فیلتر هوا چیست و جایگاهش کجاست؟

فيلترهوا وسيله ای است که درخودرو، بر سر راه هوای ورودی به موتور قرار می گيرد : 1) ذرات و ناخالصی های موجود در هوا را جذب می کند. 2) ميزان هوای مجاز ورودی به موتور را تنظيم می کند.

     فيلتر هوا و موتور خودرو:

    بدون فيلتر هوا مقادي ربسيار زيادی از ذرات آلاينده، قادرند اجزای مهم موتور مانند: سوپاپ ها، ياتاقان ها، رينگ ها ی پيستون و بدنه داخلی سيلندر را شديدا دچار سايش و فرسايش نمايند. ذرات متفاوت با اشکال و اندازه های متفاوت مثل ماسه، گرد وغبار، دوده، گرده، رطوبت و... درهوای ورودی به موتور وجود دارد که در صورت عدم جلوگيری از ورود آن ها به موتور باعث بروز صدمات جدی به موتور می گردند، فيلتر های هوا از ورود اين ذرات به داخل موتور جلوگيری کرده و باعث احتراق مناسب و حفاظت ازموتورمی گردد.

      فيلتر هوا و مصرف بنزين:

  فيلتر کثيف ونامناسب باعث افزايش ميزان  مصرف  بنزين می گردد. به دليل بالا بودن هزينه سوخت ، تعويض دير هنگام فيلتر هوا و نيز غير استاندارد بودن آن، از نظر ا قتصادی برای دارندگان اتومبيل مقرون به صرفه نمی باشد.

      فيلتر هوا و حفاظت از محيط زيست: 

در اثر کثيف بودن و نامرغوب بودن فيلتر هوا ،بنزين به صورت ناقص می سوزد و ناقص سوختن بنزين، آلودگی شديد هوا را به دنبال دارد.

     عمرمفيد فيلتر هوا:

 تمام فيلتر های هوا، عمر محدودی دارند، که پس از آن بايد تعويض و به درستی جايگزين شوند. استاندارد تعويض فيلتر هوا بين 3 تا 5  هزارکيلومتر ميباشد. به کار بردن فيلتر نامرغوب و غير استاندارد علاوه بر افزايش زياد مصرف سوخت می تواند صدمات زيادی را به موتور اتومبيل وارد سازد.

    جايگاه فيلتر هوا :

  محل جايگيری فيلتر هوا و شکل آن در اتومبيل های مختلف، متفاوت است. در صورتی که فيلتر هوا در اين جايگاه به درستی قرار نگيرد و درزهای آن به طور صحيح بسته نشود، هوای ورودی به جای عبور از سطح کاغذ از ميان درزها، وارد موتور شده و عمل فيلتراسيون انجام نمی شود.

 در نتيجه به مرور زمان با ورود انواع ذرات معلق در هوا به درون موتور ،علاوه بر فيلتراسيون نامناسب، آسيب های بسيار جدی به بدنه سيلندر ها و پيستون ها وارد می آيد.

1-ظرفیت فیلتر هوا به چه معناست؟

به مقدار گرد و غباری که فیلتر می تواند، پس از پالایش هوا بدون برگرداندن آن به جریان هوای ورودی موتور  در خود نگه دارد ظرفیت فیلتر گویند.

 با پر شدن ظرفیت فیلتر زمان تعویض آن فرا می رسد. این مقدار در یک منطقه پر گرد و غبار همچون خاورمیانه حدودا ٥٠٠٠ کیلومتر برای فیلترهای کاغذی می باشد.

2-هوادهی فیلتر به چه معناست؟

 حجم هوایی که در واحد سطح از فیلتر در واحد زمان می گذرد را دبی هوا ی گذری می نامند و با مقیاس فوت مکعب در دقیقه اندازه گیری می کنند. بطور مثال یک فیلتر هوای معمولی خوب برای پارس elx در حدود 319  فوت در دقیقه  هوادهی دارد.

3-هوا دهی بالا چه نقشی در کارکرد موتور خودرو دارد؟

هوادهی بالا به معنی مقاومت کمتر فیلتر هوا در برابر جریان عبوری از فیلتر و ورودی به موتور می باشد. این بدین معناست که موتور نیروی کمتری برای مکش هوا به داخل خود به کار می برد و در واقع اتلاف نیرو کم می شود. همچنین امکان رسیدن هوای کافی بنا به مقدار مورد نیاز موتور ،به معنی اکسیژن بیشتر برای احتراق سوخت در موتور می باشد و این به معنی بالا رفتن راندمان موتور و افزایش قدرت خروجی آن می باشد.

