Недостаток воздуха для двигателя

Содержание
  1. 7 главных минусов и 2 плюса турбомоторов
  2. Чем турбомотор отличается от атмосферного?
  3. 1. Низкая надежность
  4. 2. Недостаточный ресурс
  5. 3. Необходимость более частого и высококвалифицированного обслуживания
  6. 4. Дорогой ремонт
  7. 5. Обязательно применять хорошее топливо и смазки
  8. 6. Необходимость дополнительного охлаждения
  9. 7. Проблемы с ликвидностью
  10. 1. Отличная характеристика крутящего момента
  11. 2. Низкий расход топлива
  12. Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы
  13. Система подачи воздуха на бензиновых двигателях
  14. Система подачи воздуха в дизельный двигатель
  15. Как увеличить подачу воздуха в двигатель: доступные способы
  16. Что в итоге
  17. Фильтруем воздух для мотора. История, технологии, современность
  18. Моторная «экология»
  19. Инерционно-масляные системы
  20. Шесть типов
  21. Критерий истины
  22. «Пыль чистит пыль»
  23. Штора и каркас
  24. Бумага все стерпит
  25. И еще пара секретов
  26. Сертифицируем
  27. Тренд фильтровальных материалов
  28. Грузовые тонкости

7 главных минусов и 2 плюса турбомоторов

Чем турбомотор отличается от атмосферного?

Атмосферный мотор засасывает воздух в цилиндры под действием разрежения, которое возникает, когда поршень движется к нижней мертвой точке. В большинстве случаев давление в цилиндре в конце хода впуска чуть ниже атмосферного. И вот с этим количеством воздуха и осуществляется рабочий цикл мотора. Наддувный двигатель получает на входе в цилиндр воздух, сжатый компрессором до определенного давления, а потому его в цилиндр войдет больше, чем у мотора со свободным всасыванием. Больше воздуха — больше кислорода, а значит, и топлива сгорит больше, и мощность при том же рабочем объеме поршневой части будет выше (или мотор компактнее при сохранении мощности).

Поскольку воздух в компрессоре подогревается, температуру перед подачей в цилиндр желательно снизить. Это делает специальный охладитель — интеркулер. Компрессоры могут использоваться разных типов — и с приводом от коленвала, и волновые обменники давления, но наиболее распространен турбонаддув. Последний способ использует энергию выхлопных газов для вращения центростремительной турбины, а сидящее на том же вале колесо центробежного компрессора обеспечивает сжатие воздуха перед подачей в цилиндры.

Как видим, конструкция наддувного мотора сложнее, чем атмосферника. Отсюда и первый недостаток турбомоторов.

1. Низкая надежность

Наддувные двигатели состоят из большего числа агрегатов, а надежность многокомпонентной системы всегда ниже, чем у более простой. Нагрузки на детали больше из-за большей литровой мощности. Да и конструкционные материалы в автомобильной промышленности используются преимущественно недорогие. Это же вам не аэрокосмическая отрасль…

К примеру, у турбокомпрессора есть система регулирования давления наддува, которая порой может заедать и отказывать. У редакционного Volkswagen Golf уже дважды при пробеге 80 000 и 100 000 км полностью теряла подвижность тяга привода клапана перепуска газов мимо турбины.

2. Недостаточный ресурс

Все мы вздыхаем по моторам-миллионникам конца прошлого века. Сейчас ресурс мотора в 400 000 км считается огромным достижением, а в прошлом он был нормой. Турбодвигатели современных автомобилей до таких пробегов не доживают. Турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят больше 150 000 км, а начавшая «хандрить» турбина вскоре может погубить и поршневую часть. Ведь турбокомпрессор может «выхлебать» весь запас моторного масла — в поддоне и поршневой части ничего не останется.

А еще многие производители с целью сэкономить «апгрейдят» атмосферные моторы до турбонаддувных, не особо заморачиваясь усилением некоторых деталей. Соответственно, высокие нагрузки на поршневую часть при небольшом усилении конструкции приводят к снижению ресурса.

3. Необходимость более частого и высококвалифицированного обслуживания

Многие производители для своих моделей с турбомоторами снизили периодичность ТО с 15 000 до 10 000 км. Так поступили, к примеру, Geely и Haval.

Наддувный мотор сложнее в обслуживании и особенно в диагностике. У него гораздо больше количество дополнительных соединений в системе турбонаддува. Потерять герметичность могут: подвод и отвод воздуха, подвод и отвод отработанных газов, системы подачи масла под давлением и его слива, а также подачи охлаждающей жидкости. Все это требует дополнительного внимания и опыта у сервисмена во время ТО.

4. Дорогой ремонт

Ремонт наддувного мотора всегда обходится дороже. Даже если турбокомпрессор в ремонтной фирме и не трогали, то прайс на восстановление двигателя все равно выше. Просто потому, что разбирать-собирать все перечисленные выше системы дольше и сложнее. А если предстоит замена турбокомпрессора, то готовьтесь выложить от 60 000 руб. Восстановление узла может потребовать половину этой суммы.

5. Обязательно применять хорошее топливо и смазки

Все современные моторы довольно требовательны к качеству топлива и моторного масла. Но если атмосферник на некачественных жидкостях «умрет» не сразу, то жизнь форсированного наддувного мотора будет измеряться минутами. Кроме того, расход даже самого дорогого масла у наддувного мотора будет выше, чем у большинства атмосферников.

