Как влияет воздушный фильтр на работу двигателя

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАСОРЕННОСТИ ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Карачурин А.К.

Рассмотрены вопросы по определению степени влияния засоренности воздушного фильтра на основные показатели работы двигателя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Карачурин А.К.

Стратегии технического обслуживания воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания
Повышение качества подаваемого в шахту воздуха
Исследование работы фильтр-патронов двигателей смд-66 и смд-18н

Особенности конструкции эспериментальной установки для проведения исследований газового двигателя 6ч 13/14 с искровым зажиганием

Определение оптимальной температуры воздуха во впускном коллекторе двигателя
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАСОРЕННОСТИ ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ»

магистрант кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов Башкирский государственный аграрный университет

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАСОРЕННОСТИ ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Аннотация: рассмотрены вопросы по определению степени влияния засоренности воздушного фильтра на основные показатели работы двигателя.

Ключевые слова: фильтр воздушный, степень засоренности, двигатель дизельный.

Введение. На современных мобильных и стационарных машинах используется большое количество средств фильтрации — в системах питания, охлаждения, смазки и т.д. Такое количество фильтров подтверждает важность их применения для повышения ресурса узлов и агрегатов и других их эксплуатационных характеристик.

Загрязнение происходить в процессе эксплуатации машин. Имеются различные источники загрязнения, основным из которых является минеральная пыль, поступающая с засасываемым воздухом или другими путями. Наибольшую роль в задержании этих частиц играет воздушный фильтр [1,2]. По мере эксплуатации воздушный фильтр засоряется и возрастает его сопротивление и, как следствие, снижается коэффициент наполнения цилиндров двигателя воздухом и ухудшаются мощностные и экономические показатели его работы.

Рабочие характеристики фильтров оценивают испытаниями, которые регламентированы стандартами. Основным показателем работы фильтра является эффективность очистки, оцениваемая по коэффициенту очистки, равному отношению массы задержанных частиц к массе всех поступивших частиц на фильтрацию.

Исследования показывают, что у нового воздушного фильтра коэффициент очистки поначалу начинает увеличиваться, из-за засорения крупных пор частицами пыли и достигая максимума, начинает уменьшаться вследствие засорения. В связи с этим, в технических характеристиках воздушных фильтров приводится среднее значение коэффициента очистки.

Еще одним показателем работы фильтров является перепад давлений на его входе и выходе. Максимальный перепад может достигать 700 мм.вд.ст.

Для эксплуатационников важным критерием работы фильтров является срок их службы до замены. Современные машины обычно оснащаются индикаторами загрязненности фильтров, сигнализирующих о необходимости замены.

Материалы и методы исследований. Для оценки показателей работы фильтров разного назначения используются безмоторные стендовые испытания. Конечно, эти испытания являются условными и не отражают реальные условия эксплуатации фильтров в машинах, но они позволяют сравнивать показатели работы различных фильтров. Практически все изготовители фильтров используют международные стандарты ISO или SAE для оценки их работы.

В России также имеются разработанные стандарты и методы стендовых испытаний фильтров (к примеру ГОСТ 14146-88, ГОСТ Р 50554-93, ОСТ 37.001.417-90, ОСТ 37.001.226-93). Указанные стандарты не в полной мере отражают современные мировые достижения в области фильтрации.

Зарубежные стандарты объединяет применение одних и тех же видов испытательной пыли (регламентируется стандартом SAE J726), что обеспечивает возможность дальнейшего сопоставления результатов испытаний. Виды испытательной пыли, регламентированные российскими стандартами, отличаются от зарубежных по минералогическому составу и дисперсному.

Результаты собственных исследований. Нами проанализирована работа автомашины КамАЗ-6520 с двигателем КамАЗ-740.735-400 на принятом маятниковом маршруте. Автомашина оснащена системой спутникового мониторинга АвтоГРАФ с установленными необходимыми датчиками [3,4].

Влияние засоренности воздушного фильтра на показатели работы двигателя выявили в следующей последовательности:

— на определенном участке дороги при номинальной загрузке автомашины при полной подаче топлива установили номинальную частоту вращения коленчатого вала двигателя;

— первый эксперимент провели при новых чистых воздушных фильтрах и после стабилизации скоростного режима (при движении автомашины) сняли показания;

— следующие эксперименты провели, умышленно засоряя воздушные фильтра;

— для повышения достоверности результатов испытаний провели ещё раз в обратном порядке (продувая засоренные фильтра).

— обработали полученные результаты.

