Sportowe filtry powietrza zastosowanie i zasady doboru
Sportowe filtry powietrza można podzielić na kilkanaście sposobów np. ze względu na kształt np. stożki , walce występujące swobodnie bez obudowy zamkniętej i panelowe stosowane jako wkładki do fabrycznych obudów. Podział na te dwie grupy na naszym rynku jest chyba najbardziej widoczny i charakterystyczny dla oferty rynkowej. Podstawowa różnica pomiędzy filtrami fabrycznymi a sportowymi to materiał filtracyjny i jego właściwości. W fabrycznych materiałem filtracyjnym jest specjalny papier filtracyjny, jest on bardzo skuteczny zdolność filtracji to 98,8 % -99,8%( ten parametr jest określany w specjalnym teście w laboratorium ) Wadą ich jest spory opór przepływu wynosi on ok. 12 mB ( też jest określany laboratoryjne w testach ).
Poważna wada papieru to brak chłonności , nie ma zdolności pochłaniania zanieczyszczeń i utrzymywania ich w swojej objętości. To zadanie przejmuje obudowa filtra, stąd fabryczne obudowy mają użebrowanie i czasem "dziwne" pokręcone kanały ssące. Wszystko po to aby wkład filtra był w stanie przetrwać 30 tyś km i nie zakleił się całkowicie. Tyle obecnie najczęściej wynoszą przebiegi między przeglądami. Taka sytuacja niestety skutkuje sporym oporem dynamicznym całego układu dolotowego. Sama obudowa fabryczna filtra pusta bez wkładu z przewodami ssącymi ma spory opór np. z CC-sportinga 12 mB czyli dokładnie tyle co sam wkład.
Można przyjąć że sumaryczny opór całego układu może przekroczyć 20 mB. Jest to sporo. W odpowiedzi na tą sytuację pojawia się filtr sportowy stożkowy. Opracowany tak aby pracował bez obudowy. Wykonany z włókniny bawełnianej rozpiętej na stalowych plisowanych siatkach i nasączony specjalnym olejem . Zasysa powietrze z całej sfery w okół siebie ma wysoką chłonność ( ten parametr też określa się w testach laboratoryjnych, np. filtry sportowe bawełniane nasączone olejem mają 300 g a papierowe kilkanaście gramów ) i sprawa podstawowa opór 1 do 4 mB przy skuteczności filtracji na poziomie 98,5 % porównywalną z fabrycznymi filtrami papierowymi.
Pozostaje problem pojemności układu i to że fabryczny dolot pełni też funkcję wyciszenia pracy silnika. Tu jest sedno problemu w zamontowaniu sportowego filtra w samochodzie. Trzeba go tak zamontować aby uwzględnić pojemność układu , która ma znaczenie w napełnianiu cylindra mieszanką ( ruch falowy w przewodach ) , odizolować filtr od gorących elementów silnika np. przysłonami częściowymi i zabezpieczyć go przed zalewaniem wodą w czasie deszczu.
Na rynku mamy obecnie modne stożki zabudowanie w zamkniętych obudowach w celu izolacji termicznej z przewodem zasysającym zimne powietrze, zgoda ale pamiętajmy ze pusta taka obudowa to kilka dodatkowych mB oporu. Jest to uzasadnione w wypadku eksploatacji auta w ekstremalnych warunkach np. rajdy terenowe - raylle-cross, ale w przypadku auta ulicznego-miejskiego warto się zastanowić . Można zastosować osłonę półsferyczną taką jak stosuje moja firma i umieścić filtr w miejscu pod maską gdzie jest nadmuch zimnego powietrza np. w rogu nadkola za reflektorem. Możemy też zastosować dodatkowe przewody nawiewne z lejkami i łapaczem powietrza.