Отдельного разговора требует расход топлива. Любой маркетолог, желающий продать вам машину с турбомотором, будет уверять, что она экономичнее, чем автомобиль с атмосферным двигателем. В теории так и есть. Но ведь турбомашина — это «великий провокатор». Некоторые автомобилисты сознательно выбирают турбодвигатель, чтобы ездить напористо и агрессивно. В этом случае расход будет не меньше, а даже больше, примерно на 30%, чем у спокойного водителя. Для неторопливого водителя мощность турбомашины может показаться избыточной, а повышенные затраты на содержание, (частые ТО, дорогие бензин и масло) — неоправданными.

6. Необходимость дополнительного охлаждения

Недаром многие сигнализации имеют опцию «турботаймер». Это устройство позволяет не глушить разогретый турбомотор сразу после остановки машины, а дает двигателю поработать на холостом ходу для охлаждения — прежде всего турбины. Похожий алгоритм у некоторых мощных автомобилей штатно заложен в блок управления двигателем. Без этого в остановившейся, но раскаленной докрасна турбине масло закоксуется, нарушив герметичность уплотнений. В итоге значительно вырастет расход масла на угар.

7. Проблемы с ликвидностью

Обо всех вышеперечисленных неприятностях осведомлены, в той или иной степени, многие автолюбители. Именно поэтому большинство предпочтет на вторичном рынке машину с атмосферным двигателем. А заезженные «турбозажигалки» приобретать будут, в основном, молодые поклонники всех серий «Форсажа».

Впрочем, есть у турбомоторов и неоспоримые плюсы.

1. Отличная характеристика крутящего момента

Разгон автомобиля — хоть с механической коробкой передач, хоть с автоматом — очень зависит от того, насколько быстро мотор из режима холостого хода сможет достигнуть оборотов максимальной мощности. А мощность, как известно, пропорциональна произведению оборотов коленвала на крутящий момент. Именно поэтому нужно, чтобы мотор на как можно более низких оборотах выдавал большой крутящий момент.

Наддувный мотор проектируют так, что турбокомпрессор обеспечивает довольно высокое давление наддува очень «рано», при небольших оборотах коленвала. В результате мы получаем большой крутящий момент на небольших оборотах. Далее момент увеличивать нельзя во избежание чрезмерных нагрузок на детали мотора. Начинает работать перепускной клапан, направляя часть выхлопных газов в обход турбины. Так производительность турбокомпрессора ограничивается, а на кривой крутящего момента появляется горизонтальная полка. Вот за такую характеристику турбомоторов их и любят, особенно активные водители.

2. Низкий расход топлива

У атмосферного двигателя значительная часть энергии сгоревших газов теряется вместе с горячими выхлопными газами. Наддувный двигатель использует температуру и давление выпускных газов, срабатывая их в турбине. Меньше энергии пропадает зря, значит, больше используется для движения автомобиля. Но, повторюсь, при условии спокойной манеры вождения.

Турбодвигатели совершенствуются и захватывают все новые модельные ряды автомобилей самых разных производителей на всех континентах. Вначале они оккупировали дороги старушки Европы. Япония давно и массово загружает ими внутренний рынок. США и Корея немного более сдержанны в распространении турбированных двигателей. Зато Китай в последнее время массово пересаживается на турбонаддув. Так что за наддувными двигателями будущее. Если, конечно, их не вытеснят электрокары.

Источник

Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы

Система подачи воздуха в двигатель

Принцип работы бензинового или дизельного двигателя внутреннего сгорания основан на преобразовании высвобождающейся в результате сжигания топлива энергии в полезную механическую работу. При этом в цилиндрах ДВС горит не только солярка, газ или бензин, а так называемая топливно-воздушная смесь.

За его забор и дальнейшую подачу в нужном количестве непосредственно в цилиндры мотора отвечает целый ряд отдельных элементов, которые входят в общую впускную систему двигателя. Далее мы поговорим о том, как реализована подача воздуха в двигатель, а также какое устройство и особенности имеет система подачи воздуха в двигатель на бензиновых и дизельных моторах.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Система подачи воздуха в мотор бензиновый

Сразу отметим, что останавливаться на моторах, которые оборудованы устаревшей карбюраторной системой, мы не будем. Речь пойдет о ДВС с инжектором. В качестве примера давайте рассмотрим общее устройство системы подачи воздуха на модели авто с инжекторным двигателем.

Добавим, что хотя на разных моделях отечественного и иностранного производства схема реализации может несколько отличаться, общий принцип и конструкция остаются одинаковыми.

Система подачи воздуха состоит из следующих базовых элементов:

Воздухозаборник на разных автомобилях представляет собой пластиковую деталь, через которую атмосферный воздух «засасывается» в двигатель. Элемент обычно установлен в подкапотном пространстве так, чтобы забирать воздух по ходу движения авто, находится в области чуть ниже передних фар, ближе к радиаторной решетке, справа или слева. Такое место расположения позволяет эффективно забирать необходимое количество воздуха на разных режимах работы ДВС.

Следующим элементом является корпус воздушного фильтра и сам фильтр, который установлен внутри него. Обычно на большинстве автомобилей корпус с фильтром устанавливается в передней части моторного отсека, дополнительно под корпусом могут использоваться резиновые уплотнители-опоры. Что касается фильтра, фильтрующий элемент обычно является бумажным, площадь фильтрующей поверхности максимально увеличена.

В корпусе воздушного фильтра на многих авто также установлен важный электронный датчик ДМРВ (датчик массового расхода воздуха). Также этот датчик может располагаться и на других элементах системы до дроссельной заслонки.

Дроссельный патрубок крепится к ресиверу и дозирует объем воздуха, который подается во впускную трубу. За количество поступающего в мотор воздуха отвечает дроссельная заслонка, которая при помощи специального привода соединена с педалью газа. Еще на многих современных ТС педаль газа может быть электронной, то есть не имеет прямой связи с дроссельным узлом. В этом случае после нажатия на акселератор соответствующий сигнал подается на электродвигатель, управляющий дроссельной заслонкой.

