» » » Чистый воздух для мотора
Информация к новости
  • Просмотров: 682
  • Автор: admin
  • Дата: 12-09-2005, 00:59
12-09-2005, 00:59

Чистый воздух для мотора

Категория: Общие / Общие - Двигатель

Автор: АНАТОЛИЙ ЗАБРЯНСКИЙ
Кажется, простой узел - воздушный фильтр, и уход за ним прост. Особенно, если фильтрующий элемент у него современный, одноразовый. По этой причине некоторые автомобилисты относятся к нему равнодушно и «заезживают» до состояния половой тряпки. А к чему приводит такая эксплуатация - знают немногие. Нет в инструкциях таких сведений. Именно поэтому нам показалось важным, чтобы информацией об этой «простой» детали поделился эксперт в области очистки воздуха. Слово имеет один из ведущих сотрудников Испытательного Центра автомобильных изделий НАМИ

О терминах и принципах

Прежде всего замечание терминологического характера. В технической документации, когда речь заходит об очистке воздуха для двигателей внутреннего сгорания, обычно употребляют словосочетание «автомобильный воздухоочиститель». Равнозначное, но более строгое название - система очистки воздуха. Функционально - это действительно система. А конструктивно - узел, имеющий корпус, крышку, прижимы, крепежные узлы и, конечно, фильтрующий элемент. В обиходе же автомобилисты все это вместе неточно называют воздушным фильтром. Слово «фильтр» можно применять как синоним понятия «фильтрующий элемент», а это, пусть важнейшая, но всего лишь деталь, которая вне системы очистки работать не может. Поэтому следует разделять данные понятия.

Теперь о сути. Для полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы в ее составе содержалось воздуха (по массе) в 15-20 раз больше, чем топлива. Среднестатистический автомобиль за стокилометровый пробег «проглатывает» от 12 до 15 кубических метров атмосферного воздуха. Если этот воздух не очищать, вся находящаяся в нем твердая взвесь (главным образом, пыль) попадет внутрь двигателя и будет действовать на трущиеся пары как абразив. Довольно скоро это приведет к ухудшению работы двигателя и, в конечном счете, к преждевременному выходу его из строя.

Защитой от подобных неприятностей и служит устройство для очистки воздуха. Кроме своего основного назначения, оно выполняет также функцию глушителя шума, распространяющегося по впускному тракту, а в бензиновых двигателях - еще и регулятора температуры горючей смеси.

Эффективность системы очистки обычно 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 ростом расхода воздуха, а в системах с сухими (картонными) сменными фильтрами такой зависимости почти нет.

Есть у фильтрующего элемента и еще один важный показатель - так называемое предельное сопротивление засасываемому воздуху. Но 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. В определенных режимах это ведет к обогащению смеси, а, значит, к неполному ее сгоранию. Соответственно 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.

Конечно, водителю не обязательно знать численные значения предельного сопротивления фильтра. Важнее понимать, что в процессе эксплуатации это сопротивление постоянно увеличивается. Причем тем скорее, чем выше запыленность атмосферного воздуха. Поэтому любой автомобилист должен осознанно подходить к срокам технического обслуживания или смены фильтрующих элементов, корректируя их сообразно своим условиям.

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 отсепарированной пыли в бункер;

- сухие инерционные с отсосом пыли посторонним 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 «К и Н» (K&N). Крайне редко встречаются и фильтрующие элементы из пористого полиуретана, смоченного моторным маслом.

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 такой системы. В ее составе две обязательных составляющих: масляная ванна 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. Поэтому картонным фильтрам прощается их «одноразовость».

Так что с инерционно-масляными системами мы, судя по всему, прощаемся окончательно. Установка их на легковые автомобили уже прекращена во всем мире.

Системы очистки воздуха со сменными фильтрующими элементами

Современные сменные сухие фильтры - это достаточно сложные конструкции из легких металлов, полимеров и тонкого пористого картона (почти бумаги). Их достоинства очевидны: 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.

Мы уже говорили, что сопротивление фильтрующего элемента прямо связано со временем его работы и загрязненностью атмосферного воздуха. Надо добавить, что решающую роль в долговечности этих изделий играет, конечно, площадь фильтрующей поверхности. Судите сами. Фильтр для «Жигулей», имея площадь фильтрации 0,33 кв.м, достигает предельного сопротивления при пробеге 20 тыс. км. У «волговского» фильтра 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.

Интересно отметить, что очищающая способность фильтра мало зависит от срока работы. Хорошей иллюстрацией сказанного служат экспериментальные данные, полученные на специальном безмоторном стенде НАМИ (объекты исследования - фильтрующие элементы ВАЗ).

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.

Здесь стоит отметить, что сегодня именно испытательные стенды служат основным инструментом для получения объективной технической информации. Специальные методики позволяют пересчитать стендовые часы наработки в тысячи километров пробега. Вот только за рубежом результаты пересчитывают по другим коэффициентам. Что поделаешь - дороги-то там куда чище российских. Отсюда, кстати, разница в инструкциях по периодичности замены фильтрующих элементов.

С грузовиками картина иная - конкретных инструкций по замене фильтров нет и в помине. Это понятно: один и тот же мотор может быть установлен и на шоссейном рефрижераторе, и на карьерном самосвале. Условия работы абсолютно разные и нелепо было бы назначать для этих автомобилей некий средний пробег до смены фильтра. Поэтому на грузовиках применяют индивидуальные индикаторы засоренности воздухоочистителя, сигнал от которых поступает на стрелочный прибор или контрольную лампочку.

У дизельных двигателей с турбонаддувом, как и у бензиновых инжекторных, к очистке воздуха предъявляются более жесткие требования. Это связано, в первую очередь, с особенностями их эксплуатации. При прочих равных условиях фильтры на таких двигателях меняют чаще, либо применяют фильтрующие элементы с повышенной площадью фильтрации.

