Элемент фильтрующий воздушный: «легкие» поршневого мотора

Каждое транспортное средство с ДВС оснащается системой очистки и подготовки поступающего в цилиндры воздуха. Основной компонент данной системы — сменный фильтрующий элемент. О том, что такое элемент фильтрующий воздушный, каких типов он бывает, как устроен и функционирует — рассказано в этой статье.

Что такое воздушный фильтрующий элемент и зачем он нужен

Воздушный фильтрующий элемент — компонент воздухоочистителя (который, в свою очередь, входит в состав системы питания) двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий очистку поступающего в цилиндры воздуха от твердых включений (пыли, песка, мусора). Фильтрующий элемент является сменной деталью, которая устанавливается в воздухоочиститель и по мере загрязнения или по иной причине может быть заменена.

В общем случае фильтрующий элемент решает несколько задач:

• Защита двигателя от твердых частиц, которые могут нанести вред трущимся деталям и вывести из строя силовой агрегат;
• Защита от пыли и песка отдельных элементов системы питания и управления двигателем (дросселя, карбюратора) и датчиков;
• Снижение риска попадания в двигатель воды, поступающей через воздухозаборник;
• Оптимизация воздушных потоков в системе питания (как для улучшения работы системы, так и для снижения уровня шума).

Воздушный фильтр играет крайне важную роль в работе любого двигателя внутреннего сгорания. Мотору для нормального функционирования необходим довольно большой объем воздуха — в пределах 10-20 кубических метров воздуха на литр сжигаемого топлива. При этом в каждом кубометре самого чистого городского воздуха может содержаться 0,15-0,4 мг пыли, а над грунтовой дорогой за автомобилем — до 1,5 г и более. За год даже в самом чистом городе в двигатель может попасть 5-10 г пыли, а при постоянной работе на запыленной дороге, в карьере или на строительной площадке счет идет уже на сотни граммов и килограммы.

Пыль бывает разная, и она оказывает неодинаковый эффект на детали двигателя. Наиболее опасна обычная неорганическая пыль (дорожная, песчаная), которая содержит кварц и корунд — твердые минералы, обладающие высокими абразивными свойствами. Такая пыль составляет до 90% всей попадающей в двигатель пыли, и может нанести ему существенный вред — буквально 25-40 г пыли могут вывести мотор из строя всего за несколько дней эксплуатации!

Из этого понятно, что поступающий в мотор воздух нуждается в качественной очистке, иначе он в городских условиях не мог бы проходить более года, а двигатели строительных машин и автомобилей, эксплуатируемых по запыленным дорогам, выходили бы из строя в считанные месяцы и даже недели. И именно эту задачу решают фильтрующие элементы, установленные в автомобильных воздухоочистителях.

Основные характеристики фильтрующих воздушных фильтров

Сразу следует заметить, что в России нет отдельного стандарта на фильтрующие элементы для транспортных средств, однако действует стандарт на воздухоочистители поршневых двигателей внутреннего сгорания автомобилей, тракторов и сельхозмашин (ГОСТ Р 53837-2010). Данным документом регламентируются некоторые основные характеристики фильтрующих элементов:

• Сопротивление воздушному потоку при номинальном расходе воздуха — не более 2,5 кПа для бензиновых двигателей, не более 3,5 кПа для дизельных двигателей и не более 4 кПа для дизелей с турбокомпрессором;
• Степень очистки воздуха от примесей и пыли — не менее 99% для бензиновых двигателей, не менее 99,4% для всех дизельных двигателей;
• Предельное сопротивление воздушному потоку — не менее 5-7,5 кПа для различных двигателей;
• Номинальный расход воздуха — не менее 160 кубометров в час.

Указанные цифры являются минимальными, и часто производители превосходят их. Например, на рынке представлены фильтры со степенью очистки 99,9% и выше для различных фракций, со значительно сниженным сопротивлением воздушному потоку (в том числе и с «нулевым»), с более высоким расходом воздуха и т.д.

