Ресурс — один из важнейших показателей для подвижного состава, в особенности коммерческого транспорта. У двигателей внутреннего сгорания этот показатель во многом зависит от эффективности воздушных фильтров. Современный уровень развития автомобильной техники обусловливает новые требования к системам очистки воздуха, и их достижение возможно только благодаря применению наукоемких технологий.

Вероятно, стоит согласиться с мнением специалистов, считающих воздухоочиститель главным фильтром для двигателя внутреннего сгорания. Ведь правда, для сгорания 1 кг топлива бензиновому мотору требуется порядка 15 кг воздуха, а у дизеля, отличающегося внутренним смесеобразованием, аналогичное соотношение еще выше. Считается, что среднестатистический грузовик за стокилометровый пробег «проглатывает» примерно 500 кубометров атмосферного воздуха. И если этот воздух не очищать, вся находящаяся в нем твердая взвесь (главным образом пыль, содержащая мельчайшие кристаллы кварца) попадет внутрь двигателя, а затем будет воздействовать на трущиеся пары как абразив. Довольно скоро это приведет к ухудшению работы силового агрегата и, в конечном счете, к преждевременному выходу его из строя. Любопытные сведения приводит компания Cummins: по данным испытаний для фатального повреждения цилиндропоршневой группы достаточно всего лишь одного грамма пыли на одну лошадиную силу. Однако воздухоочиститель — это не только преграда для пыли. Помимо своего основного назначения, сегодня он выполняет функцию глушителя шума впуска, предотвращает попадание влаги в двигатель, а в бензиновых моторах еще и играет роль регулятора температуры горючей смеси.

Конструкция и материалы

Если говорить о классификации систем очистки воздуха, то их принято разделять, во-первых, по количеству ступеней очистки (двухступенчатая система обычно включает центробежный предочиститель) и, во-вторых, по принципам улавливания пыли. Существует два принципиально разных типа фильтрующих элементов: инерционно-масляный и сухой. Первый не так давно использовался на многих отечественных автомобилях. Вспомним хотя бы «Волгу» ГАЗ-24 или семейство грузовиков ЗиЛ с бензиновыми двигателями. Но в последние годы инерционно-масляные воздухоочистители уступили свои позиции системам с сухими сменными элементами на основе фильтровальных картонов и синтетических материалов. Главная причина — их меньшая эффективность. Лишь при максимальном расходе воздуха коэффициент пропуска пыли у инерционно-масляных систем с трудом подбирается к 1–2%, а при самых распространенных нагрузках (около 30% мощности) может достигать 5%. Сухие фильтрующие элементы практически лишены этого недостатка: во всех режимах работы двигателя они пропускают менее 1% пыли.

Среднестатистический картонный фильтр за время эксплуатации задерживает 200–300 г пыли в расчете на 1 м3 фильтрующего материала, при этом поры способны играть роль барьера для частиц, размер которых превышает 40–60 мкм. Обратим внимание на один любопытный нюанс: показатель пропуска пыли в процессе работы фильтра не остается постоянным. По мере продолжительности работы он снижается, и объясняется это тем, что пыль, забивая поры картона, сама создает дополнительный фильтрующий слой на его поверхности. Именно поэтому некоторые производители не рекомендуют обслуживать воздухоочистители слишком часто.

Есть у фильтрующего элемента и еще один важный показатель — предельное сопротивление всасываемому воздуху, но он характеризует скорее не качество работы фильтра, а эксплуатационные показатели двигателя в условиях недостатка воздуха. По мере засорения «начинки» сопротивление на входе растет, и, следовательно, уменьшается количество поступающего воздуха. В определенных режимах это ведет к обогащению смеси, а значит, к неполному ее сгоранию. Соответственно снижаются мощностные показатели двигателя, увеличиваются расход топлива и токсичность отработавших газов. Словом, предельно допустимое сопротивление на входе — это своего рода граница, после которой фильт­рующий элемент превращается во врага. Конечно, водителю необязательно знать значение допустимого предела. Важнее понимать, что в процессе эксплуатации это сопротивление постоянно увеличивается. Причем тем скорее, чем выше запыленность атмосферного воздуха. Поэтому любой эксплуатационник должен осознанно подходить к срокам смены фильтрующих элементов, корректируя их сообразно конкретным условиям. Помощь здесь оказывают индикаторы запыленности, которыми обычно комплектуются «тяжелые» воздухоочистители.

