Вся правда о фильтрах нулевого сопротивления

Уже надоело слушать и читать споры о вреде или пользе фильтров нулевого сопротивления. Сказывается впечатление, что многие, утверждающие, что «нулевик» это зло — просто не знают ничего об устройстве этих фильтров. Поэтому, хочу представить вниманию статью, найденую мной на просторах сети.

Итак вся правда о фильтрах нулевого сопротивления:

Поговорим о фильтрах

Обязанности воздушного фильтра — очищать воздух перед тем, как он попадет в двигатель. Практически все гоночные двигатели, особенно профессиональных гоночных автомобилей, не оснащаются воздушными фильтрами. Все дело в сопротивлении воздуха на впуске. Дело в том, что чем больше сопротивления воздуха, тем больше теряется воздуха и соответственно мощность двигателя.

Поддержание оптимального, неограниченного потока воздуха становится проблемой, когда воздух должен пройти через фильтрующий элемент. Обычные бумажные элементы имеют большое сопротивление воздушному потоку, потому что материал фильтра очень плотен. Чем больше сопротивление, тем больше потеря мощности.

Почти у всех «нулевиков» фильтрующий материал это хлопковая марля, которая пропускает минимум на 50% больше воздуха, чем обычные штатные фильтры без снижения фильтрующей способности.

Мифы о «нулевиках»

В автомобильном сообществе очень популярно суждение о неудовлетворительной способности фильтрации спортивных фильтров за счет уменьшенного сопротивления воздушному потоку. Это в корне неправильно.

Эффективность фильтрации штатных воздушных фильтров зависит от пористости материала, из которого они изготовлены. Чем меньше пористость, тем лучше фильтрующая способность элемента. Именно в этом заключается проблема большого сопротивления воздушному потоку.

Пропитанные хлопковые фильтры функционируют совершенно по-другому, чем штатная воздушная система. В производстве фильтров применяются доказанные научные принципы, которые определяют, как воздушный фильтр удаляет частицы грязи от воздушного течения. Первый из этих принципов известен как «перехват», который применяется к частицам грязи, путешествующим с воздушным течением. Воздушный поток будет всегда находить самую короткую дорожку и поскольку воздух проходит через волокна фильтра, некоторые из частиц войдут в контакт с волокнами и будут «захвачены». Эти частицы будут удерживаться в волокнах фильтрующего элемента за счет применения специальной пропитки.

Другой принцип известен как «impaction», который главным образом воздействует на большие или более тяжелые частицы грязи. Impaction – это, когда инерция или импульс заставляют частицу отклониться от общего воздушного потока. Другими словами, тяжелые частицы не следуют за воздушным течением мимо волокон фильтра, а вместо этого они попадают прямо в волокна.

Наиболее важный принцип для разработки фильтра это законы физики, которые управляют движением очень маленьких частиц грязи. На маленькие частицы воздействуют силы в воздушном течении. Например, силы скоростных изменений, изменений давления, буря, вызванная другими частицами и
взаимодействием с воздушными молекулами, заставляют очень маленькие частицы двигаться случайно и хаотично, вопреки основному воздушному потоку. Как результат, эти частицы не следуют за воздушным течением и их беспорядочное движение заставляет сталкиваться с волокнами фильтра.
Обычный бумажный фильтр способен фильтровать воздушный поток непосредственно одной поверхностью. В отличие от обычных фильтров элементы «нулевиков» имеют большее преимущество, благодаря многослойной пропитанной поверхности и лучшей конфигурации элемента. Данная особенность позволяет воздушному фильтру задерживать большее количество пыли.

Бумага «нулевиков»

Бумажные фильтры сделаны из спрессованных волокон. Воздух поступает через микроскопические отверстия между волокнами. Как только волокна засоряются, воздух «ищет» дополнительный маршрут. Этот процесс известен как «поверхностная нагрузка». Поскольку поверхность фильтра собирает большое количество грязи, сопротивление воздушному потоку увеличивается, так как остается меньшее количество не засоренных участков фильтра — мощность двигателя и экономия топлива понижается.

