Критерии выбора и принципы работы автомобильных фильтров

Масляный, воздушный и топливный фильтры защищают святая святых - двигатель автотранспортного средства. Качество их функционирования оказывает непосредственное влияние на рабочие параметры агрегата, его ресурсные характеристики и исправность.

Воздух

К воздушным фильтрам и их замене у нас традиционно относятся с легким снисхождением, как некоей навязанной обязанности, понимая, что это нужно делать обязательно, но не испытывая никакого желания. Вроде, ну что там воздух, разве может он настолько критично влиять на процесс сгорания и вообще? А между тем качество поступающего воздуха весьма важно и не только для сгорания. Михаэль Дурст, Марсель Кляйн и Николаус Мозер, долгое время изучавшие аспекты фильтрации в автомобилях, приводят интересные данные. Современные легковые двигатели мощностью около 60 кВт в процессе работы поглощают порядка 6 м3 воздуха в минуту. В зависимости от условий и места эксплуатации содержание частиц в воздухе колеблется от 0,2 до 50 мг/м3 (рассматриваются природные условия свойственные для Европы, исключая пустыни, степи и проч.). Диаметр частиц пыли в воздухе, поступающем в двигатель, составляет от 0,01 до 2000 мкм. Около 75% от общей массы частиц имеют размер от 5 до 100 мкм. Общий объем загрязнений и частиц, который проходит через автомобиль за весь срок его службы, можно оценить по следующим данным: для полного сжигания 1 кг топлива двигателю требуется 14 кг или 10,8 м3 воздуха. При условии ежегодного пробега в 20 000 км и расходе топлива порядка 8 л на 100 км, двигатель потребляет 12 400 м3 воздуха в год. Таким образом, в двигатель за десятилетний период попадает до 6,2 кг пыли. Впечатляет? Думаем вопрос много это или мало совершенно неуместен.

Но самое интересное то, что при недостаточно качественной фильтрации пыль попадает не только в топливовоздушную смесь, но и частично через двигатель в масло. С маслом от воздействия окружающей среды. В дополнение к этому, воздушным фильтрам придается необходимая геометрия, благодаря которой складки опираются друг на друга и за счет этого стабилизируются. Для полностью синтетических материалов, которые не подвергаются пропитке, геометрия складок также имеет особое значение. Например, хорошо зарекомендовала себя волновая структура.

То есть, проводя различные манипуляции с фильтром (обрезая, изгибая рамку и т. д.) и нарушая геометрию складок, мы в разы снижаем его эффективность. Проще тогда уж вообще ничего не ставить, чем вот так. Перед установкой нового фильтра непременно протрите обязательно чистой (мы подчеркиваем - обязательно чистой (!), а не грязной ветошью, найденной где-то в цеху) тряпочкой посадочное место (внутренне пространство кожуха, корпуса и т. д.) воздушного фильтра. Там обычно скапливается огромное количество грязи и пыли.

И такой момент. Целлюлозные материалы, несмотря на защитную пропитку, стареют и становятся хрупкими, поэтому их не рекомендуется использовать более пяти лет, даже если пробег при этом незначительный. По причине термической (при движении температура в фильтре может подниматься до 90 °С) и механической нагрузки не исключаются возможность серьезных повреждений, вплоть до полного разрушения.

Масло

В отличие от фильтрации воздуха или топлива, при фильтрации моторного масла, в принципе, не задается никаких обязательных параметров минимальной степени сепарации. Производители указывают в технической спецификации лишь различную тонкость очистки масла для конкретного типа двигателя. Часто для фильтров грубой очистки указывается средняя тонкость частички пыли проникают в критически важные зоны, например, в зазор между гильзами цилиндров, поршнями, поршневыми кольцами и подшипниками шатуна, что становится причиной преждевременного износа. К тому же они оседают на чувствительном датчике массового расхода воздуха, находящемся позади воздушного фильтра со стороны подачи чистого воздуха. Искажение сигнала датчика приводит к потере мощности, повышению расхода топлива и увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу. Вот такой он - «скромненький» воздушный фильтр, к которому у нас частенько относятся очень пренебрежительно.