Читайте также:  Скачать видеокурс ремонт автомобиля

Еще добавим, что дроссельный патрубок также имеет в своей конструкции ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки) и РХХ (регулятор холостого хода). Благодаря наличию ДПДЗ на электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подается сигнал, по которому контроллер «понимает», на какой угол открыта заслонка. На основании сигналов от ДМРВ, ДПДЗ и ряда других датчиков ЭБУ корректирует уровень подачи топлива в цилиндры через инжекторные форсунки в соответствии с тем или иным режимом работы ДВС.

Такое решение позволяет поддерживать и гибко изменять количество оборотов холостого хода тогда, когда дроссельная заслонка закрыта, то есть воздух идет в обход. Другими словами, РХХ управляет количеством воздуха, который подается по специальному каналу в обход закрытой дроссельной заслонки на холостом ходу.

Когда клапан-шток выдвигается полностью, его конусная часть перекрывает подачу воздуха мимо заслонки (клапан РХХ закрыт). Когда происходит его открытие, увеличивается количество воздуха, которое нарастает пропорционально степени смещения штока от седла. Общая степень перемещения штока напрямую зависит от количества шагов, которые выполнил шаговый электродвигатель.

Если двигатель холодный и работает на холостом ходу, тогда ЭБУ до прогрева «держит» завышенные (прогревочные) обороты ХХ и гибко реагирует на любые изменяющиеся нагрузки (включение габаритов, фар, климатической установки и т.д.) путем поднятия оборотов холостого хода. Это позволяет мотору стабильно работать.

После того, как двигатель прогреется, контроллер уменьшает количество подаваемого воздуха через РХХ и стремится всегда поддерживать строго определенную частоту вращения коленвала, однако на многих авто при изменении нагрузки в режиме ХХ блок управления все еще способен кратковременно повысить обороты.

Еще отметим, что когда водитель выключает зажигание, ЭБУ сначала переводит шток РХХ в закрытое положение, после чего приоткрывает клапан на нужное количество шагов, чтобы создать условия в виде достаточной подачи воздуха для нормального запуска агрегата в момент повторного пуска ДВС.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Подача воздуха в дизельный двигатель

Как известно, современный дизельный двигатель на разных автомобилях и спецтехнике обычно оснащается турбокомпрессором. Также данное решение активно используется и на турбобензиновых ДВС.

Другими словами, для получения необходимой отдачи от моторов силовую установку дополнительно турбируют. Дизельный агрегат с турбонаддувом получил название турбодизель. Давайте остановимся на схеме подачи воздуха в такие моторы более подробно.

На примере турбодизеля стоит выделить следующие элементы системы питания воздухом:

С функцией воздухозаборника и воздушного фильтра мы уже ознакомились при рассмотрении атмосферного бензинового мотора. Что касается турбодвигателей на спецтехнике, которая работает в условиях сильной запыленности и общего загрязнения воздуха, используется многоступенчатая система очистки (двух или даже трехступенчатые схемы). В конструкцию может быть включен инерционный предварительный очиститель воздуха и другие подобные решения.

Итак, после прохода через фильтры, воздух втягивается в турбокомпрессор. После турбины воздух идет по трубопроводам уже под давлением, проходя через так называемый воздушный радиатор. Дело в том, что после сжатия в турбине воздух нагревается. При этом если его охладить перед подачей в цилиндры, тогда общая масса воздуха увеличивается.

Далее сжатый и охлажденный воздух попадает во впускной коллектор, а затем и в цилиндры дизельного двигателя. Что касается турбокомпрессора, данное устройство использует энергию отработавших газов. Если просто, газы под давлением вращают турбинное колесо, за счет такого вращения начинает крутиться и компрессорное колесо, которое закреплено на одном валу вместе с турбинным колесом. Затем выхлоп после турбины попадает в выпускную систему ТС и выводится в атмосферу.

Отметим, что существует много разновидностей турбин, которые отличаются по размерам, по своей производительности и могут иметь ряд индивидуальных отличий в общей схеме устройства. Еще добавим, что дизельный двигатель долгое время вообще не имел дроссельной заслонки по сравнению с бензиновыми аналогами. В двух словах, мощность в дизельном агрегате регулируется не количеством подаваемого в цилиндры воздуха, а количеством впрыскиваемого горючего.

Работает дроссельный узел тогда, когда нагрузки на двигатель минимальны, то есть мотор не нуждается в мощном потоке свежего воздуха. В этот момент заслонка частично перекрывает подачу воздуха, параллельно с этим срабатывает клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR.

В результате оставшийся воздух перемешивается с выхлопными газами, после чего такая смесь снова поступает в цилиндры. Подача выхлопа вместе с воздухом снижает температуру в камере сгорания, в результате в отработавших газах отмечается уменьшение окиси азота.

Как увеличить подачу воздуха в двигатель: доступные способы

Как увеличить подачу воздуха в мотор способы

Как видно, от количества и качества поступающего в цилиндры воздуха напрямую будет зависеть и мощность силового агрегата. В целях получения улучшенной отдачи от ДВС многие автолюбители стремятся увеличить подачу воздуха в агрегат. Как правило, такая необходимость возникает в процессе тюнинга двигателя, после проведения каких-либо доработок и т.д.

Далее мы рассмотрим несколько возможных способов, которые при этом не предполагают кардинальных переделок (например, доработка каналов ГБЦ, замена турбины на более производительную и т.п.)