Исходя из стандартов минимальной фильтрации, бумага для фильтрующих элементов должна быть очень толстой, а волокна должны быть сильно спрессованы. Поэтому бумажные элементы, которые обеспечивают адекватную фильтрацию, имеют большее сопротивление изначально.

Конструкция «нулевик»

Конструкция «нулевика» несколько более сложна. Уникальный проект изготовления фильтра состоит из применения многократных слоев смазанной хлопковой ткани, которая захватывает частицы грязи. Эти частицы грязи цепляются за волокна фильтра и фактически становятся частью фильтрующего элемента. Этот процесс позволяет воздушному фильтру фильтровать во много раз большее количество пыли на квадратный дюйм, чем бумажный фильтр. Применяется хлопковая ткань зажатая между спрессованным алюминиевым экраном.

Такая конструкция увеличивает поверхностную область фильтра, которая в свою очередь позволяет пропустить дополнительный воздушный поток и продлевает интервалы обслуживания элемента. Поверхностная область фильтра в пять раз больше чем у обычного элемента. Частицы грязи, собранные на поверхности фильтра, практически не имеют негативного влияния на воздушный поток. Частицы остановлены слоями перекрещиваемых хлопковых волокон и специальным маслом, которым пропитан элемент.

Поскольку фильтр собирает пыль, начинает действовать дополнительная форма фильтрации, потому что воздух должен сначала пройти через частицы пыли, пойманные на поверхности. Это означает, что эффективность фильтрации увеличивается, поскольку фильтр собирает грязь.

Как работает система впуска

При разработке «нулевиков» инженеры обращали особое внимание на штатный корпус воздушной системы, на шланги соединяющие корпус фильтра с карбюратором или дроссельной заслонкой двигателя, поскольку воздушный поток сначала проходит по всем лабиринтам системы впуска, прежде чем попадает в карбюратор или дроссельную заслонку. Конфигурация системы впуска серьезно влияет на воздушный поток.

Поскольку воздушные потоки подобны воде, то различные преграды типа острого изгиба в шланге негативно влияют на подачу воздуха. В некоторых случаях, штатная система впуска — самый большой источник ограничения подачи воздуха. Входное отверстие в корпусе штатного фильтра — хороший пример.

«Нулевик» для гонок

Можно рассматривать гоночную или овальную трассу как относительно чистую воздушную зону. Если придерживаться данного утверждения, то гонщик может не устанавливать воздушный фильтр в пользу всасывания больших объемов неограниченного воздуха. Однако, проверяя данное утверждение, фирма K&N использовала воздушный фильтр установленный в корпус.

Фильтр и кожух улавливали частицы свободной пыли, поднимаемой другими гоночными автомобилями в течение гонки. Грязь, маленькие камни и части каучука от шин гоночных автомобилей были найдены внутри кожуха после даже короткой гонки.
Правильно подобранный конический или круглый воздушный фильтр будет пропускать 100 процентов воздушного потока без ограничения, одновременно препятствуя попаданию пыли в двигатель.

Существует еще одна проблема, связанная с применением фильтров в гоночных автомобилях. Воздух, попадающий в двигатель на больших скоростях движения автомобиля, создает завихрения на впуске. Воздушный поток на большой скорости превращается в бурю. На высокой скорости воздух имеет тенденцию создавать частичный вакуум внутри впускной системы.

Таким же проблемам подвержены системы с открытыми карбюраторами. Чем выше скорость, тем больше сопротивление на впуске. Установка спортивного фильтра «нулевого сопротивления» устраняют описанные проблемы. Как? Решение объясняется просто. Воздух, поступающий через фильтр, «приглажен и выправлен». В этом случае фильтрующий элемент становится источником спокойного чистого воздуха. Ударные волны сбрасывают давление в пределах границ камеры.

Дата публикации: 18.07.2007