4-اهمیت راندمان فیلتر های هوا در چیست؟

 موتور خودرو یک محیط بسته است که تنها هوا و بنزین به آن وارد می شود. ورود ذرات میکرونی غبار هوا به داخل محوطه اتاق انفجار و چسبیدن به جداره سیلندر آنها به مرور زمان تحت سایش قطعات متحرک که با فشار بالا در موتور در تحرک هستند مانند ذرات کوچک سنباده عمل کرده و اصطکاک موتور و کوتاه شدن عمر آن را باعث می شود.

5-اگرهوای ورودی بدون مقاومت،افزایش قدرت به ارمغان می آورد پس چرا اصلا فیلتر هوا برای موتور قرار دهیم؟

 اول آنکه بدلیل جواب سوال قبلی ، عدم استفاده از فیلتر هوا برای موتور بسیار خطرناک می باشد، از طرف دیگر فشار داخلی منیفولد ورودی توسط سنسورهایی کنترل می شود که این فشار می بایست در نقطه بهینه طراحی موتور باشد و همچنین وجود پدیده ای به نام ضربات پالس ورودی (pulse induction) که در صورت عدم وجود آن سیلندر به خوبی پر نخواهد شد.

6- آیا فیلتر هواباعث مصرف سوخت می شود؟

بدلیل بالا رفتن راندمان موتور و احتراق کامل تر امکان استفاده مناسب از سوخت فراهم می شود و در واقع موتور در دور پایین تر با باز شدن کمتر دریچه گاز ، بنزین یا گازوییل  به قدرت موتور مورد نظر می رسد.در صورت رانندگی در شرایط  مطلوب بطور متوسط 30% کاهش مصرف سوخت اندازه گیری شده است.

7-کثیف بودن فیلتر هوا چقدر می تواند در مصرف سوخت موثر باشد؟

این مسئله به قدری مهم است که  اگر فیلتر هوا کثیف باشد و با سرعت 80 کیلومتر در ساعت حرکت کنید، با مصرف هر لیتر بنزین تقریبا نیم کیلومتر کمتر جلو میروید. مثلا خودروی شما اگر با مصرف هر لیتر بنزین معادل 15 کیلومتر جلو میرود، وقتی فیلتر هوا کثیف باشد همین مقدار بنزین مصرف میکند ولی معادل 14.5 کیلومتر جلو میرود.

شما می توانید با تعویض به موقع فیلتر هوا و استفاده از فیلتر استاندارد   ضمن سالم نگه داشتن و  بالا بردن عمر مفید موتور خودرو 20 تا 30 درصد مصرف سوخت خودروی خود را کاهش دهید.

8-چگونه فیلتر هوای خودرو خود را چک کنیم؟

برای بررسی فیلتر ، درپوش آن را باز کنید ( که با بست ها یا سایر اتصالات نگه داشته شده است). فیلتر را درآورده و در برابر تابش نور ( آفتاب ) قرار دهید.

اگر فیلتر خیلی تیره و پرتوهای عبوری از آن کم باشند ، نشانه گرفتگی بیش از حد فیلتر است و باید آن را تعویض نمود.

9-آیا راهی برای تمیز کردن و استفاده بیشتر از فیلتر هوا وجود دارد؟

با ضربه زدن به فیلتر بر روی یک سطح صاف و یا با استفاده از مکنده می توان اندکی عمر آن را تمدید کرد و با کاهش رسوبات قسمت های گرفته شده ، تا حدی منافذ آن قسمت ها را باز نمود. انجام این کارها رسوبات سطحی را برطرف می کند ولی برای جداسازی ذراتی که با بافت فیلتر ترکیب شده اند ، سودی ندارد و بهتر آن است که با تعویض به موقع فیلتر هوا عمر موتور خودرو را افزایش داد ، هرگز فیلتر کاغذی خشک را نشویید ، زیرا این کار سبب خرابی فیلتر می شود.( البته من هرگز اين كار را به دوستان عزيز پيشنهاد نمي كنم! زيرا بدليل آلودگي فوق العاده زياد فيلترهوا موجب بيماري هاي ريوي و دستگاههاي تنفسي خواهد شد).

