Топливная система автомобиля призвана обеспечить подачу на двигатель оптимально сбалансированной горючей смеси. Смешивание воздуха, пропущенного через воздухоочиститель, непосредственно с топливом выполняет карбюратор. Как правило, для нормальной работы бензинового двигателя на одну часть бензина требуется 16 весовых частей воздуха. Через карбюратор на двигатель поступает больший объём воздуха по сравнению с топливом. Между тем, подаваемый воздух содержит самые различные загрязнения. Подача неочищенного воздуха на карбюратор грозит обернуться серьёзными повреждениями двигателя.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Воздухоочиститель карбюратора мотора машины
Поступающие вместе с воздухом загрязнения способствуют повреждению деталей карбюратора, свечей зажигания. Кроме того, загрязнениями увеличивается абразивный износ:
- поршней,
- поршневых колец,
- стенок цилиндров,
- подшипников,
- любых иных подвижных частей мотора.
Соответственно, подаваемый для смеси воздух необходимо очищать перед подачей в карбюратор. Для этого используется элемент автомобильной конструкции — воздухоочиститель.
Воздухоочиститель традиционно устанавливается на воздушном входном коллекторе карбюратора. Весь объём воздуха, поступающего внутрь двигателя через карбюратор, обязательно пропускается через воздухоочиститель.
Посредством воздухоочистителя не только очищается воздух, удаляются частицы пыли и грязи, но также приглушается шум, неизбежно возникающий при всасывании воздуха через карбюратор, муфель и отверстия клапанов. Кроме того, воздухоочиститель действует как пламегаситель в случае внезапного прекращения работы двигателя машины.
Обратный ход огня от воспламенения топливовоздушной смеси до момента закрытия впускного клапана – это возможная часть процесса сгорания. Когда такое случается, воздухоочистителем предотвращается прохождение огня через карбюратор с последующим воспламенением паров бензина вне камеры сгорания.
Воздухоочиститель типичное исполнение
Воздухоочистители автомобильных моторов классифицируются по принципам фильтрации и характеру фильтрующего материала. Тип фильтра, применяемого здесь для конкретной модели двигателя, зависит от атмосферных условий, в которых предполагается работа мотора. Как правило, применяются воздухоочистители следующих типов:
- масляная ванна,
- сухой,
- масляная пропитка,
- бумажно-гофрированный,
- центробежный.
Воздухоочиститель на основе масляной ванны изготавливается различными формами. Конструкция обычно состоит из фильтрующего элемента, пропитанного маслом. Внизу имеется отдельный масляный поддон. Операция очистки воздуха тут осуществляется в два этапа.
На первом этапе воздушный поток направлен к поверхности масла, затем отражается вверх с перенаправлением к фильтрующему элементу. Частицы пыли в воздухе остаются на поверхность масла с последующим поглощением. На втором этапе частично очищенный воздух проходит фильтрующий элемент, где уже задерживаются оставшиеся частицы пыли, и подаётся в карбюратор.
В зависимости от условий эксплуатации этот тип воздухоочистителя подлежит периодическому обслуживанию (очистке). Фильтр снимается с места установки и тщательно очищается бензином. Кроме этого меняется масло воздухоочистителя.
Воздухоочиститель сухого типа состоит только из чистящего элемента. Здесь нет масляной ванны. Очищающий элемент — специально гофрированная система, поверх которой для прочности надевается сетка. Этот чистящий элемент размещается в камере шумоглушителя. На картинке ниже показана часть воздухоочистителя сухого типа.
Смачиваемый маслом воздухоочиститель содержит фильтрующий элемент, как правило, на основе проволочной сетки, покрытой масляной плёнкой, которой задерживаются частицы пыли. Этот тип устройства чистится периодически, через каждые 750-800 км пробега, промывается бензином или керосином.
Бумажный гофрированный воздухоочиститель в основе своей имеет пропитанную смолой бумагу и обладает достаточно высокой эффективностью фильтрации. За счёт гофрирования бумажного элемента обеспечивается большая фильтрующая поверхность при минимальном ограничении воздушного потока. Чистят такой элемент периодически, после очередного прохождения 20 000 км пути.
Наконец, конструкция центробежного типа характерна в действии вихревым движением потока. За счёт этого тяжёлые частицы пыли под действием центробежной силы отделяются от воздушной массы. Однако такой тип приборов обеспечивает лишь первичную очистку.
Что такое трибология применительно к чистке воздуха?
Трибология — это наука, охватывающая такие эффекты движения, как трение, износ, смазка взаимодействующих поверхностей. Согласно проведённым исследованиям, большинство поломок машин связано с движущимися частями:
- подшипниками,
- шестернями,
- муфтами и т. д.
Плюс одной из главных причин поломок выступает фактор отсутствия надлежащей смазки. Существует несколько типов механизмов износа:
- абразивный износ,
- эрозионный износ,
- коррозионный износ и др.
Практика эксплуатации двигателя внутреннего сгорания чаще всего отмечает абразивный износ, напрямую связанный с количеством пыли, проникающей через воздушный фильтр. Абразивный износ проявляется контактом двух поверхностей при отсутствии защиты смазочным маслом.
