Фильтровальная бумага для автомобилей

Фильтровальная бумага для воздушных фильтров двигателей

Принципиальное отличие парового двигателя и двигателя внутреннего сгорания

Без всякого преувеличения весь век двадцатый, да и нынешний век, двадцать первый, можно назвать веками двигателей внутреннего сгорания. Компактные и мощные, удобные и обладающие значительно большим коэффициентом полезного действия, нежели их паровые предшественники, двигатели Отто (а также Ленуара и Дизеля, Ванкеля и других инженеров-двигателестроителей) произвели революцию не только в сфере энергетических установок, но и в жизненном укладе вообще.

Современные города и промышленные объекты, способ расселения людей, методы торговли и обеспечения поставок – все это продиктовано двигателями внутреннего сгорания, основой наших автомобилей, тракторов, комбайнов, строительной техники, морских и речных судов, железнодорожных локомотивов. А если считать двигателями внутреннего сгорания и газовые турбины (по сути так и есть, ведь топливо здесь используется схожим образом) – то и всех самолетов и вертолетов, и многих электроэнергетических агрегатов (особенно для локального электроснабжения).

Однако, у двигателей внутреннего сгорания имеются и свои особые потребности, которые сложно сравнить с запросами неприхотливых паровичков.

Рабочим телом паровой машины, как следует из определения, является пар, чаще всего водяной (хотя встречались инженерные изыски на основе жидкого аммиака, эфира или ртутных испарений). Пламя топки нагревает замкнутый котел и пар поступает в цилиндры или на лопатки турбины, после чего вновь конденсируется в специальном охладителе (в современных установках, например, на атомных и угольных электростанциях), либо выбрасывается в атмосферу (как делали в «золотой век пара»). Как видим, здесь поступающее рабочее тело принципиально не содержит пыли, злейшего врага всякого движущегося механизма.

В двигателе внутреннего сгорания рабочим телом является атмосферный воздух (что, кстати, и позволяет не тягать с собой тонны воды), поэтому для работы двигателя и нужны все новые и новые объемы воздуха. В сущности своей двигатель внутреннего сгорания – это настоящий пылесос, который прогоняет через себя сумасшедшие объемы воздуха. В это непросто поверить, но обычный легковой автомобиль на сто километров пробега пропускает через свое нутро 85000 литров воздуха, а тепловоз ТЭ3, работающий на полную нагрузку, за час «вдыхает» целых семь с половиной миллионов литров. И если ничего не предпринимать, то очень быстро пыль сделает свое черное дело и двигатель выйдет из строя. Чистый воздух, который был совершенно не важен паровым агрегатам, необходим для двигателей внутреннего сгорания. Как же решить эту задачу?

История создания фильтровальной бумаги

Здесь на помощь приходит обычная, привычная нам с детства пористая бумага, из которой в советские времена делали забытую ныне вещь – промокашку. Непроклееная, легкая бумага обладает замечательным свойством хорошей газопроводимости при том, что размеры пор в ней достаточно малы, чтобы не пропускать даже мельчайшие пылинки. Кроме того, такая бумага достаточно дешева и удобна в обращении.

История фильтровальной бумаги началась с ошибки. В 1836 году один из техников бумажного производства по забывчивости не добавил в подготовленную к формовке бумажную массу клей, в результате чего на сетке бумагоделательной машины вместо глянцевого хрустящего листа явилось нечто рыхлое и пористое.

Хозяин предприятия, увидев подобное безобразие, пришел в ярость и потребовал, чтобы мастер возместил полную стоимость всех затраченных материалов, а также выплатил деньги за утилизацию полученного брака. Пытаясь хоть как-то оправдаться и уменьшить сумму выплат, мастер принялся доказывать, что на полученной бумаге все равно можно писать. Однако чернила были полностью и почти без следа впитаны, а с обратной стороны пролилась чистая, лишенная всякой чернильной окраски вода.

Увидев фильтрующие способности нового сорта бумаги, хозяин задумался о новом направлении производства, и вскоре все предприятие начало выпускать именно такую, рыхлую и пористую бумагу, которую в больших количествах покупали аптекари и виноделы, пивовары и химики.