Następny dylemat wkładka do fabrycznej puszki czy stożek- odpowiedz jest prosta w 2004 roku był test w gazecie tuningowej filtrów sportowych do S.C.-1100, najlepsza wkładka dała 1.2 KM a mój dolot ze stożkiem i power-rurą ze strumienicą dał 5.5 KM w momencie obrotowym było jeszcze lepiej u mnie było 17% przyrostu a reszta miała tylko kila procent. Poważny problem to cena rozpiętość jest tu bardzo duża od 40 zł do 400 zł za produkty renomowanych firm np. K&N. Te wyniki opór, chłonność, skuteczność oczyszczania które podałem w tekście odnoszą się do filtrów sportowych wykonanych z bardzo dobrych i drogich materiałów .
To pozwala też na zachowanie tych parametrów po wielu czyszczeniach . W tanich filtrach materiał jest tani np. zwykła tetra (pielucha ) lub włókniny syntetyczne krawieckie , pozornie jest dobrze bo te materiały mają mały opór ( ok. 1-2 mB ) ale tyko jak są nowe , po czyszczeniu rośnie ona znacznie i materiały się rozpadają. Chłonność jest mała i zdolność oczyszczania mizerna bo w granicach 70-78 % jest to wartość zbyt niska jak na silnik spalinowy. Po 15-20 tyś km gładź cylindra będzie znacznie porysowana.
Tkanina bawełniana czy włóknina to nie jedyny materiał na filtry sportowe. Możemy jeszcze spotkać filtry wykonane z drobnej siatki metalowej mają zalety pięknie brzmią dają rasowy pomruk silnika brak im jednak chłonności i mogą zasysać wodę, są w miarę skuteczne we filtrowaniu. Osobna grupa to filtry gąbkowe. Jest to bardzo wygodny materiał bo można z niego robić filtry dowolnych kształtów, łatwo jest go formować , klecić obrabiać metodą skrawania. Ma on niski opór ( ok. 1mB ) sporą chłonność i zdolności oczyszczania na średnim poziomie tu sporo zależy od gatunku pianki. Moim zdaniem ma on ogromną zaletę można z niego wykonać filtr o optymalnej geometrii dla pracy układu zasysania. Wadą całkowity brak odporności na zalanie wodą. Filtry gąbkowe można stosować jako filtry mokre czyli nasączone olejkiem co w pewnym stopniu niweluje skutki namoczenia, ale trzeba to zawsze uwzględniać w projektowaniu układów dolotowych.
W warunkach Polski bardzo brudnych dróg, i do samochodu , który jest eksploatowany na co dzień -- tu odpowiedni wydaje mi się filtr bawełniany typu mokrego (nasączany olejkiem ) i dobrej firmy, niestety raczej drogi . Ja stosuję filtry Protona- Pawła Piotrowskiego są one najwyższej jakości przy średniej cenie. Mają one jeszcze jedną zaletę są wykonywane dokładnie do różnych pojemności silnika i na opakowaniu jest podawana pojemność do jakiej ma on być stosowany to dowód że przeszły dokładne badania na stanowiskach pomiarowych. W innych firmach jest lakoniczne " do aut dużej mocy " co jest chwytem reklamowym i nie ma nic wspólnego z badaniami. W filtrach które dostaję od Protona mam podaną jeszcze moc w zakresie której te filtry mogą być stosowane. Tego parametru nie ma na pudełkach ale mam go podanego w materiałach z badań filtrów.
Do ilustracji zamieszczam wydruk z pomiarów porównawczych filtrów Proton –Rapid z filtrem czołowej firmy zagranicznej. Wydruk jest po angielsku bo takie oprogramowanie jest do aparatury pomiarowej. Kształt filtra- czy ma znaczenie dla oporów układu. Na rynku mamy sporą ilość różnych rozwiązań. Wydaje mi się ze większość tych rozwiązań to projekty plastyków a nie inżynierów. W 2004 roku miał być test filtrów sportowych do S.C.-1100 w GT.Ja miałem dostarczyć cały dolot i w tedy poprosiłem Pawła Piotrowskiego z Protona aby zaprojektował filtr ideał do silnika o pojemności 1.1 do 1.3 w mocach 45 – 100 KM jego kształt dawał idealne warunki przepływu przy zachowaniu skuteczności oczyszczania filtra papierowego.
