Воздушные фильтры

Задачей воздушных фильтров является улавливание таких твёрдых частиц , как минеральная пыль , сажа и органические остатки , взвешенных в воздухе , всасываемом двигателем. Благодаря прогрессу в области конструирования фильтров и используемых фильтрующих материалов производимые в настоящее время воздушные фильтры достигают эффективности фильтрации загрязнений на уровне 99,9% для частиц размером всего несколько микрон. Принимая во внимание тот факт , что двигатели внутреннего сгорания потребляют в процессе сгорания огромное количество воздуха (в среднем ок. 10м3 воздуха на 1 литр топлива), фильтры при такой высокой эффективности фильтрации должны вместе с тем характеризоваться низким сопротивлением потоку , а также высокой поглотительной способностью по отношению к загрязнениям. Благодаря таким качествам можно продлить интервалы между заменами фильтров. Воздушные фильтры , используемые в настоящее время в автотранспортной промышленности , имеют различную конструкцию и заготавливаются из различных , оптимального подобранных материалов. Общей чертой для всех них является то , что они всегда состоят из разъёмного корпуса и сменного фильтрующего элемента.

Свойства фильтрующих материалов

Фильтрующие материалы , используемые для производства воздушных фильтров , это , по преимуществу , фильтровальная бумага на базе целлюлозного волокна , импрегнированного фенольными , эпоксидными или акриловыми смолами. Импрегнация целлюлозного волокна имеет своей целью предохранение волокон от действия воды , масла и топливных паров. В современных материалах зачастую используются примеси а также поглотительную способность по отношению к загрязнениям. Кроме того составляются композиции из полностью синтетических фильтрующих материалов нетканые материалы , которые благодаря своей специфической структуре способны при сохранении высокой эффективности и низкого сопротивления потоку улавливать в несколько раз больше загрязнений , чем обычная фильтровальная бумага. Особенно хорошие результаты достигаются при использовании двух- и даже трёхслойных материалов , в которых каждый слой имеет иную структуру и фильтрующие свойства . Воздух в этих материалах очищается выборочно от загрязнений различного размера при прохождении через них слой за слоем. Такие  свойства вызывают существенное повышение поглотительной способности ппри сохранении высокой эффективности фильтрации.

Структура фильтровальной бумаги на базе целлюлозного волокна

Структура фильтрующего нетканого материала (т.н. нановолокон)

Круглые воздушные фильтры

Круглые воздушные фильтры , то есть снабжённые фильтрующим элементом в форме кольца или цилиндра , представляют собой традиционную конструкцию , используемую в легковых автомобилях , в которых под капотом имеется достаточно места для корпуса относительно большого объёма. В производимых в настоящее время моделях легковых автомобилей пространство , предназначенное для системы приточной воздушной вентиляции , подвергается значительному сокращению ввиду установки многих дополнительных систем  (например , системы кондиционирования воздуха) , и поэтому системы с круглыми фильтрами устанавливаются в них необычайно редко. Они были вытеснены воздушными фильтрами панельного типа , которые благодаря своей специфической конструкции отличаются более выгодным соотношением между площадью  фильтрации и объёмом корпуса. С точки зрения эксплуатации круглые фильтры так же хороши , как и панельные , поскольку качество фильтра определяется прежде всего его прикладными свойствами – в часности , эффективность. Фильтрации , сопротивлением потоку и поглотительной способностью по отношению к загрязнениям , а эти качества круглых фильтров оптимально подобраны к требованиям двигателей , с которыми они взаимодействуют.

Упрочнённой конструкции

Фильтрующие элементы круглых воздушных фильтров во время работы двигателя всё время подвергаются сжатию, поскольку фильтруемый воздух проходит через них , как правило , по направлению внутрь , после чего по приточным каналам попадает непосредственно в двигатель. В случаях , когда фильтрующий элемент имеет сравнительно большую высоту или двигатель имеет большой объём и таким образом большую потребность в воздухе , на фильтрующий элемент действуют значительные силы сжатия. В таких случаях для того , чтобы предупредить устойчивую деформацию или даже повреждение поверхности фильтрующей перегородки , часто используются сетки , изготовленные из металлического листа , предохранённого антикоррозионным покрытием , которые повышают жёсткость фильтрующего элемента , а тем самым препятствуют западанию фильтра вследствие разности давлений перед фильтром и за ним , образующейся во время интенсивной работы двигателя.

