Воздушные фильтры — непременный «расходник» при проведении техобслуживания автомобиля. Как они работают и часто ли нуждаются в замене?

Сколько в граммах?

Чего больше всего поглощает автомобиль из окружающей среды? Это вовсе не постоянно дорожающий бензин. И не масло с масляными фильтрами. И даже не покрышки. Больше всего автомобиль потребляет… воздуха! Приблизительно в 15 раз больше, чем топлива. Если вы за поездку израсходовали 10 л бензина, то при этом воздуха прошло через двигатель около 110 кг. Что приблизительно соответствует 130 м3. А это — объем двух железнодорожных цистерн. Вот теперь можно оценить, сколько загрязнений может нести с собой такое количество воздуха.

пыльная дорога

В таких условиях плохо всем: и у водителя на зубах будет хрустеть песок, и воздушному фильтру придется несладко.

Зависимость концентрации пыли в воздухе от дорожных условий, мг/м3

В зависимости от условий и места эксплуатации содержание частиц в воздухе, потребляемом легковым автомобилем, колеблется от 0,2 до 50 мг/м3. Причем первый показатель относится к европейским, вымытым с шампунем дорогам, а второй — к движению нескольких автомобилей по грунтовой дороге. За 15 тысяч километров (а это обычный пробег от одного до другого технического обслуживания) через двигатель проходит в среднем около 20 000 м3 воздуха. И с собой этот воздух может принести от 4 г до 1 кг пыли. Конечно, максимальное значение относится скорее к экстремальным условиям эксплуатации, но показатели около 100 г на наших дорогах совершенно реальны. При этом дизельные двигатели и двигатели с большим рабочим объемом пропускают через себя еще больше воздуха.

Пыльный двигатель

Недаром у автомобилей с двигателями большого рабочего объема часто применяют схему с двумя воздушными фильтрами.

Диаметр частиц пыли в воздухе, поступающем в двигатель, составляет от 0,01 до 2000 мкм. Около 75% от общей массы частиц имеют размер от 5 до 100 мкм. Распределение и концентрация зависят от внешних условий, то есть от того, какое вещество образует большую часть пыли.

Датчик массового расхода воздуха

Датчик массового расхода воздуха расположен в потоке воздуха после воздушного фильтра.

При некачественной или недостаточной фильтрации воздуха частицы пыли попадают в двигатель, а часть из них — и в масло. Через масло частицы могут проникать в критически важные зоны, например, в зазор между стенками цилиндров и поршнями, в канавки поршневых колец и в подшипники коленчатого вала. Все это может стать причиной преждевременного износа.

Привносимые с воздухом частицы не только увеличивают износ двигателя. Они могут оседать на датчике массового расхода воздуха, который установлен после воздушного фильтра. Датчик массового расхода воздуха влияет на состав топливно-воздушной смеси. Если сигнал искажен, то это ведет к потере мощности, повышенному расходу топлива и большему выбросу вредных веществ в атмосферу.

Современные воздушные фильтры имеют степень очистки до 99,8% (легковые автомобили) или 99,95% (грузовые автомобили), что позволяет существенно снизить объем грязи, попадающей в двигатель, и предотвратить его быстрый износ.

Критерии оценки воздушных фильтров

Современные воздушные фильтры должны иметь нужную грязеемкость и необходимую эффективность очистки в любых условиях эксплуатации. Кроме того, не допускается изменение складчатой структуры (формы гофров) при попадании воды в фильтр, например, при езде по мокрой поверхности или в дождливую погоду. Помимо этого, качественный воздушный фильтр не должен быть восприимчив к воздействию моторного масла, паров топлива и картерных газов, которые попадают в фильтр из воздуха или вследствие диффузии (при выключенном двигателе). И, наконец, необходима высокая термическая стабильность материала, так как в режиме движения температура в фильтре может подниматься до 90°С.

Характеристики материалов

Материалы для фильтрации воздуха в автомобилях представляют собой структуры из волокон естественного (целлюлоза) или искусственного происхождения (например, полиэстер). У бумажных фильтров частицы задерживаются в основном на поверхности. У фильтров из нетканых материалов улавливание частиц происходит в объеме, во всей толще.

Воздушный фильтр из нетканых материалов.