С другой стороны, снижение характеристик недопустимо, так как в этом случае воздухоочиститель будет работать недостаточно эффективно, значительно снижая характеристики двигателя и сокращая его ресурс.

Типы воздушных фильтрующих элементов

Фильтрующие элементы делятся на несколько типов по применимости и конструкции.

По применимости фильтрующие воздушные элементы делятся на три основных группы:

• Основные элементы для одноступенчатых и двухступенчатых сухих воздухоочистителей;
• Основные элементы для двух- и трехступенчатых воздухоочистителей;
• Вспомогательные элементы (элементы безопасности) для двух- и трехступенчатых воздухоочистителей;
• Фильтрующие элементы для воздухоочистителей с масляной ванной.

Элементы первого типа применяются в воздухоочистителях большинства легковых и коммерческих автомобилей. Элементы второго типа находят применение в воздухоочистителях грузовых автомобилей, тракторов, специальной, сельскохозяйственной и другой техники, которая работает в условиях повышенной запыленности. Элементы третьего типа используются совместно с элементами второго типа, они обеспечивают защиту от крупных включений и обычно используются с двигателями высоких экологических классов. Элементы четвертого типа также используются в грузовых автомобилях и тракторах, однако они постепенно выходят из употребления.

По конструкции фильтрующие элементы делятся на два типа:

• Цилиндрические;
• Панельные (коробчатые).

Цилиндрические воздушные элементы, в свою очередь, делятся на несколько видов:

• Цилиндрические высокие — представляют собой высокий цилиндр с внутренней полостью (в том числе и для установки элемента безопасности);
• Кольцевые — представляют собой кольцо малой высоты, обычно применятся на карбюраторных двигателях;
• Цилиндрические с отсекателем (инерционной решеткой) — обычные цилиндрические фильтры, обернутые бумажной или пластиковой лентой, задерживающей (отсекающей) часть поступающей с воздухом пыли и крупных включений.

Наконец, все фильтры делятся на группы по своим рабочим характеристикам и применимости. В последние годы популярность стали приобретать фильтрующие элементы «нулевого» сопротивления — они оказывают пониженное сопротивление воздушному потоку, а в остальном аналогичны обычным элементам.

Конструкция воздушных фильтрующих элементов

Как уже было сказано, конструктивно фильтрующие элементы делятся на панельные и цилиндрические. Они имеют неодинаковое устройство.

Цилиндрический фильтрующий элемент. Его основу составляет сложенная в гармошку бумажная лента, которая называется сухой перегородкой. Лента изготавливается из фильтровальной бумаги на основе целлюлозных волокон со специальной пропиткой, повышающей способность задерживать пыль и загрязнения. В последние годы применяются и синтетические нетканые материалы, а в фильтрах «нулевого сопротивления» используется особая хлопчатобумажная ткань с пропиткой. Гармошка свернута в цилиндр, с торцов закрыта уплотняющими крышками и может снаружи и внутри оборачиваться обечайкой (кожухом) — металлической сеткой или перфорированным картоном. Вся конструкция является неразборной.

Дополнительно цилиндрический элемент может иметь ребра жесткости, уплотнители, а также отсекатель (до половины высоты) и другие детали.

Панельный фильтрующий элемент. Его основу также составляет сухая перегородка в виде сложенной в гармошку фильтровальной бумаги или нетканого синтетического материала. Однако она уложена в корпус квадратной или прямоугольной формы — панель. Для дополнительной защиты гармошка с одной или обеих сторон может закрываться металлической или пластиковой сеткой. А для более качественной очистки воздуха может использоваться дополнительный фильтрующий слой из нетканого материала.

Панельный элемент может иметь ребра жесткости, уплотнения, рукоятки для удобной установки и демонтажа и т.д.

Принцип работы воздушного фильтрующего элемента

Работа воздухоочистителей и установленных в них фильтрующих элементов проста. При запуске мотора во впускном коллекторе и соединенным с ним воздухоочистителем создается разрежение. Вследствие падения давления воздух из атмосферы поступает в воздухозаборник и подается на воздушный фильтр. Поток воздуха направляется на внешнюю поверхность фильтрующего элемента — здесь пыль и другие загрязняющие частицы задерживаются порами фильтровальной бумаги, а очищенный воздух поступает дальше в систему.