История использования бумажных воздушных фильтров в двигателях внутреннего сгорания

В двигателестроение идея сухого фильтра с бумажным элементом пришла далеко не сразу. Двигатели первых поколений чаще имели воздушный фильтр в виде клубка тонкой металлической проволоки, обильно смазанной густым машинным маслом. Такой фильтр требовал регулярного сложного обслуживания, заключающегося в полной разборке, замене масла и промывке проволоки от пыли, налипшей на масло, в керосине или другом органическом растворителе.

Помимо этого, такие фильтры не слишком хорошо справлялись со своими обязанностями, и гильзы двигателей вместе с поршнями быстро стирались (поэтому, тогда и не существовало цельнолитых блоков, а лишь разборные, с отдельными гильзами цилиндров). Все это удорожало как сам агрегат, так и его обслуживание. Двигатели старались делать как можно большими по объему, толстостенными и как можно более низкооборотистыми, чтобы как-то уменьшить износ. Платой за такой подход были низкие скорости при очень значительной массе (а значит и расходе топлива). Неудивительно, что ДВС первого поколения использовались в качестве стационарных фабричных установок, а также, изредка, для приведения в движение речных судов.

Бумажные воздушные фильтры открыли возможности для очень компактных высокооборотистых двигателей, которые, несмотря на свои скромные размеры, развивают очень значительную мощность. Они пустили автомобили и тепловозы, а также трактора «в массы».

Фильтровальная бумага – настоящее и будущее автомобилестроения

Современная фильтровальная бумага – это высокотехнологичный специфический продукт. Её заданием является обеспечение минимального сопротивления движущемуся с высокой скоростью воздушному потоку (скорость которого для сегодняшних двигателей, особенно оснащенных турбонаддувом, на порядок выше, нежели ранее) с максимальной внутренней поверхностью и способностью к удержанию пылевых частиц размером порядка нанометра.

Получить такую бумагу можно лишь подвергнув подготовленную к формовке массу особому режиму химической обработки. Помимо особенностей самой бумаги, при изготовлении фильтров прибегают к различным техническим ухищрениям, в частности, к динамическому гофрированию, которое обеспечивает значительную площадь поверхности при незначительных геометрических размерах.

Бумажные фильтрующие элементы, как техническое явление, непрерывно развиваются и в наше время. На спортивные автомобили, а также для любителей тюнинга в продаже появились воздушные фильтры низкого сопротивления, которые значительно оптимизируют работу двигателя. Они также изготовлены из бумаги, но уже нового поколения.

Если мы проанализируем тенденции развития современного двигателестроения, то неминуемо придем к выводу, что технология бумажных фильтрующих элементов будет развиваться и дальше. Чем совершеннее двигатель внутреннего сгорания, тем более чувствителен он к проникновению пыли.

Двигатель легендарной полуторки ГАЗ-АА, которую мы часто видим на экранах в фильмах о Великой Отечественной войне, имел степень сжатия всего 4,5 и раскручивал коленчатый вал лишь до 2000 оборотов в минуту (правда, давая с чудовищных 3,5 литров рабочего объема мощность меньше крошечного «Матиза», всего 40 л.с.). Естественно, что допускался куда больший микроизнос зеркала цилиндров и поршневых колец, обусловленный попаданием пыли, да и из-за относительной скорости движения поршней он происходил значительно медленнее.

Если мы возьмем современный двигатель объемом 3,5 литра, то он выдает двести пятьдесят лошадок, то есть на пятьдесят лошадиных сил больше, чем «КАМАЗ» в стандартной комплектации. Достигается это за счет высокой компрессии и оборотов, что, в свою очередь, выдвигает очень высокие требование к чистоте воздуха, поступающего во впускной тракт. Одна и та же пылинка, которая в двигателе полуторки просто «будет включена в новую внутреннюю парадигму» (налипнет и будет спокойно висеть на какой-нибудь поверхности), в двигателе Chrysler 300 C c таким же рабочим объемом просто уничтожит двигатель.

