fbpx

Filtry powietrza LUCAS

Pierwsze pojazdy pozbawione były filtrów w układach dolotowych. Powietrze swobodnie wpadało do gardzieli gaźnika, a silniki sportowe wyposażano w „lejki” wlotowe, ułatwiające zasysanie powietrza. Wkrótce zaobserwowano niszczący wpływ zanieczyszczeń pobieranych wraz z powietrzem. Najgroźniejsze były drobiny twardego kwarcu stanowiące istotny składnik kurzu drogowego, które tworzyły pastę ścierną w połączeniu z benzyną lub olejem. Chęć wydłużenia żywotności silników, była impulsem do opracowania pierwszych układów filtrujących.

Początkowo stosowano filtry siatkowe, odśrodkowe i olejowe osadowe, a jedyną funkcją filtra powietrza, była ochrona silnika przed zanieczyszczeniami niesionymi z powietrzem. Wkrótce zorientowano się, że warto filtrować także powietrze pobierane przez odmę, do skrzynki korbowej silnika czterosuwowego, dlatego przewód odmy podłączono do komory filtra powietrza. Obecnie stosuje się wydajne filtry z wkładami papierowymi oraz gąbkowymi lub mniej wydajne filtry sportowe z wkładami siatkowymi, gąbkowymi lub kombinowanymi, które zazwyczaj nasączane są specjalnym olejem. Sportowe filtry zapewniają minimalne opory przepływu i dlatego najczęściej polecane są do silników o charakterze wyczynowym. Mizerna skuteczność wyłapywania zanieczyszczeń, charakterystyczna dla typowego sportowego filtra stożkowego, spowodowała pojawienie się zdejmowanych nakładek gąbkowych, zwiększających skuteczność filtrowania. Taka nakładka ogranicza dopływ zanieczyszczeń do cylindra podczas normalnej eksploatacji, a przed zawodami można ją zdjąć, zapewniając tym samym minimalne opory przepływu w obrębie filtra. Innym sposobem ograniczenia oporów przepływu w układzie dolotowym, jest zamontowanie skutecznego filtra papierowego o znacznych oporach przepływu, lecz przewymiarowanego, czyli pochodzącego od dużo większego silnika.

Układy dolotowe pojazdów o przeznaczeniu użytkowym, wyposażane są zazwyczaj w skuteczne papierowe filtry powietrza o znacznych oporach przepływu. Im większe opory przepływu filtra, tym większa zwłoka w napełnianiu przestrzeni nad tłokiem, gdyż powietrze zaczyna napływać przez filtr do rury dolotowej, dopiero po wytworzeniu w niej podciśnienia wystarczającego do pokonania oporu filtra przez ciśnienie atmosferyczne. Konstruktorzy współczesnych układów dolotowych, radzą sobie z tym problemem, tworząc pewien zapas przefiltrowanego powietrza w układzie dolotowym. Można to osiągnąć wydłużając przewód dolotowy lub umieszczając komorę zasobnikową za filtrem powietrza. Pojemność komory zasobnikowej musi być tak dobrana, aby zgromadzone w niej powietrze wystarczyło do sporządzenia mieszanki przynajmniej dla jednego cylindra. Najprościej rzecz ujmując, zassanie powietrza wywołuje podciśnienie w układzie dolotowym, które jest wyrównywane przez powolny przepływ świeżego powietrza przez filtr o znacznych oporach. Im większe opory przepływu filtra, tym większa powinna być pojemność komory zasobnikowej.

Prawidłowy przebieg procesu spalania w silniku, wymaga dostarczenia do komory spalania, mieszanki paliwowo powietrznej o określonym składzie. Współczesne silniki spalinowe pracują na mieszankach stechiometrycznych lub zubożonych, zawsze jednak skład mieszanki musi być dostosowany do pozostałych parametrów pracy, takich jak prędkość obrotowa, wyprzedzenie zapłonu, obciążenie, temperatura silnika i powietrza. Niekontrolowana zmiana ilości powietrza w mieszance, spowoduje zakłócenia w procesie spalania. Może też całkowicie uniemożliwić ten proces.