Однако этого не скажешь о гражданских авто со «стоковым» ДВС. В этом случае получается скорее вред, чем польза, так как фильтры нулевого сопротивления быстрее загрязняются и хуже очищают воздух, что может сказаться на ресурсе мотора. При этом никакого прироста мощности фактически не наблюдается.

В самом начале необходимо измерить сопротивление воздуха на входе и после выхода из корпуса фильтра, после чего проводятся работы в целях уменьшения такого сопротивления.

Устройство представляет собой патрубок, в котором устанавливается крыльчатка. Во время работы крыльчатка вращается, создавая спиралеподобные завихрения воздуха. По заверениям производителей такой воздух более холодный и лучше проникает в камеры сгорания.

В результате улучшается общий процесс смесеобразования, мощность двигателя растет, повышается эластичность во время работы ДВС на разных режимах, автомобиль демонстрирует улучшенные динамические характеристики.

Однако как показывает практика, особой пользы после установки таких решений нет. Более того, высокая стоимость на отметке около 300-400 у.е. и вовсе ставит целесообразность подобных экспериментов под большое сомнение.

Устройство турбокомпрессора и особенностиРекомендуем также прочитать статью о том, что такое турбокомпрессор. Из этой статьи вы узнаете о конструкции турбины, приципах работы турбонаддува, а также об особенностях данной системы, преимуществах и недостатках данного решения и т.д.

В продаже встречаются готовые комплекты как для определенных моделей авто, так и универсальные. К преимуществам холодного впуска можно отнести увеличение мощности двигателя, снижение риска возникновения детонации, улучшение реакций на нажатие педали газа, незначительное уменьшение расхода топлива.

При этом существенно повышается вероятность попадания воды во впуск и гидроудара, а также намного быстрее загрязняется воздушный фильтр. Дело в том, что воздухозаборник ставится в «окна», которые отдельно делаются в бампере, в передней фаре и т.д.

Что в итоге

Как видно, на штатных атмосферных моторах с небольшой мощностью какие-либо манипуляции с системой подачи воздуха обычно не дают ощутимых результатов. Другими словами, самым правильным подходом является приобретение качественных воздушных фильтров и их своевременная замена с учетом особенностей эксплуатации конкретного ТС.

Когда менять воздушный фильтр двигателяРекомендуем также прочитать статью о том, когда необходимо менять воздушный фильтр двигателя. Из этой статьи вы узнаете об основных правилах и рекомендациях касательно замены воздушного фильтра, через сколько километров менять воздушный фильтр мотора, а также в каких случаях и почему интервал замены фильтра воздуха в двигателе нужно сокращать.

Что касается турбомоторов, намного важнее следить за исправностью работы и общим состоянием системы турбонаддува, правильно эксплуатировать турбину и т.д. Появление провалов при разгоне, масло в интеркулере и другие признаки указывают на необходимость проведения диагностики.

В результате снижается мощность мотора и его ресурс, двигатель начинает дымить, может работать на неправильной рабочей смеси. По указанным причинам следует регулярно и своевременно проводить техническое обслуживание системы питания воздухом.

Если же говорить о комплексном тюнинге двигателя, тогда доработка впускной системы позволяет получить дополнительный прирост мощности. Однако следует учитывать, что такое повышение обычно наблюдается на фоне общего улучшения производительности заранее подготовленного силового агрегата.

Когда менять воздушный фильтр двигателя автомобиля

Какой срок службы воздушного фильтра. Через сколько километров производится рекомендуемая замена. В каких случаях и почему нужно менять фильтр раньше срока.

Подсос воздуха дизель

Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы.

Турбина

Устройство турбокомпрессора, главные элементы конструкции, выбор турбины. Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом.

Тюнинговый двигатель

Тюнинг топливной системы атмосферного и турбо двигателя. Производительность и энергопотребление бензонасоса, выбор топливных форсунок, регуляторы давления.

Турбина с изменяемой геометрией VNT

От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

Турбонагнетатель двигателя

Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.

Источник

Фильтруем воздух для мотора. История, технологии, современность

Фильтруем воздух для мотора. История, технологии, современность

Мы не впервые обращаемся к теме чистого воздуха для двигателя. Сегодня вам предлагается обзор, включающий как предыдущие публикации «АБС-авто», так и технологические решения последнего времени.

Моторная «экология»

Каким воздухом должен «дышать» двигатель внутреннего сгорания? Разумеется, очищенным. Поэтому давайте поговорим о воздушных фильтрах. Но прежде вспомним азы.

Здоровье двигателя зависит не только от чистоты воздуха. Здесь необходимо решение триединой задачи фильтрации – чистое топливо, чистое масло, чистый воздух. Однако абразивные частицы, вызывающие механический износ, попадают в двигатель именно через воздух. Именно воздух, если он плохо очищен, вызывает загрязнение масла, способствующее его старению, и примеры эти можно продолжить.

Для полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы воздуха в ней было по массе в 15–20 раз больше, чем топлива. А теперь представим малолитражный легковой автомобиль с двигателем мощностью 80 «лошадей», потребляющим, скажем, 8 л топлива «на сотню» в смешанном режиме эксплу­атации.

На каждый килограмм бензина (это примерно 1,33 л) ему потребуется 14 кг воздуха. Переходя к объему, получаем 10,8 м3. Задавшись годовым пробегом 20 тыс. км, можно подсчитать, что в год наш двигатель проглотит порядка 12 500 м3 воздуха.

Мы уже писали однажды: немецкий исследователь Михаэль Дурст (M. Durst) показал, что за десять лет эксплуатации в двигатель стремятся проникнуть более 6 кг пыли (см. книгу «Фильтрация в автомобилях», оригинальное название Filtration in Fahrzeugen, M. Durst, © 2002 verlab moderne industrie, Augsburg).