Технология замены воздушных фильтров одна из самых простых. Именно поэтому автовладельцы нередко сами пытаются менять их. Тем не менее, при выполнении операции очень важно соблюдать определенные требования. Ни в коем случае нельзя «подгонять» неправильно подобранный фильтр (неподходящий) под размеры посадочного места, обрезать его, сгибать, переламывать и т. д. Дело тут вот в чем. Фильтрующий элемент может быть выполнен из волокон различного происхождения: естественного - целлюлоза или искусственного - например, полиэстер. Геометрия складок оказывает большое влияние на работу фильтрующего элемента. Только неизменное расположение складок дает измеренную в лаборатории удельную поглощающую способность в течение всего периода эксплуатации (поглощающая способность стандартных материалов на основе целлюлозы достигает 220 г/м2, нетканые материалы с градиентной структурой при той же эффективности очистки обладают поглощающей способностью от 900 до 1100 г/м2).

С одной стороны этого можно добиться пропиткой фильтрованной бумаги. Она способна заметно повысить прочность целлюлозного материала на изгиб и защитить волокна фильтрации от 9 до 12 мкм. Однако, как отмечают наши эксперты, эти данные всегда следует рассматривать вместе с нормами и директивами, на которых основываются измерения. Ведь требования к чистоте масла постоянно повышаются. По этой причине были разработаны фильтрующие материалы с очень высокой тонкостью очистки, например, до 4 мкм. Новые материалы на основе композитных и полностью синтетических волокон по сравнению со стандартными материалами для фильтрации масла отличаются превосходным качеством очистки. По сравнению с 9 мкм-стандартным материалом 4 мкм-композитный материал не просто в два раза лучше: благодаря своей многослойной структуре он отсеивает частицы диаметром 10 мкм в 20 раз эффективнее, что подтверждено соответствующими опытами. Соответственно, меньше и потенциал воздействия масла на износ. Поэтому вместо чистой целлюлозы и материалов из бумаги, усиленной синтетическими волокнами, применяются композиты из нескольких слоев целлюлозы, нетканых или выдувных, а также полностью синтетических материалов.

Здесь также следует учитывать и то, что синтетические масла в сочетании с присадками, обеспечивающими длительный срок службы смазочного материала и увеличенный интервал замены, оказывают гораздо более агрессивное воздействие на фильтры, чем минералка или полусинтетика. Поэтому в таких случаях уместнее применять фильтры с фильтрующим материалом длительного срока службы, который, несмотря на потерю прочности, фильтрует лучше, чем материал из чистой целлюлозы.

Возрастающие технические требования приводят и к изменению конструкции как систем смазки современных двигателей, так, соответственно, и самих фильтров. Сегодня все чаще эта операция выполняется с применением дополнительного оборудования, нередко электронных устройств, необходимых для обнуления сервисного интервала. Поэтому прежде чем приступить к выполнению операции, обязательно ознакомьтесь с рекомендациями автопроизводителя по ее проведению. Не стоит браться за работу, если вы не уверены в своих силах. Многие добросовестные производители фильтров вкладывают в упаковку краткую инструкцию по замене, которая может оказаться полезной.

Хотя в общем случае для основной доли эксплуатируемого парка легковых автомобилей алгоритм остается прежним. Машина устанавливается на удобную для работы высоту, подставляется емкость для отработанного масла, после чего отворачивается пробка сливного отверстия. Иногда пробки уплотняются шайбой. Если она сильно обжата, ее обязательно следует заменить.

Для снятия масляного фильтра может потребоваться специальный инструмент. Не стоит использовать подручные средства нерегламентированные автопроизводителем, так как слишком велик риск повредить корпус фильтра или вообще сорвать его. Лучше, уж если под рукой нет подходящего съемника, пробить фильтр отверткой (как можно ближе к дну, чтоб не испортить штуцер) и использовать ее как рычаг для отворачивания фильтра. Или же воспользоваться грубой наждачной бумагой, которой корпус оборачивается и страгивается с места. Но опять же, помните, что эти способы подходят далеко не всегда, поэтому лучше обзавестись удобным инструментом.

Сняв фильтр, протрите установочное место на блоке двигателя, проверьте, не осталось ли там резиновое уплотнение старого фильтра, и легонько смажьте уплотнитель нового фильтра. Наполните фильтр примерно наполовину чистым моторным маслом. Установив новый фильтр, затягивайте его сначала руками (примерно на три четверти оборота с момента соприкосновения уплотнителя и фланца блока цилиндров), потом опять же при помощи специального инструмента (если таковой требуется) или соответствующего ключа.

