Воздух, поступающий в цилиндры двигателя, обычно содержит большее или меньшее количество пыли.
Количество пыли в воздухе зависит от состава почвы, климатических, метеорологических условий и времени года. В городах 1 м3 воздуха содержит обычно от 0,001 до 0,003 г пыли. При движении же автомобиля по пыльным грунтовым дорогам количество пыли, попадающей в двигатель, может достигнуть (без очистки) 0,1 г и более на 1 м3 воздуха.
При движении автомобиля ГАЗ-51 со средней скоростью в его двигатель проходит от 1 до 2 м3 воздуха в минуту.
Следовательно, при движении по пыльной дороге за каждые 100 км пути в двигатель может попасть до 30 г пыли. Пыль, состоящая главным образом из твердых частиц, ускоряет износ деталей двигателя.
Вследствие этого на все современные автомобильные двигатели устанавливают воздухоочистители.
Экспериментальные данные показывают, что воздухоочиститель хорошей конструкции при правильном обслуживании снижает износы деталей двигателя при работе автомобиля в обычных условиях на 15—20%, а в условиях сильной запыленности в 1,5—2 раза и более.
Поступление воздуха в двигатель сопровождается шумом. При работе двигателя с малыми открытиями дросселя шум возникает вследствие движения воздуха с большой скоростью через щель между дросселем и стенками смесительной камеры. Этот шум представляет собой звуковые колебания высокой частоты и воспринимается как свист или шипение высокого тона.
При больших открытиях дросселя источником шума является воздух, проходящий с большой скоростью между впускным клапаном и его седлом во время такта впуска. Однако вследствие того, что впуск в двигатель совершается либо с интервалами, либо периодически ослабевая и усиливаясь (в многоцилиндровых двигателях), дополнительно возникают колебания воздуха низкой частоты. В целом шум впуска при работе двигателя с большим открытием дросселя воспринимается как гудение.
Для устранения шума некоторые двигатели (преимущественно легковых автомобилей) снабжают глушителями шума впуска.
Иногда глушители шума впуска конструктивно объединяют с воздухоочистителями.
Воздухоочистители. Различают четыре основных типа воздухоочистителей: инерционные; со сменным фильтрующим элементом; инерционно-масляные; с сухой фильтрующей перегородкой. Кроме того, могут быть комбинированные воздухоочистители, сочетающие в себе любые из названных выше типов.
Наиболее распространены в двигателях отечественных автомобилей инерционно-масляные воздухоочистители. Они основаны на свойстве крупных частиц пыли продолжать движение в прежнем направлении при изменении направления потока воздуха и свойстве сетки, смоченной маслом, задерживать на себе мелкие частицы пыли.
Воздухоочиститель двигателя автомобиля ГАЗ-51А с помощью патрубка 8 (рис. 140) крепят на входном патрубке карбюратора. Корпус воздухоочистителя и крышка соединены с патрубком 8 при помощи стяжного винта 5, один конец которого приварен к поперечной пластинке в патрубке 8, и барашковой гайки 6.
В корпусе воздухоочистителя имеется ванна 7 для масла, а над ней расположен маслоуспокоитель 10.
При работе двигателя воздух поступает в щель между корпусом и крышкой и направляется вниз по зазору между стенкой корпуса и цилиндрической частью крышки. Дойдя до низа цилиндрической части, воздух резко меняет направление движения, а наиболее крупные частицы пыли, двигаясь по инерции в прежнем направлении, попадают в масло. Поднявшись кверху, воздух проходит через фильтрующий элемент 3, имеющий набивку из капроновой щетины. Фильтрующий элемент задерживает частицы масла, увлеченные из масляной ванны, и оставшиеся частицы пыли. Очищенный воздух по патрубку 8 поступает в карбюратор. Масло вместе с задержанной пылью стекает с сетки фильтра в ванну для масла. Вся пыль, задержанная воздушным фильтром, оседает на дне масляной ванны.
С воздухоочистителем соединена система вентиляции картера двигателя. К патрубку 9 посредством прорезиненного шланга присоединен вытяжной трубопровод, в который картерные газы поступают из клапанной коробки двигателя. К патрубку 4 присоединен приточный трубопровод, соединенный с маслоналивным патрубком.
Поступление газов из картера через патрубок 9 вытяжной трубки происходит под действием разрежения, возникающего в патрубке 8. Газы из картера по патрубку 9 поступают в нижнюю полость воздухоочистителя, имеющую сравнительно большой объем, вследствие чего происходит резкое уменьшение их скорости и осаждение масла, которое стекает по тому же патрубку 9 в картер двигателя. Газы из картера, освобожденные от масла, проходят в карбюратор, где смешиваются с горючей смесью.
Отвод газов из картера двигателя приводит к появлению в нем разрежения, под действием которого свежий воздух, прошедший через фильтрующий элемент 5, поступает через патрубок 4 в картер двигателя.
Воздухоочиститель такого типа продолжает удовлетворительно очищать воздух до тех пор, пока в масляной ванне имеется достаточно масла и набивка фильтрующего элемента смачивается им. Одновременно при движении воздуха через фильтрующий элемент несколько уменьшается шум впуска.
Воздухоочиститель ВМ-16 двигателя ЗИЛ-130 (рис. 141) состоит из четырех основных частей: масляной ванны 2, фильтрующего элемента 6, патрубка 1 и переходника 11.
Фильтрующий элемент 6 — неразборной конструкции, содержит набивку из капроновой щетины. Корпус фильтрующего элемента снизу и сверху имеет большие отверстия для прохода воздуха. Сбоку элемента устроен патрубок 12 для подачи очищенного воздуха в компрессор пневматической тормозной системы автомобиля.