Taki filtr powstał , potem powstała wersja do silnika 2.0 I. Są to filtry, które powstały na podstawie badań i ich wymiary i konstrukcja wynika z praw fizyki z minimalnym wpływem technologii wykonania. Tak też powstały filtry do bardzo mocnych aut ( np. słynne silniki Hondy B-16 ). Charakteryzują się osadzeniem na specjalnych lejkach. Średnice osadzenia są spore bo wynoszą 115 do 135mm, ale tak dla tego typu silnika jest najlepiej. Ostatnio sam wykonałem partię filtrów z pianki na specjalnym lejku o kształcie idealnym dla układu ssącego na początku drogi , było to możliwe bo pianka da się łatwo formować w dowolne kształty. Były robione ręcznie z metalu więc brak ograniczeń technologicznych. Testy drogowe wypadły bardzo dobrze np. od 1 do 3 sekund poprawa elastyczności na poszczególnych biegach. Obecnie trwają próby wykonania takiego filtra w technologii bawełnianej , Proton obiecuje je w tym roku po opanowaniu barier technologicznych.
Bardzo to komplikuje technologie wykonania. Robiony jest on z blachy karoseryjnej głęboko tłocznej ( 1.2-1.5 mm ) na drewnianych kopytach. Po pospawaniu jest trawiony, cynkowany ogniowo (przez zanurzenie w płynnym cynku.) Następnie chromianowany i emaljowany proszkowo elektrostatycznie. Końcówka wykonana jest z stali nierdzewnej z elementami mosiężnymi to wszystko jest lutowane czystym srebrem. Niestety całego tłumika nie da się wykonać ze stali nierdzewnej , która bardzo źle się tłoczy i nie pozwala na wykonanie części głęboko przetłoczonych.
Można stwierdzić że jest to tłumik typu uniwersalnego ale dokładnie dopasowany do parametrów silnika do którego ma być zamontowany. Każdy ma rurę adaptacyjną tak aby go zamontować bez problemu do fabrycznej rury wydechowej i pasował do płyty podłogowej tego modelu auta do którego został wykonany. Mocowania są uniwersalne ale w tych miejscach co fabryczne. Przewidziany jest do współpracy z katalizatorem i fabrycznym tłumikiem środkowym. Na koniec opisu kilka zdjęć tłumika w specyfikacji 2006.
Został on opracowany specjalnie do testu dolotu do S.C.-1100 W GT nr 6 z 2005 roku. Jest wykonany z najlepszych materiałów filtracyjnych jakie są dostępne na rynku. Zastosowanie do aut o pojemności do 2.0 l ( 150-160 KM ) Średnica osadzenia 60-70mm długość całkowita 135mm. Bardzo małe opory przepływu i zdolności do oczyszczania równej wkładom papierowym ok. 97 % z tym że w czasie badań na stanowisku pomiarowym filtr Proton wykazał się skutecznością równą 99.59 % i chłonnością zanieczyszczeń 126g. Najlepsze filtry znanego koncernu z USA mają 99.04 % 0 73g. Powszechnie występujące na naszym rynku produkty z Chin i innych podobnych producentów nie są w stanie nawet dorównać tym parametrom w połowie.