Читайте также:  Неисправности коробок передач мерседес

Самое страшное загрязнение – это кварцевая пыль. От нее страдают пары трения, что резко увеличивает износ двигателя. Но это еще не все. Грязь оседает на датчике массового расхода воздуха, сбивая с толку блок управления двигателем. И пошло-поехало: нарушается дозировка топлива, возрастает аппетит мотора, увеличивается токсичность отработавших газов.

Поэтому в любом двигателе есть воздухоочиститель. Кроме собственно фильтрации, он выполняет функции глушителя шума при всасывании воздушной массы, а в бензиновых моторах и регулятора температуры горючей смеси.

Прежде чем продолжить, совершим небольшой исторический экскурс.

Инерционно-масляные системы

Когда-то на большинстве автомобилей стояли инерционно-масляные воздухоочистители. И сегодня на наших дорогах можно встретить старенькую «Волгу» ГАЗ‑24 или «Запорожец» с такими узлами.

Напомним принцип работы инерционно-масляной системы. В ее составе есть два обязательных элемента: ванночка с маслом и сам фильтр – пропитанная маслом набивка, выполненная, как правило, из капроновой нити.

Во время работы воздух поступает в кольцевую щель между корпусом и фильтрующим элементом, проходит через нее и при резком повороте ударяется о поверхность масла. При этом он освобождается от наиболее крупных частиц пыли – происходит так называемая первичная очистка воздуха. При значительном расходе воздуха масло забрасывается в фильтрующую набивку, где образуется псевдокипящий пеномасляный слой. В нем происходит вторичная очистка воздуха: частички пыли прилипают к взвешенным частичкам масла. Как только расход воздуха падает, масло из фильтрующего элемента стекает в ванну, увлекая за собой задержанную пыль.

Инерционно-масляные воздухоочистители требуют периодического обслуживания: замены масла с очисткой масляной ванны и промывки фильтра (набивки). Кроме того, при средних, наиболее распространенных нагрузках коэффициент пропуска пыли в этих воздухоочистителях может составлять от 5 до 10%. Для сравнения: норматив для сменных фильт­рующих элементов составляет не более 1% пыли для карбюраторных двигателей и 0,6% для впрысковых.

Однако инерционно масляные системы честно отработали свой век и заслужили долю уважения. Поэтому мы посвятили им этот небольшой раздел.

Шесть типов

Наука начинается там, где начинается классификация. Что ж, давайте займемся классификацией. Системы очистки воздуха разделяют, во‑первых, по количеству ступеней очистки (одно-, двух- и трехступенчатые); во‑вторых – по способу улавливания пыли. В последнем случае различают шесть типов систем.

1. Сухие инерционные со сбором отсепарированной пыли в бункер.

2. Сухие инерционные с отсосом пыли посторонним источником.

3. Сухие инерционные с выбросом пыли в атмосферу.

5. Использующие фильтрующие элементы со смоченной маслом набивкой.

6. Использующие сухие фильтрующие элементы.

Первые три типа применяются в основном в двух- или трехступенчатых очистителях на грузовых автомобилях и тракторах. О четвертом типе рассказано в предыдущем разделе – это уже достояние истории. Что касается элементов со смоченной набивкой (пятого типа), то они используются в основном на дорогих или спортивных машинах. А вот шестой тип – самый популярный, самый востребованный. Ему и уделим основное внимание.

Критерий истины

Эффективность работы воздушного фильтра характеризуется коэффициентом пропуска пыли. Суть этого показателя понятна из названия, измеряется он в процентах и зависит от типа системы и режима работы двигателя.

Другой важный показатель – это предельное сопротивление засасываемому воздуху. Он измеряется в единицах давления (чаще всего в килопаскалях). Данная характеристика определяет не качество фильтрации, а эксплуатационные показатели двигателя в условиях недостатка воздуха при смесеобразовании. Поясним это на примере.

По мере засорения фильтрующего элемента его сопротивление воздушному потоку растет. Следовательно, при постоянном угле открытия дроссельной заслонки количество поступающего воздуха уменьшается. И если настройка системы питания останется неизменной, в определенных режимах это может привести к обогащению смеси, а следовательно, и к неполному ее сгоранию. При этом мгновенная мощность двигателя снизится, а расход топлива и концентрация токсичных веществ в отработавших газах увеличатся.

Таким образом, предельное сопротивление воздушного фильтра – это граница, после которой фильтрующий элемент из помощника превращается во врага. Конечно, водителю не нужно знать численных значений предельного сопротивления различных фильтров. Ему достаточно помнить, что в процессе эксплуа­тации сопротивление воздушного фильтра постоянно растет. Помнить и вовремя менять фильтрующие элементы.

«Пыль чистит пыль»

Этот заголовок давно стал мемом. Но впервые он прозвучал именно в нашем журнале. Его ввел в обиход специалист НАМИ Анатолий Забрянский, ныне покойный. Очень информативное и образное выражение. А суть в следующем.

Интересно, что очищающая способность сменного воздушного фильтра мало зависит от срока службы. Сказанное наглядно иллюстрируется экспериментальными данными, полученными на специальном безмоторном стенде НАМИ.

Посмотрим на график. Из него видно, что коэффициент пропуска пыли, достаточно высокий в самом начале работы (он колеблется в пределах 2,5–4,5%), быстро снижается до значения 1%. Объясняется это тем, что пыль, забивая поры бумаги, сама создает дополнительный фильтрующий слой на ее поверхности: «пыль начинает чистить пыль», и фильтр довольно быстро выходит на режим максимальной эффективности. После этого за весь рабочий цикл коэффициент пропуска пыли не превышает предел в 1%.