Из-за невозможности определения мощности двигателя в целях допущения приняли её равной паспортной. Частота вращения коленчатого вала двигателя определялась по штатному тахометру. Результаты измерений в таблице 1.

Таблица 1 Результаты измерений

Измеряемая величина Разряжение воздуха рк, кПа

-0,52 -1,29 -2,12 -4,36 -6,28

Частота вращения дизеля и, мин’1 1900 1900 1900 1900 1900

Эффективная мощность дизеля Ые, кВт 294 294 294 294 294

Расход топлива ДОт, см3 5000 5000 5000 5000 5000

Продолжительность опыта тт, с 225 224 222 211 202

Диаметр впускного окна корпуса воздушного фильтра м 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17

Скорость потока воздуха во впускном окне воздушного фильтра V, м/с 17,0 15,9 14,9 14,0 12,6

Используя необходимые формулы, определим соответствующие показатели работы двигателя, представленные в таблице 2.

Таблица 2 Результаты вычислений

Вычисленная величина Разряжение воздуха рк, кПа

-0,52 -1,29 -2,12 -4,36 -6,28

Часовой расход топлива От, кг/ч 66,4 66,7 67,2 70,9 74,1

Удельный эффективный расход топлива г/кВт ч 226 227 230 241 252

Часовой расход воздуха Ов, кг/ч 1791 1673 1570 1470 1332

Коэффициент избытка воздуха а 1,86 1,73 1,61 1,43 1,24

На основе указанных в таблице 2 данных построили график зависимости удельного эффективного расхода топлива от разряжения воздуха во впускном трубопроводе (рисунок 1).

Рисунок 1 Зависимость удельного эффективного расхода топлива двигателя от разряжения воздуха во впускном трубопроводе

Для определения удельного эффективного расхода топлива (в г/кВтч) в зависимости от разряжения воздуха во впускном трубопроводе получили уравнение полиномиальной регрессии используя программный комплекс Excel следующего вида

Se = 0,39.р2к -1,986.Рк+ 224,3. (1)

Выражение позволяет получить значение удельного расхода топлива в зависимости от разряжения воздуха во впускном трубопроводе.

Выводы. Важнейшим вопросом, возникающим при работе двигателя, является повышение его долговечности. Одним из резервов дальнейшего увеличения долговечности является улучшение защиты трущихся деталей двигателя от абразивного изнашивания, в частности, повышение эффективности и надежности работы воздухоочистителей. На основе экспериментальных исследований получена теоретическая зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени засоренности воздушного фильтра.

Баширов, Р.М. Нормативно-справочные материалы по эксплуатации машинно-тракторного парка и транспортных средств [Текст] / Р.М. Баширов. — Уфа: БГАУ, 2009.-208 с.

Гафуров, И.Д. Нормирование расхода топлива МТА по данным спутникового мониторинга [Текст] / И.Д. Гафуров, ИМ. Ахмадуллин — С-П: Известия МААО. 2013. № 17. С. 164-168. Группа компаний ТехноКом [Электронный ресурс]. URL: http://www.tk-nav.ru (дата обращения 20.02.2020).

Гафуров, И.Д. Оценка эффективности контроля расхода топлива посредством систем спутникового мониторинга: Материалы международной научно- практической конференции в рамках XXVII Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2017» [Текст] / И.Д. Гафуров, И.М. Ахмадуллин, Р.Р. Валиуллин. — Уфа: Башкирский ГАУ, 2017.-472 с.

Как влияет воздушный фильтр на работу двигателя

Воздушный фильтр. Зачем нужен и когда менять?

Фильтры 22 ноября 2017 13409

Среднестатистический автомобиль за стокилометровый пробег потребляет от 12 до 15 кубических метров атмосферного воздуха. Если этот воздух не очищать, находящаяся в нем пыль и грязь с дороги попадет внутрь двигателя. Это приведет к ухудшению работы двигателя и в конечном счете — к преждевременному ремонту.

Защитой от подобных неприятностей служит устройство для очистки воздуха — воздушный фильтр. Он выполняет также функцию глушителя шума, распространяющегося по впускному тракту, а в бензиновых двигателях — еще и регулятора температуры горючей смеси.

По мере засорения воздушного фильтра его сопротивление воздушному потоку растет и, следовательно, уменьшается количество воздуха, поступающего в двигатель. В определенных режимах это ведет к обогащению смеси, а значит, к неполному ее сгоранию. Соответственно, снижаются мощностные показатели двигателя, увеличиваются расход топлива и концентрация токсичных веществ в выхлопных газах.