Корпус масляной ванны снабжен отражателем 3. Нижняя часть ванны заполнена маслом до соответствующих отметок, выштампованных на стенке ванны.
Патрубок 1 служит для установки воздухоочистителя на карбюраторе. С помощью переходника 11 воздухоочиститель соединяется с отверстием в воздушном канале капота двигателя. Основные части воздухоочистителя соединяются стяжным винтом 7, барашковой гайкой 8 и винтом 9 с барашком. Для уплотнения разъемов проложены три прокладки 4, 5 и 10.
Воздухоочиститель на автомобиле соединен с помощью резинового гофрированного патрубка с отверстием в воздушном канале капота (рис. 142). Канал имеет заслонку 5, которая может быть установлена в двух положениях: в одном случае воздух в двигатель забирается снаружи через прорези в капоте (рис. 142,с); в другом— из подкапотного пространства (рис. 142,б). Положение заслонки 5 устанавливают в соответствии с сезоном (сообразовываясь при этом с условиями эксплуатации автомобиля).
Воздух во время работы двигателя проходит через кольцевую щель 13 между наружной стенкой фильтрующего элемента 6 (см. рис. 141) и корпусом 15, после чего проходит через набивку фильтрующего элемента 6 и по центральному каналу попадает во входной патрубок карбюратора.
Очистка воздуха от пыли происходит дважды: первый раз при перемене направления его движения, перед входом в фильтрующий элемент 6. Здесь наиболее тяжелые частицы, не успевая изменить направление движения, оседают на стенке ванны и отражателе 3.
Второй раз очистка воздуха происходит в фильтрующем элементе 6, где задерживаются более мелкие частицы. Набивка фильтрующего элемента смачивается маслом, которое уносится воздухом с поверхности отражателя 3.
При уменьшении расхода воздуха через воздухоочиститель масло стекает из фильтрующего элемента, унося задержанную пыль.
Излишки масла во время работы двигателя сгоняются потоком воздуха к щелевидным кольцевым окнам 14 и через них возвращаются в масляную ванну. Содержащаяся в масле пыль оседает на дне ванны.
Воздухоочиститель двигателя 3M3-53 (автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-66 и их модификаций) похож на воздухоочиститель ГАЗ-51 А, однако в некоторых деталях имеет много общего и с воздухоочистителем ВМ-16 двигателя ЗИЛ-130.
На двигателях автомобилей «Волга» устанавливаются также инерционно-масляные воздухоочистители (рис. 143). В нижней части воздухоочистителя (рис. 143,с) расположен глушитель шума впуска. Воздухоочиститель (рис. 143,б) укреплен на головке цилиндров и соединен с карбюратором с помощью короба-воздуховода, одновременно являющегося глушителем шума впуска.
На двигателе автомобиля «Москвич-412» устанавливают воздухоочистители двух типов — либо инерционно-масляный, либо со сменным сухим фильтрующим элементом. Воздухоочиститель укрепляется на карбюраторе при помощи центрового болта. В летнее время подача воздуха в воздухоочиститель осуществляется через горловину в передней части, в зимнее время через гофрированный шланг, открытый конец которого расположен около выпускного трубопровода. Благодаря этому в карбюратор попадает подогретый воздух, что улучшает смесеобразование и препятствует обледенению карбюратора.
Разновидностью воздухоочистителей с сухим фильтрующим элементом является воздухоочиститель двигателя ВАЗ-2101 (рис. 144) Он имеет два входных патрубка: для забора воздуха из подкапотного пространства (направленный к радиатору) и для забора подогретого о поверхность выпускного трубопровода воздуха. Изменение забора воздуха производится в зависимости от сезона поворотом крышки фильтрующего элемента до совмещения соответствующей цветной метки со стрелкой на патрубке.
Сменный фильтрующий элемент воздухоочистителя сделан из нетканого материала на основе синтетического волокна (первая ступень фильтрации) и фильтровального картона (вторая ступень). Воздухоочиститель имеет патрубки для присоединения шлангов вентиляции картера двигателя. К патрубку 7 (рис. 145) присоединяется шланг от сапуна, в котором имеется маслоотделитель. Через этот патрубок 7 картерные газы поступают при больших нагрузках двигателя, когда количество картерных газов велико. При работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках картерные газы поступают через патрубок 8, присоединенный к трубке на карбюраторе, связанной через золотниковое устройство с задроссельным пространством.
Поскольку система вентиляции картера создает в нем разрежение, то во избежание поступления в картер неочищенного воздуха предусмотрена система, через которую воздух поступает, пройдя фильтрующий элемент. Для этой цели в передней части воздухоочистителя имеется патрубок, связанный с полостью распределительного механизма двигателя.
Комбинированный воздухоочиститель двигателя ЗИЛ-375 производства Шадринского автоагрегатного завода, установленный на автомобиле Урал-375, имеет дополнительный эжекционный очиститель (рис. 146), который с помощью трубопровода соединен с инерционно-масляным воздухоочистителем.
Эжекционная часть работает следующим образом: воздух входит в отверстия 1 и проходит через ряд конусообразных вставок, представляющих собой инерционный пылеотделитель 2. Наиболее тяжелые частицы ныли попадают в трубу 3, которая заканчивается в выпускном трубопроводе двигателя. Конец трубы 3 направлен по ходу отработавших газов, вследствие чего в ней создается разрежение, отсасывающее пыль, которая выбрасывается наружу. Очищенный воздух через зазоры между конусами проходит в воздухопровод 4.