فیلتر هوا و تأثیر آن در کاهش مصرف سوخت

مهندسین ايراني ثابت كرده اند، كه با رعايت مجموعه اي از نكات ساده فني كه به لحاظ علمي نيز كاملا اثبات شده است مي توان مصرف سوخت خودرو را تا ٣٠ درصد كاهش داد وعمر مفید موتورخودرو خود را بالا برد و آلودگی هوا را به حد اقل رساند ودرواقع رانندگان و صاحبان خودرو، با رعايت يك سري نكات فني و ثابت شده به لحاظ علمي مي توانند در موارد زیر به خود و خانواده خود یاری رسانند:

      صرفه جويي در هزينه

مصرف بي رويه سوخت هاي فسيلي (بنزین ،گازوییل و...) بخشي از درآمد خانواده ها را به طور مستقيم براي تامين اين کالاي مصرفي کم دوام هدر مي دهد، همچنين هزينه هاي درمان و بهداشت خانواده ناشي از آلودگي هوا نيز به طور غير مستقيم در آمد آن ها را مي بلعد.

     حفاظت از محيط زيست براي فرزندانمان

کاهش مصرف سوخت هاي فسيلي، امکان استفاده نسل هاي آينده از ذخاير طبيعي را فراهم کرده و کاهش پيامدهاي ناسازگار زيست محيطي حاصل از مصرف سوخت هاي فسيلي ، امکان زيستن در محيط زيست پاک را براي فرزندانمان فراهم مي کند.

     توسعه اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي

در آمد حاصل از صرفه جويي در مصرف بنزين، امکان سرمايه گذاري در زمينه هاي مختلف اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي را برای اعضای خانواده  فراهم مي کند.

چرا باید فیلتر هوا را تعویض کنم و هزینه‌ای بابت آن بپردازم؟ مگر خودرو مثل انسان بوده که هوای کثیف روی آن تاثیر بگذارد؟ یا مگر خودرو نیز باید هوای تمیز استفاده کند؟همان‌طور که در مسیر منزل هستید احساس می‌کنید  شتاب‌گیری خودرو بسیار بهتر شده است. بعد از مدتی متوجه می‌شوید مصرف سوخت نیز به حالت اول رسیده و گویا از قبل نیز کمتر شده است. شاید جوابی نه چندان دقیق در مقابل سوال خود دریافت کرده باشید اما هنوز جواب دقیق آن را نمی‌دانید؟

فیلترینگ در معنی لغوی به معنی تصفیه کردن و پاک کردن است. حال ممکن است این تصفیه کردن بر روی هر سیالی انجام شود. در این هفته ما قصد داریم به تصفیه کردن هوا و تمیز کردن آن در خودرو دقیق‌تر نگاه کرده و نقش فیلتر هوا را به درستی بیان کنیم. همان‌طور که ذکر شد تمامی موتور‌های احتراق داخلی همانند بدن انسان تنفس کرده و هوای تمیز و پر اکسیژن را مکیده و در مقابل گازهای دیگری چون دی‌اکسید کربن و مونو‌اکسید کربن هیدرو‌کربن‌های نسوخته و ... را بیرون می‌دهد.

اما نکته مهم در اینجا این است که همان‌طور که در بدن انسان آلودگی هوا قبل از ورود توسط موهای بینی و مخاط آن گرفته می‌شود در موتور هم آلودگی هوا توسط فیلتر هوا گرفته شده و سپس هوای تمیز وارد می‌شود.

با بزرگ‌شدن شهرها و زياد شدن آلودگي‌هاي مختلف و از طرفي حساس بودن قطعات مكانيكي موتور در حين كار، نياز به وجود فيلتر هوا و ورود هواي بدون ناخالصي به محفظه احتراق بيشتر احساس مي‌شود. انواع آلودگي‌هاي محيطي مثل دود خروجي اگزوز وسايل نقليه احتراقي و يا گرد و غبار هوا در شهرها و همچنين دودهاي خروجي كارخانه  های صنعتي و ... همگی مواردی هستند که باید قبل از ورود به موتور گرفته شوند. به طور كلي ذرات وارد شده به فيلتر هوا قطرهاي مختلفي دارند و بين 0.1 ميكرون (گرده‌هاي كوچك ) تا 2 ميلي‌متر (ذرات شن مي‌توانند باشند كه تقريباً‌ 75‌درصد از ذرات داراي قطري بين 5 تا 100 ميكرون دارند. جرم موادي كه در فيلتر‌، طي زمان روشن بودن موتور به جا مي‌مانند به شرايط آب و هوايي كه خودرو در آن استفاده مي‌شود بستگي دارد. همچنین به کیفیت فیلتر نیز بستگی داشته که بسیار مهم است.

