренней, из-за чего затрудняется прохождение воздуха. В результате двигателю не хватает кислорода для сжигания топлива. Если мотор карбюраторный, то это может привести к работе на переобогащенной смеси, так как механический дозатор не обладает достаточными возможностями по регулировке подачи топлива. Однако современные инжекторные двигатели способны измерить объем поступающего воздуха и рассчитать нужное количество топлива. Тем не менее, мощность инжекторного двигателя от увеличения сопротивления фильтра заметно упадет.
Альтернативные виды воздушных фильтров
До появления сменных бумажных картриджей на двигателях внутреннего сгорания применялись так называемые "мокрые" фильтры. Такой фильтр представляет собой корпус цилиндрической формы, внутри которого находится жидкость – минеральное масло, а также сам фильтрующий элемент – капроновая или металлическая сетка. В наиболее "древних" конструкциях, например, в системе впуска ГАЗ-21 "Волга" в качестве фильтрующего материала применялся конский волос. "Мокрые" фильтры вплоть до конца 90-х годов использовались на двигателях УАЗ-3151, модифицированной версии внедорожника УАЗ-469.
Многочисленные защелки на коробе воздушного фильтра служат для герметизации. Подсос воздуха в короб не только загрязнит фильтр раньше времени, но и нарушит слаженную работу системы впуска
Процесс очищения воздуха в "мокром" фильтре разделен на два этапа: воздух попадает через горловину корпуса, а затем меняет свое направление. При этом частички пыли и грязи оседают в масле. На втором этапе воздух проходит через сетку, за счет чего отфильтровываются еще более мелкие частицы грязи.
У фильтров такого вида сразу несколько недостатков. Во-первых, они пропускают порядка 1-2% пыли в двигатель, а во вторых в конструкции применены металлические элементы, усложняющие переработку. Поэтому такой вид воздушных фильтров уходит в прошлое.
Один из ведущих производителей фильтров нулевого сопротивления - Apexi - выпускает масло для пропитки фильтров под собственным брендом
Еще один вид воздушного фильтра – это фильтр с пониженным сопротивлением. Главное отличие от других фильтров - установка без коробка. "Нулевик" имеет собственный корпус, в котором находится фильтрующий материал – хлопчатобумажная ткань или поролон, пропитанный маслом. Благодаря свойствам этих материалов, такой фильтр оказывает минимальное сопротивления воздушным потокам. Его преимущество - возможность многократного использования, когда как другие фильтры одноразовые. Для этого фильтр такого типа необходимо промыть с применением шампуня и заново пропитать специальным маслом. От масла исходит характерный запах, похожий на запах олифы.
Особенности эксплуатации воздушного фильтра
В кругу автомобилистов бытует заблуждение, что сухой бумажный фильтр можно использовать повторно, если промыть его. Эта манипуляция ни к чему не приведет, так как загрязнения собираются не только на поверхности фильтра, но и проникают вглубь, и оттуда их уже не смыть. По этой причине фильтр подлежит обязательной замене.
Интересные факты о воздушных фильтрах
Производители проводят испытания воздушных фильтров на пропускание пыли и очистки воздуха. По стандартам ISO (международная организация по стандартизации), для испытаний требуется особенный песок, месторождение которого — штат Аризона, в Северное Америке. Поэтому европейским и азиатским производителям фильтров приходится его импортировать.
