Воздушные фильтры двигателя: устройство, типы и конструкции

Автор материала: Олег Тимошенко

Воздушный фильтр двигателя задерживает минеральную пыль, сажу и органические частицы из воздуха, который всасывает двигатель. По конструкции автомобильные воздушные фильтры бывают круглыми (цилиндрический элемент, характерный для более старых карбюраторных авто) и панельными (плоский элемент, распространенный на современных легковых авто), а у грузовиков и спецтехники применяют большие фильтры с основным и предохранительным элементами.

Как устроен воздушный фильтр

Воздушный фильтр улавливает минеральную пыль, сажу и органические остатки, взвешенные в воздухе, который всасывает двигатель. По данным источника, современные фильтры способны задерживать до 99,8% загрязнений, в том числе частицы размером всего несколько микрон. Воздух, особенно в крупных городах, содержит много вредных для человека и механизмов частиц, поэтому качественный фильтр не только дольше работает до замены, но и продлевает ресурс основных узлов двигателя. Выбирать фильтр стоит по используемым материалам и другим показателям, важным для конкретного транспортного средства.

Воздушные фильтры изготавливают из разных материалов, но они всегда состоят из разборного корпуса и сменного фильтрующего элемента. В качестве фильтрующего материала обычно используют специальную фильтровальную бумагу на основе целлюлозного волокна, пропитанного смолами. Пропитка защищает волокна от воздействия воды, масла и паров топлива. В современных материалах нередко применяют примеси синтетических волокон, которые существенно повышают эффективность фильтрации.

Круглые воздушные фильтры легковых автомобилей

Круглые воздушные фильтры, то есть с фильтрующим элементом в форме кольца или цилиндра, - традиционная конструкция, которую применяли на легковых автомобилях с карбюраторными двигателями, где под капотом достаточно места для корпуса относительно большого объема.

Фильтрующие элементы круглых фильтров во время работы двигателя постоянно подвергаются сжатию, поскольку воздух проходит через них обычно в направлении внутрь, а затем по каналам поступает в двигатель. Если элемент сравнительно высокий или двигатель имеет большой объем и потребляет много воздуха, на фильтрующий элемент действуют значительные силы сжатия.

Чтобы предотвратить устойчивую деформацию или повреждение фильтрующей перегородки, применяют усиливающие элементы. Чаще всего это сетки из металлического листа с антикоррозионным покрытием: они повышают жесткость элемента и не дают ему прогибаться из-за разности давлений перед фильтром и за ним при интенсивной работе двигателя.

Круглый элемент с предочистителем

В некоторых круглых фильтрах используют предочистители - дополнительные фильтрующие перегородки из нетканого материала. Их устанавливают для работы в условиях особенно сильной запыленности воздуха или когда нужны более длительные интервалы между заменами фильтра.

Предочиститель задерживает более крупные загрязнения, и основная фильтрующая перегородка уже не забивается ими. Благодаря этому растет грязеемкость, то есть способность фильтра накапливать загрязнения без превышения предельного сопротивления прохождению воздуха, и продлевается срок службы фильтра.

Панельные воздушные фильтры

В современных легковых автомобилях с инжекторными двигателями пространство под капотом значительно сокращается из-за установки многих дополнительных систем (например, кондиционера). Поэтому в них применяют панельные воздушные фильтры, которые благодаря своей конструкции имеют более выгодное соотношение площади фильтрации и объема корпуса.

Панельные фильтры устанавливают почти на все современные модели легковых автомобилей; они вытеснили круглые фильтры. Как следует из названия, они имеют плоскую конструкцию. Технология их изготовления сложнее, чем круглых фильтров, из-за формы фильтрующей перегородки и необходимости во многих случаях в элементах, повышающих жесткость фильтра при эксплуатации.

Панельный фильтр усиленной конструкции

Для повышения жесткости панельных фильтров используют специально выполненные клеевые швы, металлические или пластмассовые сетки. Они особенно нужны, когда двигатель имеет большой объем или турбонаддув и потребляет много воздуха: тогда на фильтрующий элемент действуют значительные изгибающие силы, стремящиеся втянуть его в двигатель.

Это явление особенно опасно в конце срока службы фильтра, когда накопленные загрязнения забивают поры перегородки, создают большое сопротивление прохождению воздуха и существенно увеличивают разность давлений перед фильтром и за ним. Характерные признаки в этом случае - заметное снижение мощности двигателя и повышенный расход топлива. Поэтому фильтр нужно своевременно менять, учитывая не только пробег, но и условия эксплуатации (высокую запыленность воздуха).

Воздушные фильтры грузовых автомобилей и спецтехники

Дизельные двигатели грузовых автомобилей, дорожных, строительных и сельскохозяйственных машин имеют большой рабочий объем и потребляют значительно больше воздуха, чем двигатели легковых автомобилей. Кроме того, их годовой пробег в километрах или моточасах в несколько раз больше, поэтому требования к воздушным фильтрам здесь значительно выше.

По данным источника, необходимая эффективность фильтрации достигает 99,8% и выше, чем для легковых автомобилей. Грязеемкость также должна быть очень высокой из-за длительных интервалов между заменами, которые в несколько раз больше, чем у легковых авто. Поэтому воздушные фильтры грузовиков имеют большие размеры и надежную конструкцию, а площадь фильтрующей перегородки, по данным источника, во многих случаях превышает 10 м².

Традиционные конструкции

В традиционных конструкциях фильтрующих элементов для грузовиков главное внимание уделяли жесткости элемента и его стойкости к механическим повреждениям, поэтому такие элементы довольно массивные. Они имеют прочные металлические крышки, усиливающие трубки и наружные обечайки из сетки. Герметичность элемента в корпусе обеспечивают уплотнительные прокладки на крышках, а фильтрующая перегородка внутри такой конструкции хорошо защищена от деформации и повреждений.

Современные конструкции с предохранительным элементом

В современных воздушных фильтрах для тяжелой и сельскохозяйственной техники предусмотрены предохранительные элементы - фильтрующие элементы меньшего диаметра, которые устанавливают внутрь основных. Они защищают двигатель в случае непредвиденного разрушения основного фильтрующего элемента.