فيلتر هواي موتورهاي احتراق داخلي در واقع از ورود آلودگي‌هاي مضري كه سلامتي بعضي از قطعات مانند رينگ‌ها‌، ديواره سيلندرها و يا بلبرينگ‌ها را به خطر مي‌اندازد جلوگيري مي‌كند.

فیلترهوا بایستی به حد کافی آلودگی‌ها را جذب کند. اما نباید آنقدر مسدود شود که توان مکش موتور را کاهش دهد. برای محترق شدن یک لیتر سوخت در یک موتور درون‌سوز‌، 10 الی 12 هزار لیتر هوا از میان فیلتر هوا توسط موتور مکیده می‌شود. این مقدار زیادی هوا بوده که ذرات فراوان موجود در آن جذب فیلتر می‌شوند‌، به خصوص اگر خودرو در یک محیط آلوده یا  جاده‌های خاکی حرکت   کند.

در طراحي فيلتر هوا معمولاً با درنظر گرفتن شرايط اقتصادي و شرايط نگهداري خودرو ميزان جذب ذرات را براي آن تعيين مي‌كنند. براي مثال فيلتر‌هايي كه در خودروهاي جنگي به كار مي‌روند داراي عمر بالايي هستند زيرا زمان براي تعميرات و رسيدگي به آن كم است‌، امروزه با پيشرفت‌هايي كه انجام شده فيلتر‌هاي هوا مي‌توانند تا حدود 99.8‌درصد كل هواي وارد شده را در شرايط مناسب فيلترينگ كنند‌، براي تست فيلترهاي هوا آنها را تحت شرايط ديناميكي قرار مي‌دهند و مقاومت آنها را در مقابل سوراخ شدن و مواد شيميايي ويا عبور سريع جريان هاي مرطوب آزمايش ميكنند.، فيلتر هوا به مقدار اندكي سرعت ورود هوا به موتور را كم مي‌كند. در نتیجه فيلتر‌هايي بهتر هستند كه با كمترين افت دبي وردي هوا بيشترين فيلترينگ هوا را انجام دهند. انواع شكل هندسي فيلترها استوانه‌اي بود و در مدل‌هاي جديد تر از فيلتر‌هاي مستطيلي و مسطح استفاده مي‌شود‌، در تمام آنها لايه‌هاي تاخورده و صفحه‌بندي شده به كار رفته است تا بتواند در كوچكترين فضا بيشترين دريافت هوا را داشته باشد جنس آنها مي‌تواند از كاغذ يا فيبر سلولز با يك پوشش بيروني ويژه باشد.

البته در گذشته فیلترهای روغنی نیز در خودرو‌ها عمومیت داشت. در این فیلترها مقدار اندکی روغن موتور در محفظه فیلتر هوا ریخته می‌شد. فیلتر این خودرو‌ها مجموعه‌ای از سیم‌های فلزی باریک بود که در یک محفظه به هم فشرده شده بودند.

با روشن شدن موتور، هوایی که توسط یک لوله باریک از بالای کاربراتور به زیر محفظه فیلتر هوا می‌آمد باعث پخش شدن روغن در محیط می شد که در نهایت سیم‌های فلزی آغشته به روغن می‌توانستند ذرات معلق هوا را جذب کنند. نمونه‌ای از این فیلترها را می‌توان در پژو504 دید. زمان تعويض فيلتر به زمان توصيه شده توسط كارخانه بستگي دارد براي مثال در محصولات ايران خودرو و پژو زمان تعويض پس از طي 10 هزار كيلومتر است. در بعضي از خودروهاي خاص اين زمان به شش سال يا 40 هزار كيلومتر نيز مي‌رسد.

هامر را می‌توان از این دسته خودروها نامید که زمان رسیدگی به آن برای تعویض روغن یا فیلتر هوا بسیار طولانی است. البته همان‌گونه که در دفترچه راهنمای خودرو‌ها نیز توصیه شده است در صورتی که خودرو در محیط پر گرد و غبار حرکت می‌کند زمان تعویض  فیلتر   باید  کوتاه‌تر باشد.

امروزه به خاطر محدوديت‌هاي بسته‌بندي و درخواست بازار براي فيلترهاي كوچك‌تر و با كارآيي بالاتر رقابت و نوآوري در ساخت اين محصول زياد شده است و مي‌توان گفت از نيازمندي‌هاي مصرف‌كننده بالابردن زمان سرويس است‌. این کار سبب می‌شود تا فرد میل به تعویض بیشتری داشته برای انجام این کار زمان زیادی  صرف   نکند.