Конечно, это всего лишь модель. Но модель, заметим, адекватно отражающая реальные условия эксплуатации. К тому же специальные методики позволяют пересчитать стендовые часы в тысячи километров пробега, после чего результаты экспериментов находят отражение в инструкциях по эксплуатации в виде конкретных рекомендаций «сменить воздушный фильтр через…».

Штора и каркас

Качество автомобильного фильтра основано на трех китах: материалы – раз; оборудование – два; технология – три. Уберите одну из составляющих, и современного фильтра не получится. А главная деталь любого фильтрующего элемента – штора.

По типу фильтроэлементы подразделяются на круглые и панельные. А фильтрующая штора делается из высокопористой, пропитанной специальными смолами бумаги. Пропитка нужна, чтобы предохранить штору от размокания при попадании на нее влаги. В шторе и происходит собственно очистка, после чего воздух продолжает свое движение в двигатель.

Любой воздушный фильтр, будь то круглый или панельный, не имеет корпуса в привычном понимании. Фильтрующая штора в нем заливается полимерным составом, который после застывания выполняет две функции: служит каркасом изделия и обеспечивает уплотнение в воздухоочистителе.

Когда-то каркас делали из пластизоля. Но он быстро терял эластичность, уплотнительный ободок затвердевал и трескался, и фильтро­элемент переставал работать – воздух шел под «скукожившийся» уплотнитель в обход шторы. Бывало и так: проедет водитель 1–2 тыс. км, захочет почистить карбюратор, снимет фильтр, а назад его ставить бессмысленно: зажатый пластизоль принял форму крышки, распрямляться «не хочет» – какая уж тут герметичность…

К счастью, все это в прошлом. Даже аутсайдеры фильтровального производства не применяют пластизоли, не говоря уж о лидерах. На смену пластизолям пришли полиуретаны. Эти современные эластомеры превосходят «коллег» по прочности, износостойкости, устойчивости к воздействию бензина, масла и кислот. Они газонепроницаемы и долго не стареют.

Значит, все хорошо? Покупаем первый попавшийся фильтр и забот не знаем? К сожалению, нет. Полиуретан полиуретану рознь. Если он получен из дешевого вторичного сырья, структура его сродни плохому пенопласту, а эксплуатационные свойства не лучше свойств канувших в Лету пластизолей. Остаточная деформация пояска и трещины на нем, можно сказать, гарантируются.

Как определить качество каркаса и уплотнительного пояска? Ничего сложного тут нет: поясок должен быть мягким, податливым и одновременно – упругим. Нажмем на него большими пальцами, подержим секунд десять, отпустим. Поясок обязан легко деформироваться, а после снятия нагрузки мгновенно вернуться в исходное положение без малейших признаков изменения формы. Поверхность пояска должна быть ровной, без раковин, отслоений и «бахромы».

Но «правильный» полиуретан – это еще не все. Важна технология работы, методы заливки. Никакого ручного труда! На современных предприятиях заливочные операции выполняются на автоматизированном оборудовании. Что это дает? Во-первых, обеспечивается стабильность заливки, а значит, и качество; во‑вторых, операция выполняется за минимальное время; в‑третьих, человеческий фактор практически сводится к нулю; в‑четвертых, автомат, извините за каламбур, «автоматически» вписывается в пооперационный контроль по системам менеджмента качества ISO и IQNet, без которых производство современным никак не назовешь.

Бумага все стерпит

Возвращаемся к фильтрующей шторе. Здесь уместно поинтересоваться: а какую бумагу использует производитель? Сделать это легко, ведь Интернет сегодня доступен любому сервисмену, не говоря уж о покупателях-оптовиках – эти вообще из Сети не вылезают. И вот им еще один совет.

Изучите рекламно-информационные материалы фирмы, выпускающей фильтры. Если производитель пишет об «использовании импортной фильтровальной бумаги от ведущих мировых производителей», это хорошо. Но не останавливайтесь, копайте глубже. Если выяснится, что это бумага от Hollingsworth & Vose или Ahlstrom, вообще замечательно, и вот почему.

Дело в том, что за плечами этих компаний громадный опыт производства материалов для фильтрации топлива, масла и воздуха. Мощные заводы с уникальным и очень дорогим оборудованием. Долгие годы сотрудничества с ведущими автомобильными компаниями и моторостроительными корпорациями. Они выпускают обширнейший ассортимент бумаг с различными характеристиками. Это настоящие «фильтровальные империи», разрабатывающие фильтровальные материалы практически для всех отраслей человеческой деятельности. И если производитель фильтров использует их в своих изделиях, это очень хорошая рекомендация.

Фильтрация воздуха требует определенной плотности, пористости и (очень важно!) особой пропитки фильтровального материала. Пропитки, противостоящей влаге, повышающей механическую прочность и термостойкость бумаги. Пропитки экологичной – все же XXI век на дворе. Смогут ли все это обеспечить молодые неопытные производители фильтровальных материалов – большой вопрос.

И еще. Обратите внимание на соединения концов шторы. Не примитивное вкладывание «зиг в зиг», не крепление металлической скобой, не склеивание – нет, только термическая сварка бумаги! Лишь такое решение обеспечит надлежащую прочность и герметичность и достойно звания современного.

И еще пара секретов

Итак, бумага должна быть «именитой», а концы шторы надлежит сваривать. А внешний вид изделия – можно ли по нему судить о качестве? Оказывается, можно. Рассмотрим хрестоматийный круглый фильтрующий элемент для карбюраторного двигателя.