Контакт здесь, либо поверхность к поверхности, либо абразивные частицы между поверхностями. Изношенные поверхности подшипников увеличивают трение, тем самым сокращается срок службы двигателя, увеличиваются расходы топлива и смазочного масла, растёт процент вредных выбросов.
Запрос на основные параметры воздухоочистителя
Анализ производительности воздухоочистителя, в частности, эффективности, даёт количество частиц, отфильтрованных элементом воздушного фильтра. Эффективность меняется в течение срока службы, как правило, снижается относительно начальной эффективности. Благодаря различным методам отделения частиц, эффективность увеличивается в течение всего срока службы фильтра.
Важным фактором для достижения желаемой эффективности является также скорость набегающего потока, то есть скорость, с которой жидкость проходит через фильтрующий элемент. В зависимости от фильтрующего материала, существует критическая скорость набегающего потока, которую необходимо поддерживать. Если скорость набегающего потока слишком высока или несоизмеримо мала, фильтр пропускает твёрдые частицы, поскольку для работы механизмов фильтрации требуется определённый интервал скоростей.
Перепад давления по определению представляет собой разницу давлений до и после элемента воздушного фильтра. Из-за влияния на мощность двигателя, особенно при высокой выходной мощности, когда потребность в воздухе высока, предпочтительным является как можно более низкий перепад давления. Высокий перепад давления приводит к потере мощности, особенно при больших нагрузках и высоких оборотах.
Пылеёмкость – количество пыли, которое способен удержать фильтрующий элемент. Это важный показатель при определении срока службы элемента воздушного фильтра. Основным влияющим фактором здесь является тип материала фильтрующего элемента.
Характер загрязняющих частиц и механизмы разделения
Окружающий воздух, обеспечивающий кислородом двигатель внутреннего сгорания, наполнен твёрдыми частицами в различных концентрациях. Частицы, взвешенные в воздухе, это самые разные образования:
- минеральная пыль,
- органический материал,
- сажа неполного сгорания и др.
Загрязняющие частицы по форме обычно представлены круглыми или угловатыми, плоскими или прямоугольными, наделённые шероховатой или гладкой поверхностью. Частицы обычно характеризуются размером, но необходимо учитывать и другие факторы. Например, твёрдость частиц, по сравнению с твёрдостью компонентов, поскольку более твёрдые частицы дают более агрессивный абразив для подшипников двигателя и других деталей.
Помимо размера и твёрдости частиц, важными факторами, влияющими на степень истирания, также являются форма и шероховатость. Частицы размером 1-25 мкм считаются наиболее опасными для подшипников и зазоров. Частицы размером менее 1 мкм также способствуют износу двигателя, но более вредны для расходомера воздуха. Загрязняющие частицы размером 5-10 мкм вызывают значительный износ поршневых колец двигателя.
Существует четыре различных механизма, которые важно знать для понимания процесса фильтрации:
- Поверхностное напряжение.
- Глубинное деформирование.
- Фильтрация самоуплотнением.
- Глубинная фильтрация.
Поверхностное напряжение образует эффект, когда частица имеет размерность крупнее пор сетки, соответственно, не способна пройти. Сетка с равномерными отверстиями пор позволяет проходить более мелким частицам. Поверхностное напряжение присуще сетчатым тканям, экранам, мембранным материалам.
Глубинное деформирование применяется к относительно толстым материалам, но, как правило, имеет тот же принцип, что и поверхностное напряжение. Здесь, однако, частицы застревают глубже в фильтрующем материале. Обычно это относится к более толстым материалам, диаметр пор которых уменьшается по мере заглубления.
Фильтрация самоуплотнением – это принцип отделения частиц посредством скопившегося пылевого нароста на грязной стороне фильтра. То есть, накопление частиц, собранных снаружи фильтра, помогает участвовать в процессе фильтрации. Фильтры самоуплотнением легко очищаются за счёт обратного потока воздуха.
Для фильтрации воздуха автомобильного двигателя наиболее распространённым механизмом отделения частиц является глубинная фильтрация. Это наиболее экономичный подход, когда концентрация частиц относительно низка по сравнению с отфильтрованной жидкостью.
Глубинная фильтрация и методы разделения
Глубинная фильтрация позволяет фильтровать частицы меньшего диаметра в структуре пор фильтрующего элемента, используя методы разделения:
Инерционное воздействие: когда инерция частицы настолько высока, что частица имеет достаточный импульс, позволяющий оторваться от линии тока, окружающей фильтрующее волокно. Вместо этого более лёгкая частица с меньшей инерцией просто следует по линии тока.
Перехват: частицы с низкой инерцией следуют по линии тока вокруг волокна фильтра, и когда оказываются достаточно близко к волокну, зацепляются за поверхность.
Диффузия: мелкие частицы (менее 0,5 мкм) прилипают к волокну за счёт эффекта броуновского движения — зигзагообразного хода, заставляющего отрываться от линии периферийного тока и сталкиваться с волокном.
Электростатическое притяжение: заряженные электростатикой волокна притягивают загрязняющие частицы.
При помощи информации: Boostatv
