W artykule wyjaśnimy ewolucję filtrów powietrza, omówimy kilka współczesnych przykładów systemów filtracji, a także zajmiemy się kwestią serwisowania.

Przeznaczenie filtrów powietrza

Przeznaczenie filtra powietrza może wydawać się banalne: zapobieganie przedostawaniu się większych cząstek do komory silnika. Co dzieje się przy braku filtra: cząstki mogą uszkodzić metalowe powierzchnie silnika, zanieczyścić smary, spowodować zator w przepływie oleju, co wiąże się z ogromnymi kosztami.

Jak duża musi być cząstka, aby zatrzymać się w filtrze? Odpowiedź na to pytanie jest bardzo istotna, ponieważ im mniejsze oczko w siatce filtru, tym mniej powietrza dociera do silnika, a to oznacza większe straty mocy.

Rodzaje filtrów powietrza

W całej historii silnika spalinowego powstało wiele różnych rodzajów filtrów – poniżej przedstawimy najważniejsze przykłady.

W samochodzie osobowym z silnikiem spalinowym stosuje się tzw. panelowy filtr papierowy o budowie plisowanej, czyli akordeonowej. Filtr ten najczęściej umieszczony jest w plastikowej obudowie, a obudowa filtra połączona jest przewodem z korpusem przepustnicy.

Oczywiście, są od tego wyjątki. Zarówno w silnikach gaźnikowych, jak i niektórych z wtryskiem paliwa (głównie w starszych pojazdach) stosuje się zwykle cylindryczny filtr powietrza, zazwyczaj o średnicy od 100 do 400 mm. Montuje się go nad gaźnikiem lub obok niego bądź na korpusie przepustnicy, zwykle w metalowym lub plastikowym mocowaniu.

Filtry papierowe

Składane filtry papierowe stały się niemal wyłącznym wyposażeniem silników samochodów osobowych, ponieważ są wydajne, łatwe w wymianie i ekonomiczne. Określenie „papierowy” jest nieco mylące, ponieważ materiał filtracyjny różni się znacznie od papieru używanego do pisania i pakowania.

Ich skuteczność wynika przede wszystkim z faktu, że dzięki złożeniu mogą zapewnić nawet 50-krotnie większą powierzchnię filtracji w porównaniu z powierzchnią niefalowaną, znacznie ułatwiając przepływ czystego powietrza.

Wśród miłośników tuningu często można spotkać się z opinią, że filtry papierowe z punktu widzenia przepływu nie są najlepszym rozwiązaniem dla samochodów osobowych, przez co ograniczają osiągi silnika.

W rzeczywistości, o ile filtr papierowy jest odpowiednio zwymiarowany do przepływów objętościowych występujących w danym zastosowaniu, filtr nie ogranicza mocy w znacznym stopniu, chyba że jest nadmiernie zatkany zanieczyszczeniami. Z tego rozwiązania korzystają też silniki maszyn budowlanych.

Piankowe filtry powietrza

Elementy z pianki poliuretanowej zwilżonej olejem są stosowane w niektórych filtrach powietrza dostępnych na aftermarkecie. Pianka była wcześniej szeroko stosowana w oczyszczaczach powietrza małych silników kosiarek i innych narzędzi, ale papierowe elementy filtracyjne typu samochodowego w dużej mierze zastąpiły w tych zastosowaniach piankę.

Filtry piankowe są nadal powszechnie stosowane w sprężarkach powietrza do narzędzi pneumatycznych o mocy 5 KM (3,7 kW). W zależności od jakości i grubości zastosowanej pianki, piankowy element filtracyjny gwarantuje minimalne ograniczenie przepływu powietrza lub bardzo dużą tolerancję na zanieczyszczenia, przy czym ta druga cecha sprawia, że filtry piankowe są bardzo rozpowszechnione w samochodach terenowych i pojazdach sportowych, stosowanych w warunkach znacznego zapylenia.