После этого можно заливать масло в заливную горловину. На финальном этапе заведите двигатель, пусть он немного помолотит на холостых. Сигнальная лампа давления масла на панели приборов должна погаснуть через несколько секунд после запуска мотора.

В принципе, технология проста и понятна, но и в ней немало «скользких моментов». Во-первых, все работы нужно проводить с аккуратностью и обстоятельностью. Конечно, стерильности операционной от вас не требуют, но забывать о том, что вы имеете дело с фильтром, который все-таки служит для обеспечения чистоты, и потому любые загрязнения неприемлемы, - не стоит. Поэтому протирайте чистой тряпкой все, что вы снимаете/устанавливаете и соприкасающиеся/ смежные поверхности. Используйте воронку для заливки, проверьте, не подтекает ли масло из-под нового фильтра, проверьте уровень масла после остановки двигателя и т. д.

В случаях с достаточно старыми автомобилями не лишним будет совершить короткую пробную поездку, после которой нужно удостовериться в отсутствии признаков развития утечек масла через сливную пробку поддона и в месте стыка фильтра с картером. При необходимости подтяните неплотно посаженный элемент, затем еще раз проверьте уровень масла и, если требуется, произведите соответствующую корректировку. Второй важный аспект - момент затяжки. Обязательно соблюдайте его при установке нового фильтра.

Третье - промывка. Пусть некоторые, с позволения сказать, «специалисты» с пеной у рта дискутируют о том, нужна она или нет, жизнь однозначно говорит нам и приводит неоспоримые доказательства: во многих случаях и даже на новых автомобилях она помогает решить возникающие проблемы. Реализованные в промывочных маслах композиции эффективных моющих присадок, обеспечивающих высокие моющие, антикоррозионные и противоизносные свойства, способствуют быстрому и действенному очищению отложений с деталей системы смазки двигателя. А эти отложения с нашим топливом возникают запросто. Кроме того, промывочные масла существенно снижают вероятность перегрева, уменьшают износ трущихся деталей двигателя. Одним словом - регулярная промывка масляной системы значительно продлевает срок службы двигателя.

Топливо

Принципы фильтрации бензинового и дизельного топлива несколько различаются. Бензиновые двигатели,запускаемые в производство в Европе, сегодня все чаще оснащаются топливными фильтрами, не требующими обслуживания в течение всего срока службы. Кроме того, для снижения объема выброса углеводорода, нужно, чтобы все внешние компоненты контура низкого давления (топливный электронасос, фильтр тонкой очистки и редукционный клапан) собирались в едином модуле, который устанавливается в бак. Прочие элементы - датчик уровня топлива, бачок-улови- тель и опциональное приемное сито, используемые как защита насоса, также можно интегрировать в баковый модуль.

Современные требования к тонкости фильтрации и поглощающей способности приводят к появлению новаторских разработок фильтров. Простой сетчатый фильтр (поверхностный фильтр) при равнозначной тонкости степени очистки обладает лишь 1/10 долговечности (поглощающей способности) современного фильтра глубокой очистки. Последние, благодаря звездообразным складкам, достигают высокой плотности укладки. Сильфон, имеющий большую площадь фильтрования, опирается на среднюю, не восприимчивую к давлению, трубку. Топливо движется через фильтр радиально, снаружи внутрь. Альтернативой служат так называемые спиральные фильтры. Они состоят из концентрически расположенных фильтрующих карманов. Фильтры глубокой очистки состоят преимущественно из мельчайших целлюлозных волокон или из смеси целлюлозных и полиэсте- ровых волокон, обработанных дюропластовой пропиткой, повышающей устойчивость к воздействию топлива. Эта пропитка после формирования складок при нахождении в нагревательной печи приобретает сетчатую структуру.

Современные фильтрующие материалы могут иметь многослойную структуру (композитные материалы) и частично состоять из мельчайших выдувных пластиковых волокон. После слоя, отвечающего за предварительную фильтрацию, располагается слой для тонкой очистки, за счет которого происходит увеличение поглощающей способности более чем на 100 % по сравнению со стандартными фильтрующими материалами. Композитные материалы производятся только со звездообразными складками.