Может возникнуть вопрос: а почему не внедряют индикаторы запыленности на легковых автомобилях? Ответ прост: для массовых моделей это неоправданно дорого. Дешевле менять фильтрующие элементы, не дожидаясь критического пробега.

О конструкциях и материалах

Фильтрующие элементы выпускаются трех конструктивных типов: цилиндрические (эти нам хорошо известны), панельные (например, Fram или AC Delco) и бескаркасные (в том числе и отечественные БиГУР). Разработчики приводят массу аргументов в пользу того или иного решения, но их обсуждение не является предметом нашего разговора. Отметим только некоторые особенности, имеющие непосредственное отношение к эксплуатации.

Нередко поток воздуха, проходящий через высокий фильтрующий элемент, вызывает пульсацию картонной шторы. Если при этом штора достает до каркаса фильтра (обечайки), на ней очень быстро появляются надрывы. Особенно часто это бывает, когда обечайка сделана из металла. Серьезные производители фильтров борются с этой проблемой всеми силами, а вот в «ширпотребовской» продукции (воздушные фильтры сейчас делают все, кому не лень) 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. Внимание! Если в процессе эксплуатации вы обнаружите, что штора разбухла - немедленно замените фильтр. Перед вами подделка, от которой вреда не оберешься.

Вообще, картон - самый распространенный материал для 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 у них гораздо меньше начальное сопротивление. Кроме того, после специальной обработки они могут применяться повторно. Именно такие фильтры делает уже упомянутая нами компания K&N. Эти изделия могут устанавливаться и на некоторые серийные машины - например «Ауди» или БМВ. Годятся они и для наших ВАЗов.

На цилиндрических (например, «жигулевских») фильтрах часто ставят так называемые предочистители в виде белого пояска из искусственного материала. Предочиститель хорош тем, что задерживает до 40% пыли, снижая пылевую нагрузку на картонную штору. Кроме того, он эффективно вбирает в себя сажу, несгоревшие углеводороды и пары масла - эти неизбежные компоненты атмосферы большого города.

Некоторые водители пытаются мыть предочиститель, надеясь использовать его повторно. Занятие это бесперспективное. 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 подстерегать наших водителей? Это некачественные пояски-уплотнители на привалочных поверхностях фильтрующих элементов. Сделаны они чаще всего из резины или пластизоля (полимерных паст), которые подвержены старению. Со временем поясок отвердевает и растрескивается, двигатель начинает подсасывать грязный воздух. При некотором навыке негодный ободок можно определить на ощупь.

На грузовых автомобилях и тракторах, работающих в условиях большой запыленности воздуха, стоит применять двухступенчатую очистку. Для этого внутрь основного фильтрующего элемента помещают «фильтр безопасности», имеющий меньшую поверхность фильтрации. В случае нарушения герметичности основного фильтрующего элемента он берет на себя защиту двигателя от пыли. При этом удорожание очистки воздуха оправдывается высокой стоимостью дизеля.

О сертификации и испытаниях воздушных фильтров

Как уже говорилось, от сопротивления фильтра во многом зависит концентрация токсичных веществ в выхлопных газах автомобиля. Поэтому воздушные фильтры являются сертифицируемой продукцией.

К сожалению, некачественных изделий сегодня на российском рынке более чем достаточно. Особенно много претензий к фильтрам из так называемых третьих стран.

Журнал «АБС» уже писал, что Испытательный Центр автомобильных изделий (ИЦАИ НАМИ) аккредитован Госстандартом России в качестве испытательной лаборатории. Среди прочей продукции здесь сертифицируют и воздушные фильтры. Элемент, естественно, испытывается в составе узла, т.е. с корпусом и крышкой.

Как проверяют воздушный фильтр? Лаборатория располагает специальным безмоторным стендом, созданным в соответствии с ГОСТом. Фильтр в сборе устанавливают на мерный трубопровод, через который просасывается воздух. Из специального патрубка на вход фильтра подается испытательная пыль. Эту пыль готовят в вибромельницах путем помола литейного кварцевого песка - сильнейшего абразива. Испытательная пыль должна иметь определенную удельную поверхность, оцениваемую в квадратных сантиметрах на грамм.

На выходной магистрали, после тестируемого элемента, стоит лабораторный (контрольный) фильтр, полностью задерживающий прошедшую пыль. По времени наработки испытуемого объекта до достижения предельного сопротивления, а также по отношению масс задержанной контрольным фильтром пыли и поданной в воздухоочиститель, делается заключение о качестве изделия. Фактически установка моделирует дорожные испытания, которые сами по себе очень дороги.

Кстати, за рубежом для приготовления испытательной пыли используют песок Аризонской пустыни (США). Это оговорено в стандартах ISO, поэтому европейские лаборатории ввозят его из-за океана. Надо сказать, что наш кварцевый песок более агрессивен по абразивным свойствам, чем американский, имеющий примеси.

Обычно сертифицируется либо «каталог« фирмы-изготовителя, либо партия конкретного товара. В настоящее время по результатам испытаний мы можем рекомендовать читателям воздушные фильтры следующих фирм: ЛААЗ (г.Ливны), Purolator, AC Delco, BOSCH, Champion, Woodgate, Quinton Hazell (QH) и Fram. Кстати, о последней фирме: в свое время именно Fram поставил нам технологию производства фильтрующих элементов для автомобилей ВАЗ. Авторитет этой марки неизменно высок и по сей день.


Источник: Журнал Автомобиль и Сервис http://www.abs.msk.ru

 

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Комментировать статьи на сайте возможно только в течение 5 дней со дня публикации.