Если фильтр оснащен отсекателем, то часть пылевых частиц ударяются о него, теряют импульс и оседают на дне корпуса фильтра. В двух- и трехступенчатых воздухоочистителях эта пыль в дальнейшем удаляется в атмосферу.

В процессе работы фильтрующий элемент засоряется, при этом его способность задерживать пыль улучшается (так как поры в фильтровальной бумаге засоряются и перестают пропускать пыль), однако одновременно с этим повышается и сопротивление воздушному потоку. С ростом засорения фильтрующий элемент уже не может удовлетворить потребности двигателя в воздухе, и требует замены. Периодичность замены зависит от условий эксплуатации, менять элемент можно при срабатывании индикатора, при пробеге 10-20 тысяч км или при сезонном ТО.

Применение рекомендованного для автомобиля фильтрующего элемента и при его регулярной замене двигатель всегда будет получать необходимый для его работы чистый воздух.

Воздушный фильтр описание виды устройство принцип работы фото видео.

Устройство современного автомобиля таково, что мелочи в нем отсутствуют. Даже те детали, которые на первый взгляд не особо важны, играют важную роль. К примеру, воздушный фильтр, значение которого автомобилистами часто преуменьшается. На самом деле, его значение огромно, ведь если он отсутствует или сильно загрязнен, нормальный процесс сгорания топлива становится невозможным, а количество вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах будет резко увеличено.

Для обеспечения нормального горения топлива в цилиндрах требуется огромное количество чистого воздуха – не менее 15 литров на каждый литр самого топлива. Тот воздух, который поступает к двигателю непригоден для обогащения топливной смеси без предварительной очистки, поскольку содержит слишком много твердых частиц и прочих загрязняющих компонентов. Попадая в двигатель, они становятся причиной быстрого износа поршневой группы, подшипников и коленвала. Воздушный фильтр в автомобиле качественно убирает посторонние примеси из воздуха, повышая стабильность работы двигателя и продлевая ему срок службы.

Принцип работы воздушного фильтра

В основном, на 1 килограмм топлива, двигатель потребляет 13-15 килограмм воздуха, забор которого происходит вне транспортного средства, а также вне зависимости от погодных условий. Из-за этого в двигатель попадает пыль, мелкие камни и части асфальта, влага и прочие вещества. Фильтр же предназначен для того, чтобы очистить воздух, поступающий в двигатель автомобиля, от множества вредоносных примесей.

Со временем, при интенсивном использовании автомобиля, воздушный фильтр может забиться частицами пыли или веществ, из-за чего значительно понизиться пропускная способность, соответственно – повыситься нагрузка на сам фильтр, который может деформироваться.

Для нормальной работы двигателя периодичность замены воздушного фильтра должна производится два раза в год.

В результате вредные вещества и примеси, минуя забитый фильтр, попадут прямо в двигатель, тем самым значительно ускоряя износ.

ВИДЫ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Видов данных фильтров, применяемых на автотехнике, несколько. Они используют разные способы фильтрования:

