Чистая эволюция

Казалось бы, конструкция автомобильных фильтров крайне проста и незатейлива. Покупая перед очередным техобслуживанием эти копеечные расходники, мало кто серьезно задумывается об их влиянии на ресурс и работу современного двигателя. Желая разобраться в тонкостях производства, я отправился на немецкий завод фильтров Mann+Hummel

Сейчас уже сложно судить, кого можно считать изобретателем первого автомобильного фильтра. На заре развития производства механизмов, требующих системы смазки, фильтрующие элементы так или иначе были необходимы — каждый справлялся с этой проблемой как мог. Первые двигатели внутреннего сгорания вовсе не имели системы фильтрации: на моторах попросту не было привычной нам системы смазки с наполняемым картером, а масло в подшипники сначала стекало самотеком из специальных резервуаров, а затем — на землю. Тут вам не до фильтрации!

Для крупных производителей фильтров разрабатывается свой состав бумаги

Позднее появился способ разбрызгивания, когда, к примеру, масло посредством маховика подавалось вверх, к подшипникам распредвала, а затем стекало в емкости под шатунами. Но уже тогда необходимость в очистке была понятна: внешними «загрязнителями»  были попадающие в систему грязь, пыль и вода, а внутренними — продукты износа деталей двигателя и частицы нагара. Первый патент на масляный фильтр получил американец Эрнест Джон Свитленд в январе 1922 года. Но его фильтр, хоть и был внешне похож на современный, был далек от идеала. Запатентованный фильтрующий элемент был неполнопоточным: лишь 10 % масла просачивалось через пластины, обтянутые тканью, оставляя на ее поверхности примеси и частицы. Вода, как наиболее тяжелая жидкость, скапливалась на дне корпуса фильтра (ее можно было слить через краник), остальная же часть масла проходила через перепускной клапан обратно в систему. Полноценные полнопоточные фильтры стали устанавливаться на автомобили лишь ближе к середине ХХ века: сначала система смазки очищалась посредством двух фильтров (грубой и тонкой очистки), а уже в начале 1960-х появились более привычные нам одноразовые фильтры. На данный момент масляные фильтрующие элементы пришли к относительному однообразию: в большинстве случаев это либо классические фильтры Spin-on в металлическом корпусе, либо сменные картриджные элементы. И основная борьба между конкурентами, помимо общего качества продукции, сводится к разному качеству фильтровальной бумаги. А это целая наука! Представители Mann+Hummel часто упоминают о распространенных заблуждениях, касающихся этой темы: люди, покупая фильтры для своего автомобиля, чаще всего руководствуются ценой изделия. Объясняют такие решения тем, что изготовителей фильтровальной бумаги можно пересчитать по пальцам: если везде используется одни и те же материалы, зачем платить больше? Не все так просто. Взять, к примеру, ведущих производителей Ahlstrom, Hollingsworth или Neenah Gessner: да, бумага с этого производства может использоваться как в дешевых фильтрах, так и в дорогих. Но для каждого производителя используются совершенно разные «ингредиенты», влияющие на качество бумаги: состав смеси древесин разных пород, количество и тип синтетического волокна, рецептура химических смол, время и температура сушки и т. д. Изготовители бюджетных фильтров приобретают самые простые решения, а ведущие производители используют «свою» фильтровальную бумагу. «В следующий раз, когда вы услышите от продавцов дешевых фильтров, что в предлагаемых ими изделиях применяется такая же бумага, как в Mann-Filter, предложите им использовать картон вместо туалетной бумаги, аргументируя это тем, что производитель тот же», — комментирует Андрей Алексюк, руководитель отдела маркетинга Mann+Hummel.

В воздушных фильтрах применяется кокосовый уголь: он поглощает большее количество вредных примесей. По этой причине его часто применяют для фильтров в противогазах

Именно качество материалов в итоге влияет на цену изделия: более 80 % цены фильтра составляют стоимость исходных материалов (сталь, уплотнения, фильтровальный материал и т. д.) и стоимость технологии изготовления. На излюбленный вопрос журналистов, чем отличаются фильтры, поставляемые на OEM (стандартную комплектацию) и афтемаркет, представители Mann твердо отвечают: «Ничем. Разделение конвейера под сборку фильтров на два сегмента только увеличит конечную стоимость изделия».