Заблаговременная замена воздушного фильтра — залог сохранения ресурса двигателя без возникновения проблем. Ведь засорившийся фильтр не фильтрует пыль с дороги, а наоборот затрудняет работу двигателя.

КАКИЕ БЫВАЮТ ТИПЫ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ?

Фильтрующие элементы выпускаются трех конструктивных типов: цилиндрические, панельные и бескаркасные. Отметим некоторые особенности, имеющие непосредственное отношение к эксплуатации.

Картон — распространенный материал для воздушных фильтров. Но в некоторых странах сменные элементы делают из синтетических волокон. Эксплуатация таких элементов требует строгого соблюдения интервалов замены.

На спортивных авто устанавливают фильтры из пятислойной марли, пропитанной «фирменным» маслом. По сравнению с картонными у них гораздо меньше начальное сопротивление. Кроме того, после специальной обработки они могут применяться повторно.

КОГДА ПОРА МЕНЯТЬ ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР?

Водителю не обязательно знать когда нужно менять воздушный фильтр, это можно сделать визуально. Для этого достаньте фильтрующий элемент из воздушного фильтра и осмотрите. Если он чистый — ездить можно дальше без проблем. Если фильтрующий элемент грязный или в масле — это говорит о необходимости его замены. Каждый автолюбитель может отличить грязный фильтр от нового и чистого.

Срок замены воздушного фильтра двигателя зависит от производителя, на большинстве машин он составляет 15 — 30 тысяч км. Так что, если собрались менять воздушный фильтр, загляните в техпаспорт машины и там будет указан точный срок его замены. Или воспользуйтесь советом выше и осмотрите фильтр визуально, если не знаете когда в последний раз он менялся.

Совет про замену воздушного фильтра из собственного опыта. Его замену можно совместить с заменой масла, которая производиться примерно через 10-15 тысяч километров. Можно менять воздушный фильтр каждую замену масла или через раз. Это зависит от конкретных условий в которых эксплуатируется автомобиль. Как правило, меняют через раз.

У дизельных двигателей с турбонаддувом к очистке воздуха предъявляются более жесткие требования. Это связано с особенностями их эксплуатации. Так что, у дизелей и у машин с турбиной, срок замены воздушного фильтра должен быть сокращен.

Не стоит экономить на замене воздушного фильтра, стоимость его несравнима с возможным ремонтом двигателя. А ездить без фильтра категорически запрещено, это приведет к ремонту двигателя, что было проверено на опыте многих автолюбителей.

Что будет, если не заменить воздушный фильтр вовремя?

Бумажный фильтрующий элемент высокого качества, используемый в фильтрах Champion ® , задерживает даже самые мелкие частицы. Специалисты рекомендуют фильтры Champion ® : они соответствуют по конструкции оригинальным фильтрам автопроизводителя.

Не рискуйте, заменяйте фильтр вовремя.

Если фильтр не заменить вовремя, он может забиться. Если перепад давления, влияющий на фильтр, становится слишком большим, фильтрующий элемент (бумажный или текстильный) может сложиться или порваться, и ничем не задерживаемые посторонние частицы будут попадать в двигатель или в салон.

Любой забитый фильтр прямым или косвенным образом влияет на человека, едущего в автомобиле, на сам автомобиль и на окружающую среду.

Все автомобили разные, и для каждого из них есть свои требования, которые определяет производитель. В случае сомнений задавайте вопросы специалисту Champion ® . Он посоветует, как правильно установить подходящий для вашего автомобиля фильтр. И как сделать это вовремя!

Почему не следует допускать блокирования воздушного фильтра

• Потери мощности: Современные системы управления двигателем рассчитывают количество топлива, впрыскиваемого во впускной коллектор под давлением. Если воздушный фильтр забит, а поступающий воздух загрязнен, данные становятся неверными и мощность двигателя падает.
• Сажистый выхлоп: Если подача воздуха уменьшается из-за того, что фильтр забит, количество впрыскиваемого топлива становится слишком велико, что приводит к неполному сгоранию, признаком которого и является черный дым из выхлопной трубы.
• Неисправность двигателя: Если фильтр со сниженной эффективностью не заменить вовремя, неприятности накапливаются как снежный ком: частицы загрязнений попадают внутрь и повреждают двигатель, происходит интенсивный абразивный износ деталей двигателя и количество загрязнений в двигателе увеличивается.
  Разумеется, это приводит к неправильной работе или поломке двигателя.
• Увеличенный расход топлива: Забитый фильтр становится причиной большей разницы давлений между чистой и грязной камерами. Вследствие этого количество загрязнений может еще больше увеличиться. В новых автомобилях это приводит к неверным показаниям датчиков. В старых автомобилях следствием может стать нестабильность оборотов двигателя.