Ze względu na sposób wychwytywania pyłu, filtry piankowe mogą zebrać duże ilości pyłu bez znaczących ograniczeń przepływu powietrza.

Bawełniany filtr powietrza

Olejowana bawełniana gaza jest coraz częściej stosowana w samochodowych filtrach powietrza na rynku wtórnym, sprzedawanych jako produkty o wysokiej wydajności.

W przeszłości bawełna była stosowana w bardzo ograniczonym zakresie w oryginalnych samochodowych filtrach powietrza. Na przykład, od momentu wprowadzenia wariantów Abarth SS, spółka Stellantis dostarcza filtry powietrza z gazy bawełnianej w ramach oryginalnego wyposażenia pojazdu.

Filtr powietrza z siatki stalowej

Siatka ze stali nierdzewnej to kolejny przykład materiału, które przepuszcza więcej powietrza. Siatka ze stali nierdzewnej występuje w różnych rozmiarach oczka, dzięki czemu dostępne są różne standardy filtracji. Filtry tego typu spotyka się dzisiaj w ekstremalnie zmodyfikowanych silnikach.

Filtr powietrza w kąpieli olejowej

Filtr powietrza w kąpieli olejowej składa się z tacki zawierającej zbiornik oleju oraz wkładu włóknistego wypełnionego siatką, pianką lub innym grubym materiałem filtracyjnym.

Zamiast konwencjonalnej filtracji, filtr usuwa cząsteczki przylegające do nasączonych olejem mediów filtracyjnych, których otwory są znacznie większe niż media filtracyjne. Po zmontowaniu filtra, korpus wkładu zawierającego materiał jest umieszczony w niewielkiej odległości nad zbiornikiem olejowym. Obrzeże wkładu zachodzi na obrzeże zbiornika.

Taki układ tworzy labiryntową ścieżkę, przez którą powietrze musi przejść serią zakrętów: w górę przez szczelinę między kołnierzem wkładu a zbiornikiem, w dół przez szczelinę między zewnętrzną ścianą wkładu a wewnętrzną ścianą klapy do zbiornika i w górę przez media filtracyjne w korpusie wkładu. Powietrze przechodzi tę krętą drogę z dużą prędkością.

Większe i cięższe cząstki kurzu i pyłu znajdujące się w powietrzu nie mogą się obracać ze względu na swoją bezwładność, więc wpadają do oleju i osiadają na dnie miski.

Filtry powietrza w kąpieli olejowej były bardzo szeroko stosowane w przemyśle samochodowym i w małych silnikach do czasu powszechnego wprowadzenia do praktyki branżowej filtrów papierowych na początku lat 60-tych.

Filtry takie są obecnie stosowane w urządzeniach terenowych, gdzie występują bardzo wysokie stężenia pyłu, ponieważ oczyszczacze powietrza w kąpieli olejowej mogą wychwytywać duże ilości zanieczyszczeń w stosunku do ich całkowitych rozmiarów bez utraty skuteczności filtracji lub przepływu powietrza.

Filtry powietrza z płaszczem wodnym

Na początku XX wieku (od około 1900 do 1930 roku) oczyszczacze powietrza z płaszczem wodnym były używane w niektórych zastosowaniach (samochody, ciężarówki, traktory, silniki maszyn rolniczych). Działały one na mniej więcej tej samej zasadzie, co oczyszczacze powietrza w kąpieli olejowej.

Terminy wymiany filtrów powietrza

Z wymianą papierowego filtra powietrza jest tak jak z wymianą oleju silnikowego: nie ma reguły, to zawsze okoliczności decydują o tym, kiedy należy dokonać wymiany. Pewne jest to, że przy każdej wymianie oleju warto sprawdzić stan filtra powietrza i w razie potrzeby wymienić, ponieważ im bardziej jest zanieczyszczony, tym mniejsza jest jego skuteczność i tym bardziej dławi się silnik.

źródło: en.wikipedia.org