• инерционные. Фильтры, которые раньше применялись практически на всех видах транспорта, но со временем более совершенные фильтры вытеснили их. Такой фильтр состоял из объемного корпуса, в народе получивший прозвище «кастрюля», в который была помещена подушка из капроновой лески. Первичная очистка воздуха производилась именно из-за резкой смены направления движения, когда воздух продолжал движение, а пыль по инерции двигалась к днищу корпуса и там оседала. Вторичная очистка производилась подушкой. Эти фильтры были многоразового использования, их нужно было периодически промывать, и он использовался дальше. Существенным недостатком этого типа фильтров было слабое фильтрующее свойство;
• инерционно-масляные. Эти фильтры были несколько лучше инерционных по своим очистным свойствам, но тоже уже считаются устаревшими. Конструктивно они были схожи с инерционными, но имели одно различие. На дно корпуса такого фильтра было налито моторное масло, которое из-за своих свойств могло «улавливать» и удерживать в себе крупные и мелкие загрязняющие частицы. Этот фильтр тоже был многоразового использования, достаточно было проводить промывку его и заменять масло. На некоторых видах сельхоз. техники они применяются и сейчас;
• бумажные. На данный момент эти воздушные фильтры самые распространенные. Очистка воздуха у этих фильтров производится путем пропускания их через специальную бумагу с пористой структурой. Данная бумага сложена особым способом, что увеличивает его очистную способность. Особенностью этих фильтров является возможность очистки по всему своему объему, а не только внешней поверхностью, обеспечивается это пористой структурой и переплетенным положением волокон бумаги. Переплет волокон обеспечивает также и улавливание очень мелких частиц – до 1 микрона. Сама бумага этих фильтров обработана специальной смолой, что обеспечивает целостность и работоспособность его даже после контакта с водой, маслом или топливом. Эти фильтры не обслуживаемые, при их сильном загрязнении они просто заменяются;
• фильтры с нулевым сопротивлением. В качестве фильтрующего элемента у них используется хлопчатобумажная ткань или же поролон. При изготовлении этих фильтров очистные элементы подвергаются обработке специальными составами. Все это обеспечивает хорошие фильтрующий эффект, при этом сам фильтр обеспечивает намного меньшее сопротивление потоку воздуха, чем обычные бумажные. Считается, что этот фильтр является обслуживаемым, можно проводить его очистку и промывку для дальнейшего использования, но для этого нужно использовать специальные шампуни, а после промывки совершать пропитку фильтрующего элемента специальным составом. И все же со временем фильтр приходит в негодность и заменяется.

КОГДА ПОРА МЕНЯТЬ ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР?

Водителю не обязательно знать когда нужно менять воздушный фильтр, это можно сделать визуально. Для этого достаньте фильтрующий элемент из воздушного фильтра и осмотрите.Если он чистый — ездить можно дальше без проблем. Если фильтрующий элемент грязный или в масле — это говорит о необходимости его замены. Каждый автолюбитель может отличить грязный фильтр от нового и чистого.

Срок замены воздушного фильтра двигателя зависит от производителя, на большинстве машин он составляет 15 — 30 тысяч км. Так что, если собрались менять воздушный фильтр, загляните в техпаспорт машины и там будет указан точный срок его замены. Или воспользуйтесь советом выше и осмотрите фильтр визуально, если не знаете когда в последний раз он менялся.

Совет про замену воздушного фильтра из собственного опыта. Его замену можно совместить с заменой масла, которая производиться примерно через 10-15 тысяч километров. Можно менять воздушный фильтр каждую замену масла или через раз. Это зависит от конкретных условий в которых эксплуатируется автомобиль. Как правило, меняют через раз.

У дизельных двигателей с турбонаддувом к очистке воздуха предъявляются более жесткие требования. Это связано с особенностями их эксплуатации. Так что, у дизелей и у машин с турбиной, срок замены воздушного фильтра должен быть сокращен.

ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР НУЛЕВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Устройство автомобильного очистителя воздуха может быть различным, но принцип действия у всех практически одинаков. Проходя через фильтрующий элемент, воздух может очищаться практически на 99% – все зависит от вида элемента. Естественно, что при прохождении воздуха через фильтр его поток замедляется, а если он старый и сильно загрязненный, воздуха двигателю может не хватать. В качестве альтернативы стандартным, были разработаны фильтры нулевого сопротивления, которые абсолютно не сказываются на скорости потока поступающего воздуха.

Устройство такого воздушного фильтра для автомобиля достаточно простое. Несколько слоев х/б ткани после пропитки специальными растворами фиксируются между двумя алюминиевыми решетками. Подобные конструкция позволяют пропускать одномоментно в два раза больше воздуха, чем очистители стандартных конструкций. При этом, качество фильтрации остается неизменно

высоким – сколько бы грязи не задерживал такой воздушный фильтр, качество и скорость очистки не меняются. Более того, осевшая на ткани пыль и сама принимает участие в очистке воздуха, задерживая на себе более крупные частицы.