В последнее время наряду с бумажными фильтрами для дорогих моделей все чаще используются синтетические материалы в качестве фильтрующих элементов. Однако, по мнению многих специалистов, бумага еще не сказала своего последнего слова в данной сфере применения. Технологии изготовления фильтрационной бумаги для воздушных фильтров развиваются достаточно динамично, и она не собирается уступать пальму первенства. Кроме того, нельзя забывать, что и наиболее совершенные фильтры на основе углеволоконных нанокомпозитов в качестве сырья используют… бумагу.

Источник статьи: http://rodikon.ru/bumaga-dlya-vozdushnyix-filtrov.html

Автомобильные фильтры. Бумага против синтетики

Любой разговор о фильтрах начинается с рассуждений о свойствах фильтрующего материала, о каком бы фильтре ни зашла речь: топливном, масляном, салонном или же фильтре трансмиссии. В современной индустрии используются различные носители, которые выполняют роль фильтроэлемента, – и это не только фильтровальная бумага, как полагают некоторые. Наибольшее распространение получили фильтрующие материалы, которые изготавливаются на основе целлюлозы и стекла.

Целлюлозные фильтры изготавливаются из волокон различного размера. В верхней части фильтра они слегка распушены, а в нижней части – более плотные. Когда жидкость проходит через такой фильтр, то многие загрязняющие вещества оседают уже на верхней части и не проходят дальше.

Материалы из стекла используются преимущественно для фильтрации в гидравлических системах, поскольку при низком уровне сопротивления потоку жидкости они обладают очень высоким уровнем фильтрации. Это свойство очень востребовано для фильтрации моторного и трасмиссионого масла, а также гидравлической жидкости в спецтехнике, поскольку эти материалы в холодную погоду имеют очень плохую прокачиваемость. Но у стеклоткани есть один недостаток. Поры и размер волокна у неё одинаковый по всей поверхности листа. Поэтому фильтрующий материал является довольно тонким, что сильно снижает его грязеёмкость. Это сильно сокращает срок службы такого фильтра.

Синтетические материалы, конечно, сегодня довольно популярны на рынке. Однако для большинства топливных, масляных и воздушных фильтров целлюлоза остается оптимальным материалом для изготовления фильтроэлемента. Сейчас я объясню, почему.

Рассмотрим процесс фильтрации более подробно. Во время прохождения загрязняющей жидкости (или воздуха) по фильтру загрязняющие материалы прилипают к пушистым волокнам фильтроэлемента и не продвигаются дальше по фильтру. Этот процесс называется адсорбцией. Чем выше этот показатель, тем большее количество загрязняющих частиц оседает в самом верхнем слое фильтра, не доходя до слоя более тонкой очистки. Это защищает фильтр от забивания мелкими частицами. Целлюлозное волокно, как правило, толще синтетического. Это означает, что на прохождение загрязненной жидкости через такой фильтр уходит гораздо больше времени. Фильтруемая жидкость вынуждена огибать волокна, через которые она прокачивается. Однако загрязняющие частицы тяжелей жидкости, и они продолжают по инерции двигаться напрямую, не меняя направления движения (поскольку они тяжелее жидкости) и, естественно, в буквальном смысле забиваются в волокна фильтрующего материала. Этот эффект называется у производителей – бомбардировкой частицами. Как и в ситуации с адсорбцией, чем выше данный эффект у фильтра, тем больше загрязняющих частиц остается на волокнах фильтра, не добираясь до слоя тончайших пор, который находится с сетчатой стороны фильтра.

В синтетических фильтрах оба эффекта фильтрации присутствуют. Однако волокна синтетического фильтра более гладкие, и загрязняющие частицы плохо удерживаются на их поверхности и смываются потоком фильтруемого масла (либо иной жидкости). Именно поэтому в синтетическом материале главным барьером для загрязняющих частиц являются мелкие поры, которые выступают прямым барьером. Поры фильтра настолько мелкие, что грязь не может пройти сквозь них. Она оседает прямо на поверхности. Естественно, как только вся поверхность фильтра забивается этой грязью, фильтр приходит в негодность и нуждается в замене.