Читайте также:  Обмен коробок передач ваз

Не гонитесь за фильтром с белым пояском, так называемым предочистителем – ведущие производители «упразднили» его еще в 90-х годах прошлого века. Бумаги сейчас другие, не то, что 15–20 лет назад, а потому предочиститель современному фильтру не нужен. В лучшем случае он окажется просто бесполезным, вроде Неуловимого Джо, в худшем – снизит ресурс фильтроэлемента. Ведь предочиститель изготавливают из недорогих нетканых материалов, зачастую не предназначенных для фильтрации.

Да, некоторые фирмы его устанавливают. Но это не более чем заигрывание с рынком. Потребитель привык – дадим ему предочиститель. Кстати, поясок поможет скрыть небрежное гофрирование – но это уж так, к слову…

А вот лидеры не боятся продемонстрировать аккуратную, геометрически правильную укладку. И количество гофр тоже. Так, на «жигулевском» карбюраторном фильтроэлементе их насчитывается порядка ста семидесяти.

Гофрирование шторы воздушного панельного фильтраГофрирование шторы воздушного панельного фильтра Заливка полиуретана в формуЗаливка полиуретана в форму

На что обращать внимание? На аккуратное гофрирование – само собой, но важно знать и следующее. В некоторых фильтроэлементах заливка выполняется полиуретанами двух видов: каркас формируется из жесткого материала, а уплотнение – из мягкого. Поэтому не удивляйтесь, что они по-разному будут реагировать на «пальпацию» – это нормально.

Что касается элементов панельного типа, штора у них особая, так называемая карманная. Важно, чтобы карманы эти не были «бездонными», сквозными, что, к сожалению, встречается у недобросовестных производителей. Проверяется это легко: надо согнуть панельный элемент и посмотреть его на свет – бракованные карманы тут же «заблестят», проявятся.

Иногда приходится слышать или читать о каких-то приоритетных расцветках каркаса: дескать, такой-то цвет хорошо, а такой-то – плохо. Подобные заявления свидетельствуют либо о некомпетентности «эксперта», либо о рекламном подтексте. На самом деле краситель на физические и эксплуатационные характеристики полиуретана не влияет. Цвет может быть «визитной карточкой» производителя, составной частью бренда, средством защиты от подделок – но никак не самостоятельным аргументом в спорах о качестве.

Мы привыкли к сетке на панельном фильтре. Это – усилитель, страховка. Поток воздуха может затянуть слабую штору в недра воздухоочистителя – сетка не позволяет этого сделать.

Но вот беда-то: сетка эта бывает оцинкованной. А нормы Euro неумолимы: никакого оцинкованного металла в системах очистки на входе в двигатель! Но ведущие производители фильтров и здесь нашли выход: они заменили сетку полимерными полосками – иногда одной, иногда несколькими. Получилось «дважды экологично»: во‑первых, выполнены европейские нормативы, частицы цинка уже не летят в камеру сгорания; во‑вторых, – такой фильтр не содержит металла, а значит, легко утилизируется. Таков почерк современного производителя.

Сертифицируем

Как сертифицируется воздушный фильтр? При испытаниях фильтроэлементов согласно требованиям нормативной документации и ТУ заказчика (моторного или автомобильного завода) проверяется четыре параметра:

Норматив по ГОСТ Р 53837–2010 «Двигатели автомобильные. Воздухоочистители. Тех­ни­ческие требования» гласит: для легковой техники средний коэффициент пропуска пыли должен быть не более 1%; для грузовой – не более 0,6%. Надо признать, что эти нормы сегодня устарели. Технические условия КамАЗа для современных двигателей Euro выставляют более жесткие требования: не более 0,2%, и это, разумеется, еще не предел.

В Испытательном центре ФГУП НАМИ есть безмоторный стенд, созданный в соответствии с нормативной документацией. Фильтр в сборе устанавливается на мерный трубопровод, через который просасывается воздух. Через специальный патрубок на вход фильтра подается испытательная пыль. Кстати, пыль эта готовится в особых вибромельницах путем помола литейного песка, содержащего 96% кварца – сильнейшего абразива. Испытательная пыль должна иметь определенную удельную поверхность, оцениваемую в квадратных сантиметрах на грамм.

На выходной магистрали после тестируемого элемента, устанавливается абсолютный фильтр, полностью задерживающий прошедшую пыль. По количеству часов наработки фильтра до достижения предельного сопротивления, а также по отношению массы пыли, задержанной контрольным фильтром к массе пыли, поданной в воздухоочиститель, делается заключение о качестве фильтра. Фактически установка моделирует дорожные испытания.

При удовлетворении нормативам изделие получает сертификат. Обычно сертифицируется либо каталог фирмы-изготовителя, либо партия конкретного товара.

Интересная подробность: за рубежом для приготовления испытательной пыли используется песок из пустыни штата Аризона (США). Это оговорено в стандартах ISO, поэтому европейские лаборатории ввозят его из-за океана. Надо сказать, что наш кварцевый песок по абразивным свойствам агрессивнее американского, имеющего «мягкие» примеси.

Тренд фильтровальных материалов

Основная тенденция автомобилестроения – увеличение интервалов обслуживания LSI (Large Service Interval). Что значит «большой интервал обслуживания» в цифрах? Пробег 10–30 тыс. км не является таковым. Значит, фильтры из целлюлозы, обеспечивающие данный интервал, уже нельзя признать современными.

Приемлемый результат – например, 50 тыс. км, обеспечивает комбинация «целлюлоза плюс предварительный фильтр». Но лучшие показатели дает гофрированная синтетика переменной плотности, содержащая материалы с электростатическим зарядом. Она обеспечивает пробег 100 тыс. км. Таким образом, лидерство за синтетикой переменной плотности.

