Первые два десятилетия использования автомобилей были отмечены постоянными поломками двигателей, которые были вызваны по большей части высокой концентрацией пыли в воздухе, так как автомобили в то время эксплуатировались исключительно на грунтовых дорогах. Частицы пыли и грязи попадали в камеры сгорания, что приводило к появлению серьезных царапин на поршневых кольцах, поршнях и стенках цилиндров. Это влекло за собой снижение мощности двигателя, а иной раз приводило к заклиниванию поршней.
И лишь когда в середине 30-х годов были изобретены так называемые «очистители воздуха», интервалы пробега между ремонтом и техническим обслуживанием автомобиля достигли 4 000 км. Так что историю успеха двигателя внутреннего сгорания трудно представить без его помощника — воздушного фильтра. Однако путь, пройденный от первых масляных воздухоочистителей 30-х годов до современных систем очистки воздуха, был немалым.
Начало: проволочная сетка.
В первых воздушных фильтрах фильтрующий элемент представлял из себя проволочную сеть, окруженную металлическим корпусом. Принцип работы так называемых инерционно-масляных воздухоочистителей был основан на физических свойствах воздушного потока. Воздух засасывался сквозь металлическую сетку — получался эффект просеивания, который использовался для отделения грязи. Для того чтобы грязь собиралась из потока воздуха, стальная сетка была смазана моторным маслом. Подобные фильтрующие элементы приходилось регулярно демонтировать, очищать химическим растворителем и, наконец, снова смазывать маслом.
С течением времени КПД двигателей увеличивался, при этом расход топлива сокращался — отсюда требуемое количество входящего воздуха возросло во много раз. Фильтрующие элементы, сделанные из проволочной сетки даже в сочетании с тканевыми вставками не удовлетворяли возросшим потребностям.
Кроме увеличения потока воздуха, требовалось, чтобы воздушная фильтрация стала тоньше. Необходимость снизить вес и уменьшить размеры фильтрующей системы, а также упростить ее обслуживание становилась все более актуальной. Инерционно-масляный воздушный фильтр, нуждающийся в трудоемкой очистке и проблематичный с точки зрения утилизации, более не удовлетворял требованиям — возникла необходимость в новой концепции воздушного автомобильного фильтра.
Непревзойденное новшество: фильтры из бумаги.
Когда бумажные фильтрующие элементы появились на рынке в 1953 году, они быстро вытеснили элементы из металлической сетки — благодаря своим более высоким фильтрующим качествам.
А немного позже, в 1957 году, компания Knecht Filterwerke (сегодня: MAHLE Filtersysteme) разработала особую систему сгибания (плиссировки) фильтровальной бумаги и получила на нее патент — под торговой маркой "MICRO-STAR". Такая система плиссировки является стандартной в технологии производства фильтров и по сей день.
Конструкция воздушных фильтров постоянно адаптировалась для удовлетворения меняющихся к ним требований. Первоначально использовались цилиндрические фильтры: такой фильтр изготовлен из фильтровальной бумаги, которая укладывается кольцом и фиксируется с помощью полиуретановой пены. Чтобы разделить загрязняемые и чистые стороны складок, их изолируют по краям полиуретановым диском с уплотненным ребром. Такая система цилиндрических воздушных фильтров используется до сих пор.
Настоящее время: впускные коллекторы переменной длины и комплексные впускные системы.
Уже в 90-е годы специалисты MAHLE, работая в тесном сотрудничестве с производителями автомобилей, разработали так называемые впускные коллекторы переменной длины. Это, с одной стороны, позволило двигателю создавать высокий крутящий момент даже на низких оборотах, а с другой — быстро достигать пиковой мощности при высоких оборотах. Опрокидывание входящего потока, которое создается специально в камере сгорания, улучшает смесеобразование и процесс сгорания, что приводит к снижению расхода топлива и уменьшению выброса выхлопных газов.
Помимо фильтрации воздуха, комплексные впускные системы, используемые в современных двигателях с системами впрыска топлива, выполняют ряд дополнительных задач. Современные корпусы воздушных фильтров часто оснащаются кориолисовыми расходомерами (приборами, использующимися для измерения массового расхода жидкостей, газов), патрубком для рециркуляционной подачи прорвавшихся в картер газов, а также индикатором засорения фильтра и тепловым экраном, защищающую от прямого теплового излучения.
Соответственно, в компании MAHLE, являющейся постоянным поставщиком своей продукции на конвейеры автопроизводителей по всему миру, а также партнером по развитию автомобильной отрасли, требования к производимым фильтрам весьма и весьма высоки.
Взгляд в будущее: трехступенчатая резонансная система.
Очередной вехой в технологии впускной системы является трехступенчатая резонансная система, разработанная специалистами MAHLE. Данная система управляется при помощи двух клапанов, встроенных во впускной коллектор. Резонансный наддув действует на трех скоростях в широком диапазоне частоты вращения – до 7000 оборотов в минуту. После того как расчеты наддува были оптимизированы и выверены, резонансная система успешно стала использоваться на практике.
Кроме того, MAHLE предлагает широкий спектр продукции и разработок, выходящих за рамки обычной фильтрации воздуха: блоки управления для резонансной системы и системы вентиляции картера с сепаратором масла, регуляторы давления и питающие линии впускных коллекторов.
Текст для данной статьи был взят с официального сайта Mahle