Круглый фильтрующий элемент воздушного фильтра

Фильтрующие элементы панельного типа воздушных фильтров упрочнённой конструкции

Упрочнённой конструкции

В фильтрах панельного типа иногда используются специальные элементы, повышающие их жёсткость во время эксплуатации. Это специально выполненные клеевые швы, металлические или пластмассовые сетки. Их задачей является придание фильтру жёсткости, особенно когда двигатель имеет большой объём или снабжён турбокомпрессорным наддувом и потребность в воздухе относительно велика. При этом на фильтрующий элемент действуют значительные изгибающие силы, стремящийся всосать его в двигатель. Это явление особенно опасно в конечной стадии эксплуатации фильтра, когда скопившиеся загрязнения, забивая поры фильтрующей перегородки, вызывают значительное сопротивление прохождению воздуха, существенно увеличивая разность давлений перед фильтром и за ним. Характерными симптомами в этом случае являются заметное снижение мощности двигателя и повышенный расход топлива. Поэтому не следует забывать о периодической замене фильтра, причём необходимо принимать во внимание не только дальность пробега, но и условия эксплуатации (высокую запылённость воздуха).

Фильтрующие элементы панельного типа воздушных фильтров упрочнённой конструкции

С предочистителем

Предочистители используются в фильтрах панельного типа, когда их эксплуатация проходит в условиях особенно высокой запылённости воздуха, или тогда, когда необходимы более длительные интервалы между заменами фильтров. Предочистители представляют собой дополнительные фильтрующие перегородки, изготовленные из нетканого материала, наклеиваемые на уголки складок фильтрующего элемента панельного типа. Они служат для предварительной очистки воздуха. Предочистители улавливают загрязнения более крупных размеров, благодаря чему основная фильтрующая перегородка уже не забивается ими. Результатом применения предочистителей является значительное повышение поглотительной способности, то есть способности накопления загрязнений в фильтре без превышения предельного значения сопротивления прохождению воздуха.

Фильтрующий элемент панельного типа с предочистителями

Изготовленные методом впрыска

Использование в фильтрах панельного типа синтетического волокна вместо фильтровальной бумаги на базе целлюлозного волокна имеет много преимуществ. Синтетическое волокно обладает очень хорошими фильтрующими свойствами. Их поглотительная способность по отношению к загрязнениям значительно выше при сопоставимой эффективности фильтрации, благодаря чему фильтры  нетканым материалом вместо обычной фильтровальной бумаги , могут иметь значительно меньшие размеры. Однако препятствием - применению этих нетканых материалов является их низкая жёсткость. Решением является заливка в шприц-форме перегородки з нетканого материала пластмассой, образующей жёсткую рамку. Иногда дополнительно применяется плиссирование нетканых материалов вместе со специальными пластмассовыми сетками, что значительно повышает жёсткость фильтрующей перегородки и вместе с тем предохраняет от повреждений во время эксплуатации.

Корпусы фильтров для грузовых автомобилей

Корпусы воздушных фильтров в грузовых автомобилях ввиду их значительного объёма размещаются, как правило, за пределами моторного отсека. Мы часто можем встретить в корпусе два фильтрующих элемента. Внутренний фильтрующий элемент выполняет функцию предохранителя, препятствующего проникновению загрязнений в двигатель во время замены основного фильтрующего элемента или, например, на случай механического повреждения поверхности перегородки основного фильтрующего элемента во время эксплуатации. Ввиду своих больших размеров корпусы воздушных фильтров для грузовых автомобилей изготовлены из стального листа (традиционые конструкции) или из упрочнённой пластмассы. Благодаря размещению впуска воздуха впритык к наружной окружности корпус сам становится фильтром, использующим центробежную силу, вызванную движением воздуха вокруг фильтрующего элемента.

Корпус воздушного фильтра для грузовых автомобилей