Завод в Людвигсбурге также занимается разработкой и изготовлением корпусов воздушных и масляных фильтров

Изменились ли масляные фильтры за последнее двадцатилетие? Если говорить о традиционных Spin-on, то, пожалуй, перемены затронули в основном состав бумаги, на смену которой постепенно приходит синтетика. Дело в том, что современные моторы с каждым годом предъявляют новые требования к материалу фильтров: порог фильтрации в 2 мкм на многих моторах ужесточен до 1 мкм. То есть фильтр должен задерживать частицы вдвое меньшего размера, притом что грязеемкость материала также должна увеличиться — нередки случаи, когда срок замены масла на современных двигателях увеличивается вдвое, до 20–30 тыс. км. Другая беда для производителей фильтрующих элементов — возросшая рабочая температура, порой достигающая 110–120°C. Традиционная бумага не в состоянии выдержать такой нагрузки, в отличие от более сложной и дорогой в производстве синтетики.

В производстве корпусов масляных фильтров за последние годы мало что изменилось: после штамповки корпусов на них с обеих сторон наносят антикоррозионное покрытие и дополнительно окрашивают снаружи

Поэтому к испытаниям продукции в лаборатории в Людвигсбурге подходят щепетильно: фильтры здесь проверяют на прочность при давлении, в 4 раза превосходящем рабочее. Есть и морозильные камеры: при 40-градусном морозе масляный фильтр должен без проблем пропускать масло, правда его почему-то не охлаждают. Еще интереснее испытывают воздушные фильтры, которые погружают в установку, через которую под давлением пропускают «специальную» пыль, привезенную из Аризоны (только там она имеет подходящий состав). Принцип опыта предельно прост: известна масса пыли «на входе» и «на выходе». Чем больше пыли осталось в фильтре, тем он эффективнее. При этом контролируется его пропускная способность: если давление падает на 20 миллибар, значит он забился. Чтобы этого избежать, применяют принцип глубинного фильтрования. Это позволяет фильтру, который уже впитал определенную «дозу» загрязнений, продолжать очищать с прежней эффективностью и пропускной способностью. Это достигается за счет объемной структуры фильтровального полотна, изготовленного из смеси разных сортов древесины, в которую добавляют специальные синтетические волокна и пропитывают специальными смолами. Частицы, в этом случае прочно удерживаются внутри материала, изъять их, например сжатым воздухом из компрессора, уже невозможно.

После пропитки бумаги полимерным составом проверяют ее огнеупорные свойства

Производители фильтров Mann часто сетуют на то, что воздушным фильтрам уделяют меньшее внимание, нежели масляным. Одно из распространенных заблуждений: «Качественным должен быть только масляный, а воздушный — самым дешевым, ведь на работу двигателя он никак не влияет». Все связано опять-таки с современным двигателестроением. Как известно, моторы с каждым годом становятся мощнее, а вслед за мощностью растет и потребление воздуха (в среднем через современный фильтр проходит в два раза больше воздуха, чем 15–20 лет назад). Плюс ко всему материалы поршневой группы все чаще изготавливаются из алюминиевых сплавов, которые легче повреждаются частицами пыли, что влечет за собой дорогостоящий ремонт. Не стоит забывать о качественных материалах уплотнения фильтра. Если в каком-то месте эластичный корпус «проседает», то весь воздушный поток в этом случае проходит мимо фильтрующего элемента. Здесь играет роль каждая мелочь: качественная бумага с правильным гофрированием, надежные влагостойкие клеи и пропитки. Поэтому ни в коем случае нельзя покупать фильтр неизвестной или сомнительной марки, и уж тем более — подбирать его по размеру.

На заводе налажено производство корпусов впускных коллекторов, разработанных совместно с заказчиками

Надежные клеевые составы должны обеспечивать стопроцентную герметичность

На «гармошку» воздушного фильтра в целях ее упрочнения наносят полимерную решетку

Процесс соединения корпуса с фильтрующим элементом