اکثر فیلتر‌های هوا از سلولز تغییر کرده (‌کاغذ‌) که با فیبر‌های مصنوعی ترکیب شده‌اند ساخته می‌شوند. آنها اکسید سیلیسیم و سایر ذرات آلوده را در خود جذب می‌کنند و این ذرات با بافت فیلتر ترکیب می‌شوند. نوعی فیلتر هوا ذرات آلوده 5 تا 6 میکرونی و بزرگتر را جذب نموده و همچنین قادر است 80 تا 90‌ درصد ذراتی که کوچکتر از 2 میکرون هستند را جذب خود نماید. بعضی از بهترین فیلترهای هوا می‌توانند تمامی ذرات 2 میکرونی و بزرگتر و اکثر ذرات یک میکرونی را در خود    نگه   دارند.

يكي از نوآوري‌هاي توليد در ساخت فيلتر استفاده از فيلترهايي با فيبر مصنوعي است. با ورود ذرات به داخل فيلتر ذرات در لايه‌‌هاي آخري گير كرده و با توجه به فضايي كه اشغال كرده‌اند به سرعت روزنه‌هاي هوا را مي‌بندند اما دراين فيلتر ذرات به دام افتاده طوري قرار مي‌گيرند كه قطرشان كم شده و چگالي آنها زياد مي‌شود و در نتيجه اجازه عبورهوا را بيشتر مي‌دهند‌. در این حالت حتی زمانی که عمر فیلتر رو به آخر است باز هم موتور می‌تواند به درستی تنفس کرده و بازده بالایی داشته باشد.

اثر الكتريسيته ساكن هم در فيلتر بايد وجود داشته باشد تا بتواند ذرات را بهتر به سطح جذب نمايد. امروزه فیلتر‌هایی با بار الکتریکی مثبت ذرات را به سمت خود کشانده و آنها را به دام می‌اندازند. ممكن است در يك تقسيم‌بندي فيلترها را به انواع عميق و سطحي نيز نام ببرند‌، فيلترهاي نوع عميق با نوع لايه‌بندي نا موازي كه دارند مي‌توانند ذرات بيشتري را به خود جذب كنند. این فیلترها از نظر هزینه تولید بالاتر از سایرین بوده و کمی گران‌تر هستند. به همین دلیل استفاده آنها نسبت به انواع دیگر کمتر است. اما اثر فیلترینگ آنها بسیار خوب بوده و بسیار موثر هستند.

تشخیص فیلتر آلوده

برای بررسی فیلتر ، درپوش محفظه آن را باز کنید (‌که با بست‌ها یا سایر اتصالات نگه داشته شده است). موقع باز کردن کمی دقت کنید تا برای بستن به مشکلی برنخورید. همچنین اتصال یا سیمی را جدا نکنید. سپس فیلتر را درآورده و در برابر تابش نور آفتاب‌ قرار دهید. اگر فیلتر خیلی تیره و پرتوهای عبوری از آن کم باشند‌، نشانه گرفتگی بیش از حد فیلتر است و باید آن را تعویض نمود.

با ضربه زدن به فیلتر بر روی یک سطح صاف و یا با استفاده از مکنده می‌توان اندکی عمر آن را تمدید کرد و با کاهش رسوبات قسمت‌های گرفته شده‌، تا حدی منافذ  آن قسمت‌ها را باز کرد. اگر دمنده هوا یا پمپ باد در اختیار دارید نیز می‌توانید با فشار باد گرفتگی و آلودگی‌های فیلتر را تا حد زیادی رفع کنید. انجام این کارها رسوبات سطحی را برطرف می‌کند ولی برای جداسازی ذراتی که با بافت فیلتر ترکیب شده‌اند‌، سودی ندارد.

هرگز فیلتر کاغذی خشک را نشویید‌، زیرا این کار سبب خرابی فیلتر می‌شود. انجام این کار کمی در عمر فیلتر موثر است.ولی در نهایت باید آن را تعویض کنید. توجه داشته باشید سوراخ کردن فیلتر کثیف برای بهبود جریان هوای آن، هر چند در کوتاه مدت می‌تواند تنفس موتور را بهتر کند اما ممکن است باعث عبور ذرات گرد و خاک شود که این امر در بلند مدت آسیب‌های جبران‌ناپذیری را به موتور وارد می‌کند.