Как часто менять воздушный фильтр в автомобиле

Воздушный фильтр — это деталь, без которой невозможно нормальное функционирование двигателя. Из-за особенностей работы, о которых мы расскажем далее, он часто засоряется, а значит, требует регулярной замены. В противном случае вы рискуете заплатить гораздо больше за ремонт всего ДВС. В этой статье мы расскажем о том, почему необходимо менять воздушный фильтр двигателя, как часто следует это делать, а также дадим ряд полезных советов. Эта информация поможет не только начинающим, но и опытным автовладельцам.

Как работает воздушный фильтр и почему требуется регулярная замена?

• В атмосферных моторах воздух поступает путем разрежения, то есть просто засасывается внутрь.
• В компрессионных и турбированных двигателях воздух подается принудительно, то есть под давлением. В результате в мотор попадает больший его объем, что в итоге позволяет сжечь больше топлива. Это, в свою очередь, приводит к увеличению мощности двигателя без необходимости изменения рабочего объема и числа цилиндров.

Какую функцию в этом процессе выполняет фильтр? Воздух поступает в двигатель извне, а значит, вместе с ним туда могут попасть частицы пыли, грязи, влаги и других веществ, которым в моторе не место. Задача фильтра — не допустить этого. Он очищает воздух, удаляя из него все упомянутые загрязнители, при этом не снижая поступающий объем и скорость попадания в мотор. В результате обеспечиваются необходимая скорость сгорания топлива и защита элементов двигателя.

Если фильтр не заменить вовремя, то вы можете столкнуться с рядом негативных последствий:

1. Уменьшится объем воздуха, поступающий в двигатель. В результате его не будет хватать для эффективного сжигания топлива. В карбюраторных авто это приведет к резкому возрастанию расхода топлива. В более современных машинах, оборудованных лямбда-зондом и датчиком расхода воздуха, этого не произойдет, так как автоматика скорректирует количество подаваемого горючего, однако при этом снизится мощность двигателя. В дополнение к этому вы можете столкнуться с проблемами при старте двигателя, медленным разгоном или рывками.
2. Повышается риск прорыва фильтра. Это достаточно редкое явление, которое чаще всего встречается при неправильном монтаже или низком качестве самой детали. Если же прорыв произойдет, то в двигатель могут попасть абразивные элементы, которые сильно подорвут его ресурс.
3. Ускоряется износ деталей двигателя. В первую очередь страдают свечи зажигания, катализаторы, сажевые фильтры. Всему виной отложения, которые начинают формироваться из-за неполного сгорания топлива. Если их оперативно не удалить, вред для двигателя может быть весьма серьезным: катализатор, например, может оплавиться.
4. Возможны и другие негативные последствия, например, заливание свечей зажигания, смешивание несгоревшего топлива с моторным маслом, поломки кислородного датчика. Стоимость всех перечисленных деталей существенно выше, чем у воздушного фильтра, а если прибавить к этому оплату услуг по ремонту, то разница будет еще более очевидной.

Чтобы избежать негативных последствий, нужно своевременно выполнять техобслуживание авто. Замена воздушного фильтра в обязательном порядке проводится во время планового ТО. Если вы доверяете уход за своим авто профессионалам, то проблем возникнуть не должно, но мы все равно рекомендуем периодически проверять состояние детали.

Далеко не все водители, тем не менее, выделяют время для поездок по сертифицированным центрам и предпочитают самостоятельно обслуживать свой автомобиль. Они регулярно меняют масло и основные элементы двигателя, зачастую забывая о менее важных, по их мнению, деталях. В число последних часто попадает и воздушный фильтр.

Кроме того, они часто допускают две серьезные ошибки:

1. Принимают решение о замене, руководствуясь исключительно результатами визуального осмотра.

При этом они забывают, что отсутствие внешних дефектов детали еще не говорит о ее полной работоспособности.

1. Не заменяют элементы двигателя вовремя, полагая, что их ресурс больше, чем указано производителем.

Они не правы ни в первом, ни во втором случае.

Когда необходимо заменять воздушный фильтр?

В первую очередь необходимо иметь представление о том, как выглядит эта деталь и где она находится. Воздушный фильтр представляет собой сменный картридж, в котором «гармошка» из специального синтетического материала улавливает все частицы крупнее 5 мкм. По краям расположены уплотнители, которые не дают загрязнителям попасть в мотор в обход детали.