Теперь о дизельном впрыске. Существуют разборные топливные фильтры и фильтры, подлежащие замене целиком. Ко второму типу относятся магистральные фильтры в корпусе из листовой стали, алюминия или пластмассы. Именно повышение требований к противоударной устойчивости дают новое рождение конструкциям из листовой стали. В магистральном фильтре могут быть установлены дополнительные элементы. Например, водослив, датчик воды (в виде датчика проводимости), клапан с термостатом (для отвода горячего топлива) и нагревательные устройства.

Еще один распространенный вид неразборных фильтров - сменный топливный фильтр. Он навинчивается на головку фильтра, имеющую внешнюю резьбу, а в качестве уплотнителя используется прокладка из эластомера.

Теперь о технологии замены. О том, что «время пришло», свидетельствуют (если водитель не следит за регламентом работ по техническому обслуживанию) рывки и перебои на больших, а затем и на малых оборотах двигателя, увеличение потребления топлива и прочие симптомы, говорящие о наличии проблем с подачей топлива. Кроме того, на современных автомобилях на панели приборов стали появляться соответствующие индикаторы.

Одна из основных сложностей при замене - подобраться к фильтру, особенно если он расположен в баке. Более того, иногда фильтр может быть фактически корпусом модуля бензонасоса, а сам электродвигатель бензонасоса может стоять в середине фильтра. Поэтому в случае с топливным фильтром также придется очень внимательно и подробно изучить мануалы автопроизводителей, чтобы проведение работ вызвало как можно меньше затруднений и не было спряжено с критичными ошибками.

У каждой модели автомобиля сегодня свои нюансы. Это раньше все было просто - стоял проточный «бочонок», его замена не вызывала никакого труда. Теперь же все гораздо сложнее и сложнее в первую очередь именно потому, что исчезла эта самая универсальность. У некоторых фильтров надо отключать электропроводку от датчика-детектора отстоя. Отдельные модели транспортных средств оснащены электронным датчиком наличия воды в фильтре. В таком случае следует дополнительно демонтировать датчик наличия воды, который находится в фильтре. И подобных тонкостей не счесть. Априори знать их все - невозможно, да и незачем. Проще и целесообразнее знакомиться с технологией внимательно и во всех деталях, уже когда к вам пришел конкретный автомобиль.

На всех этапах не забываем о чистоте, аккуратности и тщательности. Помните - элементы системы впрыска в дизельных и бензиновых двигателях изготовлены с очень точными допусками и с очень мелкими зазорами. Поэтому во время работы с этими элементами нужно обязательно соблюдать абсолютную чистоту.

А самое главное, не забывайте - бензин это крайне огнеопасное вещество, поэтому, работая с любыми компонентами топливной системы, принимайте особые меры предосторожности! Нельзя курить, приближаться к месту проведения работ с открытым огнем или переноской, незащищенной абажуром. Не производите эти работы в гаражах, где применяются нагревательные приборы, работающие на природном газе (такие, как водогреи, сушилки и т. п.). Позаботьтесь о хорошей вентиляции рабочей площадки. Если бензин попал на кожу, немедленно смойте его водой с мылом. Обязательно надевайте защитные очки при проведении любых работ с топливной системой и имейте под рукой огнетушитель. В случае расплескивания бензина без промедления вытирайте лужу, и не держите пропитанную бензином ветошь в местах, где не исключен риск ее воспламенения.

Но всегда, прежде чем приступать к обслуживанию компонентов топливного тракта, не забудьте сбросить давление в системе питания. А чтобы защитить себя от возникновения искры статического электричества, отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи.

При наличии снимите с фильтра датчик-детектор отстоя и проверьте его исправность. Для этого возьмите омметр: проводимость между контактными клеммами разъема должна иметь место только в нижнем положении поплавка. Датчик можно переставить на сменный рабочий элемент.

Ну, а в конце смочив топливом уплотнительное кольцо, вверните рабочий элемент фильтра в крышку. Затяните его вручную. Восстановите исходное подсоединение электропроводки и топливопроводов и проследите за правильностью подсоединения шлангов. Опять же, если требуется, ослабьте вентиляционную пробку и 7- 8 раз (до начала выхода топлива) качните вверх-вниз плунжер, тем самым наполнив фильтр топливом, - внутри фильтра не должно создаваться воздушных пробок.

Читайте также:

Эдуард Столяров, журнал "Автокомпоненты"