Пыль, попадающая в двигатель, значительно увеличивает износ его трущихся поверхностей. По опытным данным, между износом верхних компрессорных колец и верхней части втулки цилиндров и запыленностью воздуха практически существует прямая зависимость. При одинаковой запыленности воздуха износ возрастает при увеличении расхода воздуха.
Основная масса пыли в двигатель проникает вместе с воздухом, в котором ее содержание зависит от условий работы двигателя. Например, массовая концентрация пыли в воздухе при движении автомобиля в городе или за городом по шоссе с усовершенствованным покрытием может составлять 0,00025…0,001 г/м3, при движении по грунтовым дорогам — 0,01…0,02 г/м3. Значительно большее содержание пыли наблюдается при работе двигателей, установленных на карьерных самосвалах.
Для фильтрации воздуха в автомобильных двигателях применяют специальные воздушные фильтры, которые уменьшают количество твердых частиц, содержащихся в подаваемом воздухе и снижают износ деталей в 1,5…2 раза.
По способу очистки воздуха фильтры делят на инерционные, фильтрующие и комбинированные. Кроме того, инерционные и фильтрующие воздушные фильтры называют сухими, если их поверхности не смачиваются маслом, и мокрыми — если смачиваются. Комбинированные воздушные фильтры могут быть сухими, мокрыми и смешанными.
В инерционных воздушных фильтрах, применяемых в грузовых автомобилях, движение воздуха организуется так, что он резко изменяет свое направление. Так как плотность частиц пыли больше, чем плотность воздуха, то при изменении направления движения воздуха большая часть частиц пыли продолжает движение по начальной траектории. Они подразделяются на инерционно-масляные и сухие.
На дно корпуса инерционно-масляного фильтра налито моторное масло, которое из-за своих свойств улавливает и удерживает в себе крупные и мелкие загрязняющие частицы. Инерционно-масляные фильтры выполняются комбинированными (рис. 7.18). В верхней части фильтра устанавливается мокрый фильтрующие элемент 8, который изготовляют из проволочной сетки, капроновой или проволочной путанки, стекловолокна, металлической стружки и т. п.
В инерционно-масляном фильтре воздух проходит двойную очистку. Под действием разрежения, создаваемого двигателем, воздух направляется вниз, ударяется о поверхность масляной ванны 2 и, резко изменив направление, поступает через фильтрующий элемент 8 во всасывающий патрубок. Крупные частицы пыли остаются в масле. Воздух, проходя через фильтрующий элемент, очищается от пыли.
Инерционно-масляный фильтр многоразового использования, достаточно проводить промывку его и заменять масло. Однако они требуют частого обслуживания, для удаления пыли и из них может уноситься масло, что приводит к закоксовыванию компрессора в двигателях с наддувом. Кроме того, эти фильтры должны устанавливаться на двигатель с минимальными отклонениями от вертикального положения. Поэтому в настоящее время инерционно-масляные фильтры применяются весьма ограниченно.
В настоящее время в грузовых автомобилях применяются сухие инерционные фильтры преимущественно инерционного типа (рис. 7.19). В инерционных центробежных фильтрах часто используют специальное устройство — циклон, в котором запыленному воздуху придается вихревое движение. Лопатки 3 циклона закручивают воздушный поток, что приводит к отделению большого числа пылевидных частиц от воздуха перед его поступлением в фильтрующий элемент 4. Пыль в фильтрах такого типа либо удаляется в окружающую среду, либо собирается в пылесборники, как в приведенном ниже типе.
На легковых автомобилях чаще всего устанавливается воздушный фильтр с сухим фильтрующим элементом (рис. 7.20). Очистка воздуха у этих фильтров производится путем пропускания их через специальную бумагу с пористой структурой. Данная бумага сложена особым способом, что увеличивает его очистную способность. Особенностью этих фильтров является возможность очистки по всему своему объему, а не только внешней поверхностью, обеспечивается это пористой структурой и переплетенным положением волокон бумаги. Переплет волокон обеспечивает также и улавливание очень мелких частиц – до 1 МКМ. Сама бумага этих фильтров обработана специальной смолой, что обеспечивает целостность и работоспособность его даже после контакта с водой, маслом или топливом. Эти фильтры не обслуживаемые, при их сильном загрязнении они просто заменяются.
При использовании автомобиля на европейских трассах с низким содержанием пыли в воздухе, могут использоваться воздушные фильтры с пониженным (другое название нулевым) сопротивлением (рис. 7.21).
Один из методов изготовления таких фильтров — многократная пропитка нескольких слоев хлопковой ткани специальным составом. Эти слои помещаются между двумя сетками из алюминиевой проволоки для достижения необходимой конфигурации фильтрующего элемента. Такой фильтр может пропускать как минимум в два раза больше воздуха, чем традиционные фильтры. Причем, такая производительность и небольшое сопротивление воздушному потоку фильтра достигаются без снижения его фильтрующей способности. Еще одна положительная особенность фильтров нулевого сопротивления — грязь и пыль, задержанные на его фильтрующем элементе, практически не влияют на воздушный поток, проходящий через фильтр. Все эти частицы сами становятся частью фильтрующего элемента, задерживая более крупные частицы. Это свойство позволяет фильтру улавливать значительно большее количество пыли.