Форма и тип фильтра может серьезно различаться. Они могут быть:

1. Цилиндрическими.
2. Панельными.
3. Бескаркасными.

Требования производителей в отношении замены деталей обычно совпадают: они рекомендуют устанавливать новый фильтр при каждом ТО автомобиля, то есть после примерно 15–30 тысяч километров пробега.

Стоит понимать, что срок работы детали напрямую зависит от того, в каких условиях эксплуатируется авто. Если вы живете или часто посещаете регионы с грязным запыленным воздухом, то менять фильтры придется чаще

В этом случае придется ориентироваться на их внешнее состояние. То же самое можно посоветовать людям, самостоятельно обслуживающим авто.

Чтобы самостоятельно проверить воздушный фильтр, необходимо предварительно извлечь его. Это может сделать любой человек без специальных навыков. Фильтр расположен под капотом, в специальном пластиковом коробе. Он закрыт крышкой, которая закрепляется защелками или винтами. В первом случае ее можно открыть без инструментов, во втором придется использовать отвертку.

После этого необходимо извлечь фильтр и оценить его состояние «на глаз». Для удобства производители всегда делают синтетические элементы, которые улавливают пыль, яркими: желтыми, белыми и так далее. Это позволяет легко различить любые загрязнения. Если фильтр чистый, вы можете смело вставить его обратно и эксплуатировать дальше.

Если же вы заметили следы пыли, грязи, моторного масла и других веществ, особенно в больших количествах, то стоит задуматься о замене. Дополнительно рекомендуется проверить просвечиваемость детали, поднеся ее к источнику света.

Если вы приняли решение о замене, то старую деталь стоит извлечь, установив на ее место новую и надежно зафиксировав ее. Обратите особое внимание на то, чтобы между стенками короба и уплотнителями фильтра не было зазоров, иначе пыль будет попадать в двигатель в обход фильтра. После того как вы поставили новый картридж, закройте крышку и зафиксируйте ее. На этом процесс замены воздушного фильтра завершен.

Полезные советы

В последней части статьи мы хотели бы разобрать некоторые вопросы и ошибки, с которыми сталкиваются автолюбители. Сразу перейдем к наиболее важному совету.

Ездить без воздушного фильтра запрещено. Если вы решили заменить деталь, не пытайтесь вынуть ее и поехать за новой.

Отсутствие фильтра приведет к тому, что в двигатель будет поступать нефильтрованный воздух, а вместе с ним — различные загрязнители. Это приведет к нарушениям в работе мотора, а в некоторых случаях может повлечь серьезные поломки.

Первый удар примет на себя дроссельная система, а также расходометр и различные датчики. В цилиндрах могут образоваться задиры, которые существенно подорвут ресурс двигателя. По этим причинам ездить без фильтра запрещено. Даже если деталь засорена, она обеспечит некоторую защиту. При этом мы рекомендуем не использовать двигатель на полную мощность, чтобы избежать неполного сжигания топлива.

Второй совет, который мы хотели бы дать, предназначен специально для любителей излишней экономии.

Попытка самостоятельно продуть или промыть фильтр не является альтернативой его замене.

Такой способ экономии денег может улучшить внешний вид детали, но не изменит того, что она засорена. Чистка не позволит удалить мелкие загрязнения, которые остаются между волокнами синтетического фильтра, а вода может дать эффект, обратный ожидаемому: грязь может размокнуть и перекрыть поток воздуха. Еще один важный момент:

На дорогах России и стран СНГ уровень запыленности достаточно высок, поэтому менять фильтр рекомендуется чаще, чем требуют производители авто.

Например, даже если в инструкции к автомобилю указано, что устанавливать новую деталь можно через 20‒30 тыс. км пробега, то лучше делать это через каждые 10–15 тысяч. При этом не забывайте о том, что состояние фильтра стоит регулярно проверять. Это поможет избежать ненужных трат. Последний совет:

Если в вашем авто установлен двигатель с турбонаддувом, то состоянию фильтрующего элемента нужно уделять больше внимания, то есть чаще проверять его и менять по мере необходимости.

Подводя общий итог статьи, еще раз суммируем вышесказанное.

Менять воздушный фильтр следует:

• не реже, чем указывает производитель авто;
• чаще установленных сроков, если того требуют условия его эксплуатации.

Помните, что цена детали несравнима со стоимостью восстановления двигателя машины после поломок, которые могут возникнуть в результате вашего бездействия.