Как работает фильтр переменной плотности? Вот как: внешние слои действуют как фильтр предварительной очистки и увеличивают срок службы изделия в целом. А последующие слои производят тонкую фильтрацию.

Для воздушных фильтров, обеспечивающих пробег 50 тыс. км, разработчики фильтровальных материалов предлагают решения на основе технологии «Нановеб». Это модифицированная целлюлоза с особым покрытием.

А некоторые компании, работающие в дорогом сегменте рынка, предпочитают синтетические фильтровальные материалы, совмещая высокую пылеудерживающую способность и хорошую сопротивляемость влаге. Некоторые подробности можно почерпнуть из приведенных здесь таблиц.

Грузовые тонкости

Продолжая тему очистки воздуха для мотора, поговорим о фильтрах для грузовых дизелей.

В общем и целом всё сказанное о сменных фильтрующих элементах справедливо и для грузового автотранспорта. За исключением ряда важных особенностей.

Начнем с того, что дизель всегда отличался жесткими требованиями к точности изготовления деталей и их чистоте в процессе эксплуатации. А современный многолитровый агрегат с прецизионной топливной аппаратурой и дорогими системами снижения токсичности отработавших газов эти требования приумножил.

Помните нашу классификацию воздухоочистителей? Так вот, на выручку дизелю приходит система фильтрации, состоящая, как правило, из двух ступеней очистки: так называемого моноциклона со сбором отсепарированной пыли в бункер и бумажного фильтрующего элемента. Именно в нем, сменном элементе, и происходит отделение самых опасных загрязняющих частиц.

Как и в случае с легковыми фильтрами, грузовой фильтрующий элемент не имеет корпуса в привычном понимании. Фильтрующая штора по торцам заливается полиуретаном. После застывания он образует каркас изделия и обеспечивает герметичность при установке в воздухоочиститель – для этого формируется особый кольцевой поясок.

Бывает и так: штора по торцам приклеивается к металлическим или пластмассовым крышкам, а уплотнительный поясок крепится уже к ним. Словом, технологий может быть несколько. Что касается полиуретана, он должен обеспечивать отличную агдезию, надежное крепление крышек и стойкость клеевых соединений в широком диапазоне температур.

Поверхность пояска должна быть ровная, без бахромы, раковин и отслоений. А сам поясок обязан быть мягким, податливым и одновременно упругим – все, как мы описали для легковых «собратьев».

Переходим к фильтрующей шторе. Для грузовых фильтров требуются бумаги с определенной плотностью и пористостью. И, как правило, они отличаются от «легковых» фильтровальных материалов. А вот требования к пропиткам совпадают. Они должны противостоять влаге – раз; повышать механическую прочность и термическую стойкость шторы – два; быть экологичными – три. Под экологичностью понимается отсутствие вредных запахов (испарений) и возможность легкой утилизации.

Крышки (если они металлические), внутренние трубки и наружные обечайки фильтроэлементов должны выполняться из стали с гальваническим покрытием.

Покрытие придает изделию коррозионную стойкость во время эксплуатации и позволяет хранить детали на складе даже при повышенной влажности. Кроме того, внутренняя трубка усиливается ребрами жесткости для повышения прочности. Такая трубка не сомнется, не потянет за собой штору и не разгерметизирует систему, даже если в воздухоочиститель попадет изрядное количество воды.

На грузовых автомобилях и тракторах, работающих в условиях большой запыленности воздуха, внутри основного 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.

К сожалению, некоторые потребители относятся к воздушным фильтрам безответственно. Мол, «расходники» и есть «расходники». Менять их надо часто, покупать много, следовательно, поищем, что подешевле. Вот и выбирает наш потребитель «экономсегмент», благо предложений там видимо-невидимо.

Но мало кто задумывается, что с водой выплескивает и ребенка: дешевые фильтры, влекут ускоренный износ цилиндропоршневой группы, увеличенный расход масла и топлива, резкое снижение экологических характеристик двигателя. А там и до капремонта рукой подать.

Вот простой пример: поток воздуха, проходя через фильтр, вызывает пульсацию шторы. При этом штора касается обечайки, на гофрах могут появиться надрывы. Однако «фирмы», выпускающие ширпотребовскую продукцию, об этом даже не думают. А вот добросовестные производители фильтров успешно борются с этой проблемой – например, применяют клеевую сетку.

Когда следует менять воздушный фильтр на грузовике? Все зависит от типа техники. Ведь один и тот же мотор может быть установлен и на магистральном тягаче, и на карьерном самосвале. Условия их работы, как вы понимаете, абсолютно разные. Нелепо было бы назначать для этих автомобилей некий «средний пробег» до замены фильтра. Именно поэтому на грузовиках устанавливаются персональные индикаторы засоренности, выходной сигнал от которых поступает или на стрелочный прибор или на контрольную лампочку.

Может возникнуть вопрос: почему до сих пор не внедряются индикаторы запыленности на легковых автомобилях? Дело в том, что для массовых моделей это будет не­оправданно дорого: дешевле менять фильтрующие элементы, не дожидаясь «критического» пробега.

В начале статьи говорилось о триединой задаче: фильтрация масла, топлива и воздуха. Это справедливо и для грузовиков. Выбирая воздушный фильтр, разумно поинтересоваться: а выпускает ли данный производитель масляные и топливные фильтры? Если да, отлично: значит, он освоил все виды автомобильной фильтрации и его воздушные фильтроэлементы прекрасно впишутся в сложный организм мощного грузового дизеля.

Иллюстрации «АБС-авто», ФГУП «НАМИ», MANN+HUMMEL, «БИГ Фильтр» и «Цитрон»

Источник