Не менее важной особенностью воздушного фильтра нулевого сопротивления является возможность его очистки и повторного использования. Для его очистки можно приобрести специальный очиститель, после использования которого его промывают проточной водой, а перед установкой на автомобиль дополнительно обрабатывают специальным маслом. Подобную процедуру рекомендуется проводить каждые три месяца, особенно, если ТС эксплуатируется достаточно интенсивно, к примеру, в летний период.

Несколько признаков забитого воздушного фильтра:

• Автомобиль расходует больше топлива, чем обычно;
• Автомобиль значительно потерял в мощности;
• Уровень CO2 в выхлопе значительно повышен.

Большинство водителей не придают значения данным фактам, и «тянут» проблему до последнего, критического момента, однако бывалые автолюбители, как и действующий регламент, уверенно заявляют:

Некоторые водители, в желании сэкономить лишнюю копейку, вытягивают и прочищают старый фильтр. Делать это категорически запрещено, поскольку ресурс каждого фильтра ограничен и, несмотря на чистый вид, автомобилю он пользы не принесет ровным счётом никакой. Именно поэтому замена является самым очевидным и актуальным вариантом.

Место установки фильтра зависит от марки и модели автомобиля, однако сами фильтры похожи, поскольку в большинстве своем сделаны по одному и тому же принципу. Как поменять воздушный фильтр? Очень просто!

В автомобилях с инжекторным типом двигателя, фильтр зачастую располагается в пластиковом кожухе, к которому подведен патрубок воздухозаборника, а сама крышка держится на защёлках. Отцепив их у владельца авто появляется доступ к фильтру, а процедуры по его замене аналогичны описанным выше. К слову, чтобы поменять воздушный фильтр салона, необходимо провести практически те же манипуляции, что и с двигательным фильтром. Эта процедура отнимет не более 5-8 минут, на любом типе двигателя автомобиля.

КАК ВЫБРАТЬ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРАВИЛЬНО

Если вопрос – зачем менять воздушный фильтр более-менее ясен, то как подобрать воздушный фильтр для своего автомобиля, многие владельцы просто не знают. Во многом это заслуга самих производителей, выпускающих огромное количество модификаций устройств. Отличаются материалы самого фильтрующего элемента, форма, степень фильтрации, условия работы, а также количество ступеней очистки. Чтобы выбрать оптимальный элемент, для начала следует ознакомится с рекомендациями производителя транспортного средства – проявлять самостоятельность, и менять тип установленного фильтра не всегда возможно.

Для многих автовладельцев определяющим моментом при выборе нового воздушного фильтра, становится его ресурс. Большинство производителей в настоящее время используют все более современные материалы и технологии, чтобы менять их приходилось реже, а степень очистки воздуха оставалась бы максимально высокой. Несмотря на все достижения разработчиков, следует понимать, что практически любой «воздухоочиститель» рано или поздно придется менять на новый, поэтому следует постоянно следить за работой двигателя, и при появлении специфических признаков нехватки воздуха, фильтрующий элемент лучше заменить.

Зачастую, многие автовладельцы, особенно дорогих иномарок, предпочитают приобретать не оригинальные воздушные фильтры, стоимость которых может составлять более пяти тысяч рублей, а дешевые подделки. Особенно этим грешат владельцы авто с турбированным дизельным двигателем, поскольку на таких моторах интервал замены фильтра более частый, а стоимость его дороже – это связано с более высокими требованиями в плане очистки воздуха.

Следует понимать, что любой контрафактный воздушный фильтр не выполняет своей основной задачи, лишь создавая видимость защиты. Помимо отсутствия эффективной очистки поступающего к двигателю воздуха, подделки часто и серьезно уменьшают его объем, что ведет к переобогащению смеси, существенному повышению расхода топлива, а неполное сгорание смеси стимулирует процесс преждевременного износа основных узлов любого двигателя.