Воздушный фильтр

Воздушный фильтр с бумажным фильтрующим элементом.

Исследования ведущих фирм по производству воздушных фильтров показывают, что нетканые материалы превосходят по показателям бумажные воздушные фильтры в разы.

Поглошающая способность различных фильтровальных материалов

Фильтрующий материал Удельная поглощающая способность [г/мг] Масса единицы поверхности [т/м2]
Бумага 190–220 100–120
Многослойный материал (композит) 230–250 100–120
Нетканый материал 900–1100 230–250

Воздушный фильтр

На автомобиле Kia c'eed применен фильтр из нетканого материала.

Воздушный фильтр

Фильтрующий элемент с бумажной шторой на автомобиле Chevrolet Cruze.

На фото видно, насколько реже расположены складки на фильтре из нетканых материалов. Кроме того, за счет очистки воздуха в толще нетканого материала эффективность очистки выше, чем при бумажном фильтрующем элементе.

Эффективность очистки различных фильтровальных материалов

Эффективность очистки, %
Легковой автомобиль (бенз. двигатель) Легковой автомобиль (диз. двигатель) Грузовой автомобиль (диз. двигатель)
Бумага >99,5 >99,8 >99,9
Многослойный материал (композит) >99,5 >99,8 >99,9
Нетканый материал >99,8 >99,8 >99,9

Кроме того, будучи изрядно увлажненными при движении автомобиля в сильный дождь, фильтры из нетканых материалов обеспечивают значительно меньшее (до 3–5 раз) сопротивление прохождению воздуха.

Из всего сказанного делаем вывод, что за неткаными фильтрами будущее, а применение бумажных элементов — дань отработанным традиционным технологиям и, соответственно, низким ценам в производстве.

Альтернатива для стритрейсеров

Еще существуют так называемые «нулевики». Фильтры, имеющие обычно форму усеченного конуса, устанавливаемые без корпуса и якобы имеющие нулевое сопротивление. Как вы понимаете, нулевое сопротивление имеет только свободное всасывание воздуха совсем без фильтра, но тогда и об улавливании пыли забудьте. Эти фильтрующие элементы обеспечивают некоторое снижение сопротивления воздушному потоку, но только за счет ухудшения отсева частиц. Кроме того, они требуют обслуживания, заключающегося в пропитке специальной жидкостью.

Воздушный фильтр нулевого сопротивления

Очевидно, что после установки такого фильтра заводские настройки впускного тракта, в том числе и по шуму, мы полностью потеряем.

Что будет, если не менять?

Воздушный фильтр

Сможет ли штора фильтра, находящаяся в таком состоянии, полноценно «кормить» двигатель воздухом? Вряд ли.

Вне зависимости от того, какого типа фильтрующий элемент применен на вашем автомобиле, менять его в эксплуатации следует не реже, чем это рекомендовано заводом-изготовителем автомобиля. Если не произвести замену вовремя, то сопротивление фильтра возрастет, что нарушит нормальный процесс смесеобразования в двигателе. Возрастет расход топлива, что плохо и для кошелька владельца, и для каталитического нейтрализатора. Ухудшится динамика автомобиля, но до поры до времени, пока не произошел разрыв фильтрующей шторы, абразивный износ двигателю не грозит.

Ну а в каких случаях фильтр нужно менять чаще, вы, наверное, уже поняли. При эксплуатации на запыленных дорогах ресурс может уменьшаться в несколько раз. «Вытряхивание» фильтра дает совсем небольшой эффект при бумажном фильтрующем элементе и никакого эффекта при нетканом. Наихудший вариант с точки зрения загрязнения фильтра — попасть в ливень после поездки по изрядно пыльным дорогам. При этом частицы пыли склеивает влага. Аналогичный эффект в больших городах зимой, когда в пробках на пыль воздействует и влага, и частицы несгоревшего топлива, висящие смрадным облаком над дорогой.

грунтовая дорога

И все равно, дорога зовет. Путешествуйте на автомобиле по нехоженым дорогам, ведь они самые интересные.

Коллеги! Ждем ваших комментариев! Расскажите, как часто меняете фильтр, пробовали ли вытряхивать? Или вспомнили какие-нибудь курьезные случаи, связанные с воздушным фильтром?

Источник