Do silników dużej mocy 200-300 KM przeznaczony tylko do sportu –wyścigi płaskie, górskie i na 1/4 mili . Wykonany z siatki miedzianej jedna warstwa- minimalny opór. Jak wiemy podstawowym zadaniem filtra jest usuwanie cząstek zanieczyszczeń z płynów eksploatacyjnych ( powietrze, olej i paliwo ) stawiając jednoczenie jak najmniejszy opór tym płc Podstawowymi parametrami filtra są: - skuteczność ( efektywno ) oczyszczania: czyli zdolność do wychwytywania cząstek zanieczyszczeń - przepuszczalność - jest to ilość płynu eksploatacyjnego która przechodzi przez daną powierzchnię filtra w jednostce czasu, czyli - zdolność do przepuszczania płynu eksploatacyjnego, i związany z nim opór - jest to ilość - chłonność ( pojemność ) - zdolność do pochłonięcia określonej ilości zanieczyszczeń Standardowe materiały filtracyjny podlega kilku zasadom:
- im materiał filtracyjny ma większą powierzchnię, grubość i przepuszczalność tym większa jest chłonność ( pojemność)
- im mniejsze pory ( czym gęściejszy materiał ) tym większa jest skuteczność cieńszy
- im mniejsze pory tym mniejsza przepuszczalność
- mała gęstość daje dużą pojemność i na odwrót.
Producenci samochodów wymagają stosowania materiałów filtracyjnych które w jak najlepszy sposób zapewnią ochronę dla pracującego silnika i nie dopuszczą do przedostania się do silnika nawet najdrobniejszych zanieczyszczeń. Wykorzystuje się więc materiały o bardzo dużej skuteczności oczyszczania. Najczęściej stosuje się wymienne wkłady filtrów powietrza wykonane z hartowanych żywicami papierów filtracyjnych oraz wkłady z włókniną syntetyczną - to ostatnie rozwiązanie stosowane jest przez producentów samochodów japońskich i koreańskich. Oba materiały charakteryzuję się podobnymi parametrami - czyli bardzo dużą skuteczności oczyszczania i odpowiednią przepustowości. Filtry i wkłady filtrów tego typu są wkładami wymiennymi i w trakcie eksploatacji zyskują jeszcze bardziej na skuteczności .
W sportowym aucie gdzie dąży się do jak najefektywniejszego wykorzystania danej nam mocy, Nie możemy sobie pozwolić nawet na najmniejsze jej straty. Mając przyjemność pracować jako konstruktor filtrów w FILTRONIE gdzie mogłem rozwinąć i zrealizować swoje pomysły skonstruowałem swojego czasu kilka sportowych filtrów dla kolegów który zajmują się tuningiem motocykli, Były to typowe stożkowe filtry które montuje się bezpośrednio na gaźnikach. Filtry eksploatację przeszły z pozytywnym wynikiem i zająłem się tematem w trochę większym zakresie. Postanowiłem skonstruować sportowy filtr powietrza który w jak największym stopniu spełniałby warunki idealnego medium filtracyjnego : czyli filtr który charakteryzowałby się bardzo wysoką skuteczności i chłonność przy małych oporach przepływu.
Jak napisałem wcześniej nie jest prostą sprawą pogodzić te parametry Mylę jednak , że w zadawalającym stopniu udało mi się to zrealizować i mogę obecnie zaoferować produkt o dobrej jakości i w przystępnej cenie który jest już pozbawiony wszystkich "chorób wieku dziecięcego". Obecnie stosuję w filtrach różne rozwiązania zależnie od wymagań: przeważnie jest to wielowarstwowa włóknina bawełniana impregnowana olejem podobna do rozwiązań zachodnich producentów, lub mieszankę włóknin naturalnych i syntetycznych która ma podobne parametry do włókniny bawełnianej. Nasączenie włókniny olejem jest bardzo ważnym czynnikiem który niebywale poprawia parametry filtra.
Filtry z powodzeniem sprawdzają się w różnorakich zastosowaniach od motocykli cywilnych po żużlowe, przez motolotnie i samochody. Duży wkład i pomoc wnieśli do mojej pracy Pan Wiesław Pachoń i firma Lecha Węglarskiego "MAG" produkująca z powodzeniem sprawdzające się strumienice dolotowe i układy wydechowe. Uważam, że mamy w kraju bardzo dobrych producentów części do profesjonalnego tuningu którzy bez obaw mogą konkurować z zachodnimi wykonawcami i oferować wyroby o wysokiej jakości i przede wszystkim w cenie odpowiadającej do profesjonalnego
PROTON Paweł Piotrowski