Теперь вкратце о конструкции. На грузовиках и автобусах обычно используют воздухо- очистители с кольцевым сменным элементом. Узел включает в себя корпус, крышку, патрубки и картридж в виде полого цилиндра, стенки которого образованы гофрированным фильтровальным материалом. Такими материалами на сегодняшний день могут быть целлюлоза, стекловолокно, синтетика или их комбинации. Обычная целлюлоза быстро разлагается, поэтому для увеличения стойко­сти в нее добавляется полиэфир. Пропитка специальным составом повышает ресурс фильтра примерно в 1,5–2 раза. Но наилучшие показатели дает использование синтетики. Синтетические фильтры выдерживают пробег в 100 тыс. км и более, сохраняя высокую пылеудерживающую способность и сопротивляемость влаге. К тому же благодаря особо тонким волокнам (от 1 до 5 мкм в диаметре) синтетика способна задерживать частицы размером меньше 10 мкм. Правда, стоимость таких фильтров значительно выше целлюлозных, поэтому их широкое применение еще впереди.

Качество воздушного фильтра можно частично определить по внешним признакам. Во-первых, фильтровальный материал должен быть уложен равномерно, а гофры не должны быть сжаты или растянуты. Во-вторых, вся штора по наружному диаметру должна надежно крепиться к боковым элементам каркаса, в этом случае исключается вибрация бумаги при прохождении мощного потока воздуха. А еще в крупных фильтрах при увеличении высоты фильтровального патрона может происходить слипание смежных гофр. Серьезные производители борются с этим всеми силами, например, используют специальную очищающую ткань, армирующую смежные складки, а вот изготовители «ширпотребовской» продукции об этом не думают. И сегодня, наверное, есть смысл подробнее остановиться на том, что представлено на рынке.

Компании и технологии

Одним из заметных игроков мирового рынка воздушных фильтров является концерн Donaldson, он производит более 40 тыс. позиций, применяемых в различных областях машиностроения. Фильтры Donaldson закупаются для нужд армии США, а «на гражданке» продукция поставляется в качестве оригинального оснащения на конвейеры таких производителей, как Volvo, DAF, Scania, Freightliner. За последнее время в конструкцию воздушных фильтров был внедрен ряд наукоемких технологий. Это Radialseal, обеспечивающая надежное уплотнение картриджа с корпусом, Pleatlock, предотвращающая слипание фильтроматериала, а также технология PowerCore с особой конструкцией фильтрующей шторы, значительно увеличивающей поверхность фильтрации и позволяющей создавать воздухоочистители не только цилиндрической, но и любой другой формы.

Следующее громкое имя в области воздушной фильтра­ции — компания Cummins Filtra­tion (бренд Fleetguard). Тех­нология производства собст­венных материалов Fleetguard предполагает выполнение всех технических норм — размеров и форм волокон, их переплетение и механическую проч­ность. Специально для эксплуатации при сильной запыленности компанией разработаны фильтры предварительной очистки Visibowl и Sy-Klone, удаляющие крупные частицы пыли благодаря воздействию центробежных сил.

Последним новшеством Fleetguard являются изделия Opti-Air, в которых путем изменения конструкции торцевой поверхности разработчикам удалось обеспечить высокую степень удержания загрязнений при минимальном ограничении подачи воздуха. Среди других ведущих зарубежных производителей отметим такие фирмы,как Mann+Hummel, Mahle, Baldwin, Luber-finer, Wilson.

Они вкладывают огромные средства в новые конструкторские проекты и научные исследования в области фильтрации, на их разработках в дальнейшем основывается производство фильтров во всем мире.

В нашей стране насчитывается около 50 производителей воздушных фильтров. Одним из лидеров, поставляющим воздушные фильтры автопроизводителям России и СНГ, является предприятие «Автоагрегат» (торговая марка «Ливны»). Оно контролирует значительную часть вторичного рынка фильтров в секторе отечественных автомобилей. В продукции используются фильтровальные материалы итальянской компании Ahlstrom.

Импортную начинку от компаний H&V и Ahlstrom использует еще один крупный российский производитель фильтров — концерн «Цитрон». На выставке «Комтанс-2010» столичное предприятие представило образцы фильтров для автомобилей MAN, Volvo, Renault, МАЗ, КАМАЗ и др.

Немалый опыт работы на рын­ке фильтрующих элементов имеет подмосковная компания «Экофил». В производстве продукции используется сырье как отечественных, так и зарубежных производителей, а номенклатура фильтров охватывает различные модели отечественной автотракторной техники.

Существенную долю рыночного пирога также удерживает ПКФ «Невский фильтр» из Петербурга. Она входит в отраслевой холдинг, включающий НПП «Фильтровальные материалы» — крупнейшего в нашей стране производителя фильтровальной бумаги для автомобильной отрасли. Используя материалы отечественного производства, «Невский фильтр» производит фильтроэлементы для автомобилей Урал, КАМАЗ, БелАЗ, МАЗ и др.

В итоге российский рынок фильтров сегодня можно разделить на три сектора: мировые лидеры из стран Америки и Европы, азиатские производители и отечественные предприятия. Значительные объемы поставляет Китай, продукция которого привлекает нашего покупателя ценой. Но в последнее время спрос на дешевые фильтры стал уменьшаться — из-за их низкого качества и малой эффективности.

• Все статьи по теме: Автомеханика