Poprawnie funkcjonujący układ zasilania współczesnego silnika, pobiera powietrze jedynie przez filtr. W silniku o zapłonie iskrowym, przefiltrowane powietrze trafia do komory zasobnikowej, a następnie do kolektora łączącego filtr z gaźnikiem lub urządzeniem wtryskowym. Powietrze łączy się z paliwem w komorze zmieszania i dalej ta mieszanka przepływa przez kolektor dolotowy, do przestrzeni nad tłokiem. Jeżeli jakaś część powietrza trafi do układu dolotowego poza filtrem powietrza, to takie zjawisko nie jest korzystne, ale nie zawsze może mieć zgubny wpływ na skład mieszanki paliwowo-powietrznej. Powietrze, które przedostało się przez nieszczelności za filtrem, ale przed przepływomierzem, niesie ze sobą jakieś zanieczyszczenia, które nie miały szansy osadzić się na filtrze i to przyspiesza proces zużycia silnika, ale takie powietrze miesza się z powietrzem przefiltrowanym i tworzy mieszankę paliwowo-powietrzną o właściwym składzie.

Problem zaczyna się, jeżeli powietrze dostaje się do układu dolotowego za przepływomierzem, a w starych układach gaźnikowych, za komorą zmieszania. Wówczas mieszanka paliwowo-powietrzna o prawidłowym składzie, przygotowana przez gaźnik lub układ wtryskowy, jest zubażana powietrzem dopływającym przez nieszczelności. Takie „fałszywe” powietrze, tym mocniej wpływa na skład mieszanki palnej, im mniejsze jest otwarcie głównej przepustnicy. Dzieje się tak dlatego, że dopływ fałszywego powietrza odbywa się przez otwór (nieszczelność) o stałej wielkości i objętość zasysanego powietrza zależy jedynie od podciśnienia w kolektorze dolotowym. Podciśnienie w kolektorze dolotowym maleje w miarę otwierania przepustnicy, a jednocześnie wzrasta objętość prawidłowo zasysanego powietrza. Możemy zatem stwierdzić, że fałszywe powietrze najbardziej będzie szkodzić pracy silnika na biegu jałowym i przy rozruchu, dość poważnie wpłynie jeszcze na proces przyspieszania, ale podczas pracy silnika na wysokich obrotach, jego wpływ na skład mieszanki będzie minimalny.

Filtrowanie powietrza dopływającego do cylindra, to nie jedyna funkcja współczesnego filtra powietrza. Układy dolotowe wykorzystujące zjawiska falowe, do prawidłowego funkcjonowania wymagają filtrów powietrza o ściśle określonych oporach przepływu. Filtr o zbyt dużym oporze spowoduje niedostateczne napełnianie świeżą mieszanką, przestrzeni nad tłokiem, natomiast filtr o zbyt małym oporze, spowoduje zakłócenie zjawisk falowych i cofanie świeżego ładunku do kolektora dolotowego, co w obu wypadkach, objawi się spadkiem osiągów silnika. Silniki współczesnych pojazdów pracują z wykorzystaniem zjawisk falowych, dlatego ich filtry powietrza muszą być dopasowane nie tylko wymiarami, ale także muszą charakteryzować się oporami przepływu ściśle określonymi przez producenta pojazdu. Zastosowanie zamiennikowego filtra o prawidłowych wymiarach ale niewiadomych oporach przepływu, nie gwarantuje prawidłowego funkcjonowania silnika. Każda zmiana parametrów filtra powietrza, musi łączyć się ze zmianą istotnych parametrów współczesnego silnika, takich jak choćby pojemność komory zasobnikowej, długość kolektora dolotowego, charakterystyka układu wylotowego, a także parametrów urządzenia zasilającego, takich na przykład, jak czas wtrysku i dawka wtryskiwanego paliwa, dlatego tak ważne jest, aby filtr powietrza zainstalowany w układzie dolotowym współczesnego silnika, posiadał wszystkie parametry zgodne z zaleceniami producenta pojazdu.

Menu