Повітряні фільтри двигуна: будова, типи і конструкції

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Повітряний фільтр двигуна затримує мінеральний пил, сажу та органічні частинки з повітря, яке всмоктує двигун. За конструкцією автомобільні повітряні фільтри бувають круглими (циліндричний елемент, характерний для старіших карбюраторних авто) і панельними (плоский елемент, поширений на сучасних легкових авто), а у вантажівок і спецтехніки застосовують великі фільтри з основним і запобіжним елементами.

Як влаштований повітряний фільтр

Повітряний фільтр уловлює мінеральний пил, сажу і органічні рештки, завислі в повітрі, яке всмоктує двигун. За даними джерела, сучасні фільтри здатні затримувати до 99,8% забруднень, зокрема частинки розміром лише кілька мікрон. Повітря, особливо у великих містах, містить багато шкідливих для людини і механізмів частинок, тому якісний фільтр не лише довше працює до заміни, а й подовжує ресурс основних вузлів двигуна. Обирати фільтр варто за використаними матеріалами та іншими показниками, важливими для конкретного транспортного засобу.

Повітряні фільтри виготовляють із різних матеріалів, але вони завжди складаються з розбірного корпусу і змінного фільтрувального елемента. Як фільтрувальний матеріал зазвичай використовують спеціальний фільтрувальний папір на основі целюлозного волокна, просоченого смолами. Просочення захищає волокна від дії води, оливи і парів палива. У сучасних матеріалах нерідко застосовують домішки синтетичних волокон, які суттєво підвищують ефективність фільтрації.

Круглі повітряні фільтри легкових автомобілів

Круглі повітряні фільтри, тобто з фільтрувальним елементом у формі кільця або циліндра, - традиційна конструкція, яку застосовували на легкових автомобілях із карбюраторними двигунами, де під капотом достатньо місця для корпусу відносно великого об'єму.

Фільтрувальні елементи круглих фільтрів під час роботи двигуна постійно зазнають стискання, оскільки повітря проходить через них зазвичай у напрямку всередину, а потім по каналах надходить у двигун. Якщо елемент порівняно високий або двигун має великий об'єм і споживає багато повітря, на фільтрувальний елемент діють значні сили стискання.

Щоб запобігти стійкій деформації або пошкодженню фільтрувальної перегородки, застосовують підсилювальні елементи. Найчастіше це сітки з металевого листа з антикорозійним покриттям: вони підвищують жорсткість елемента і не дають йому прогинатися через різницю тисків перед фільтром і за ним під час інтенсивної роботи двигуна.

Круглий елемент із передочищувачем

У деяких круглих фільтрах використовують передочищувачі - додаткові фільтрувальні перегородки з нетканого матеріалу. Їх встановлюють для роботи в умовах особливо сильної запиленості повітря або коли потрібні довші інтервали між замінами фільтра.

Передочищувач затримує крупніші забруднення, і основна фільтрувальна перегородка вже не забивається ними. Завдяки цьому зростає брудоємність, тобто здатність фільтра накопичувати забруднення без перевищення граничного опору проходженню повітря, і подовжується строк служби фільтра.

Панельні повітряні фільтри

У сучасних легкових автомобілях з інжекторними двигунами простір під капотом значно скорочується через встановлення багатьох додаткових систем (наприклад, кондиціонера). Тому в них застосовують панельні повітряні фільтри, які завдяки своїй конструкції мають вигідніше співвідношення площі фільтрації і об'єму корпусу.

Панельні фільтри встановлюють майже на всі сучасні моделі легкових автомобілів; вони витіснили круглі фільтри. Як випливає з назви, вони мають плоску конструкцію. Технологія їх виготовлення складніша, ніж круглих фільтрів, через форму фільтрувальної перегородки і потребу в багатьох випадках у елементах, що підвищують жорсткість фільтра під час експлуатації.

Панельний фільтр посиленої конструкції

Для підвищення жорсткості панельних фільтрів використовують спеціально виконані клейові шви, металеві або пластмасові сітки. Вони особливо потрібні, коли двигун має великий об'єм або турбонаддув і споживає багато повітря: тоді на фільтрувальний елемент діють значні згинальні сили, які намагаються втягнути його в двигун.

Це явище особливо небезпечне наприкінці строку служби фільтра, коли накопичені забруднення забивають пори перегородки, створюють великий опір проходженню повітря і суттєво збільшують різницю тисків перед фільтром і за ним. Характерні ознаки в цьому разі - помітне зниження потужності двигуна і підвищена витрата палива. Тому фільтр потрібно своєчасно міняти, враховуючи не лише пробіг, а й умови експлуатації (високу запиленість повітря).

Повітряні фільтри вантажних автомобілів і спецтехніки

Дизельні двигуни вантажних автомобілів, дорожніх, будівельних і сільськогосподарських машин мають великий робочий об'єм і споживають значно більше повітря, ніж двигуни легкових автомобілів. Крім того, їхній річний пробіг у кілометрах або мотогодинах у кілька разів більший, тому вимоги до повітряних фільтрів тут значно вищі.

За даними джерела, необхідна ефективність фільтрації сягає 99,8% і вища, ніж для легкових автомобілів. Брудоємність також має бути дуже високою через довгі інтервали між замінами, які в кілька разів більші, ніж у легкових авто. Тому повітряні фільтри вантажівок мають великі розміри і надійну конструкцію, а площа фільтрувальної перегородки, за даними джерела, у багатьох випадках перевищує 10 м².

Традиційні конструкції

У традиційних конструкціях фільтрувальних елементів для вантажівок головну увагу приділяли жорсткості елемента і його стійкості до механічних пошкоджень, тому такі елементи досить масивні. Вони мають міцні металеві кришки, підсилювальні трубки і зовнішні обичайки з сітки. Герметичність елемента в корпусі забезпечують ущільнювальні прокладки на кришках, а фільтрувальна перегородка всередині такої конструкції добре захищена від деформації і пошкоджень.

Сучасні конструкції із запобіжним елементом

У сучасних повітряних фільтрах для важкої і сільськогосподарської техніки передбачено запобіжні елементи - фільтрувальні елементи меншого діаметра, які встановлюють усередину основних. Вони захищають двигун у разі непередбаченого руйнування основного фільтрувального елемента.