Именно поэтому простой бумажный фильтр до сих пор остается наиболее эффективным. Его грязеемкость за счет высокого уровня адсборции и бомбардировки намного выше, чем у фильтра, изготовленного из стекловолокна или синтетического материала.

Смогут ли когда-либо синтетические материалы обладать всеми преимуществами обычной целлюлозы? Это ещё предстоит выяснить. Пока же фильтры, изготовленные на основе этого материала, уступают по своей долговечности конкурентам из бумаги и стекловолокна.

Из всех типов автомобильных фильтров сами автовладельцы лучше всего знакомы с устройством масляного фильтра. Именно ему они уделяют максимум внимания, что, кстати, не совсем правильно. Дело в том, что на износ двигателя намного сильнее влияет загрязнение воздушного фильтра, а не масляного. Но сейчас речь не об этом. Главный вопрос, который задает себе автовладелец, обслуживающий свой автомобиль на независимом автосервисе: «Соответствует ли качество фильтров, которые используют на автосервисе, качеству оригинальных автокомпонентов?». В настоящий момент информация о том, какая компания-производитель фильтров является поставщиком того или иного автомобильного бренда уже не является большим секретом, поэтому, используя продукцию такого поставщика, вы можете быть уверены в его качестве и гарантировать это своим клиентам. Применение неоригинального фильтра вовсе не означает, что автовладелец должен сократить межсервисный пробег. Более того, некоторые фильтры aftermarket сегодня обеспечивают более высокое качество фильтрации, чем оригинальные фильтры.

Отдельного разговора заслуживает фильтрация в автоматических трансмиссиях. Конструкция АКПП с каждым годом усложняется. Времена, когда всеми операциями в АКПП управляла гидравлика, безвозвратно ушли в прошлое. Сегодня за управление трансмиссией отвечает компьютерный блок управления, который подает команды на многочисленные соленоиды и другие электронные компоненты. Изменения технологии производства АКПП привели к изменениям в их обслуживании. С появлением новых АКПП некоторые автопроизводители заявили о том, что их агрегаты являются необслуживаемыми. Другие заявляют о том, что их трансмиссии не нуждаются в каком-либо вмешательстве вплоть до 150 000 километров пробега, после которого они должны проходить плановый ремонт. Впервые такие АКПП появились на рынке в конце 70-х годов. Сегодня они представлены в модельном ряду почти всех автопроизводителей. Однако сам термин «необслуживаемая АКПП» не совсем верный, поскольку в каждой необслуживаемой АКПП есть фильтр, который может быть заменен. Проблема состоит лишь в том, что для замены фильтра в такой коробке потребуется полностью либо частично разобрать агрегат. Есть несколько типов фильтров для «необслуживаемой» автоматической трансмиссии.

Тип первый – АКПП без традиционного поддона. Для замены фильтра такую коробку необходимо снять и разделить на две половины. Как правило, замена фильтра в такой АКПП происходит только в случае ремонта.

Второй тип – в АКПП есть два фильтра. Один – внутренний, который доступен только при частичной разборке АКПП. Другой фильтр (или фильтры) расположен в поддоне АКПП и меняются путем снятия поддона.

Третий тип. Внутренний фильтр размещен внутри агрегата. Внешний фильтр установлен снаружи и доступен для замены без каких-либо дополнительных манипуляций.

Четвертый тип также установлен на поддоне. Однако в отличие от обычного фильтра, который устанавливается в поддоне, при смене этого фильтра может также потребоваться смена корпуса клапана и других деталей. Некоторые неосведомленные мастера при попытке смены такого типа фильтра допускают целый ряд ошибок (неправильная затяжка гаек, неправильная регулировка, внутренние повреждения смежных деталей), что приводит к внезапным поломкам АКПП и капитальному ремонту. Поэтому прежде чем принять решение о смене фильтра АКПП, обязательно обратитесь к инструкции по ремонту автомобиля. Не предпринимайте попыток обслуживания этого узла наобум.

Источник статьи: http://automediapro.ru/avtomobilnye-filtry-bumaga-protiv-sintetiki/