Vzduchový filtr - podceňovaná součást motoru

Filtry vzduchu pro automobilní motory.

Strojnické konstrukce chrání se od škodlivého účinku prachu kryty, ucpávkami a jiným způsobem; hledíme zabrániti vniknutí prachu k součástkám, které se pohybují a po sobě trou. Při tom se zapomínalo, že je mnohem důležitější chrániti vnitřní orgány od účinku prachu, který se k nim dostává plynným prostředím, se kterým stroj pracuje. Typickým příkladem je spalovací motor.

Utěsnění klikové komory, rozvodu a pod. dálo se již při prvních pokročilejších konstrukcích, ale teprve později přišlo se na to, že vzduch, nassávaný do motoru, může svým přínosem prachu poškoditi stroj více než vnější vlivy prostředí.

U stabilních zařízení přikročilo se k filtraci vzduchu dosti brzo, ale tam, kde toho bylo nejvíce zapotřebí, u automobilů, se tato otázka zanedbávala. Nejdříve tuto otázku řešila země, která měla nejméně prachu na silnicích — Amerika.

Naše evropské a zvláště naše československé silnice způsobují úžasné spousty prachu a mohutné balonové pneumatiky nassávají uvolněný materiál silniční tou měrou, že za každým automobilem táhne se závoj prachu mnoho set metrů dlouhý. Jede-li několik vozů za sebou, nassávají motory karburátorem značné množství prachu, který jemným součástkám motoru nijak neprospívá. Nejjednodušší řešení a odpomoc jest ovšem bezprašná silnice, ale to bude asi dlouho naším ideálem se zřením na zkušenosti v Československu, kde se stav silnic zhoršuje den ode dne tak, že jízda automobilem stává se obtíží jezdcům i obyvatelstvu.

Co dovede způsobiti prach v nassávaném vzduchu, ukázaly nejdříve starší konstrukce velkých motorů na kychtové plyny, kde se působením prachu vyběhaly válce již za několik měsíců. Pro posouzení čistoty vzduchu je směrodatným množství prachu v 1 m³. Nečistý vzduch velkoměst mívá kolem 0,001 g prachu v 1 m³ vzduchu, v některých průmyslových odvětvích (na př. čistírny pytlů) má mnohem větší množství, na př. 0,1 až 0,2 g na 1 m³. Ale to vše je toliko zlomkem proti vzduchu našich silnic, kde možno konstatovati při častých jízdách (na př. v neděli) až přes 5 g prachu v 1 m³, a k tomu ještě je silniční prach povahy pro stroj velmi nebezpečné.

Podíváme-li se na mikrofotografie silničního prachu, vidíme ostrohranná tělíska, která mají právě takovou velikost, jaká se požaduje od velejemného smirku. Jejich původ je částečně vápencový, většinou však křemenový. Tento prach mísí se s olejem, usazeným na stěnách válce, čepů, vniká do kli- kové komory a tvoří s olejem velmi jemnou brusnou hmotu, která vyvolává na kovu rychlé opotřebení. Kdyby nebylo prachu na silnicích, vydržely by motory a součásti automobilů pětkrát až desetkrát tolik. Dnes musí se pístní kroužky vyměňovat po 1 až 2 letech, a válce se přebrušují v poměrně krátké době. Prachem zanáší se také ssací potrubí, směs prachu a oleje usazuje se na talířích i tyčkách ventilů a znečišťuje svíčky.

K tomu přistupuje toto paradoxon: na jedné straně obrábíme vnitřní části motoru nejpřesnějším broušením na speciálních strojích s nákladným kalibrovým zařízením, na druhé straně vysadí se pak tento jemný mechanismus působení tak hrubé nečistoty, jakou je silniční prach.

Zkouší-li se chemicky t. zv. karbon, t. j. usazenina na pístech, seznáme, že se skládá z valné části z minerálních hmot. Dříve se připisovalo rychlé opotřebení motoru vlivu velkých kluzných rychlostí ploch, ale pečlivě provedené zkoušky ukázaly, že by toto opotřebení bylo velmi malé, kdyby nebyl ve vzduchu prach. To ukazuje jasně diagram, v němž je nanášeno na svislou osu opotřebení v milimetrech, a to jednou (1) pro běh v čistém prostředí, po druhé (2) při přívodu prachu. Z diagramu je vidět, že opotřebení v čistém prostředí je mizivě malé. Z toho je viděti nutnost čištění nassávaného vzduchu. To se musí díti hlavně u motorů pluhů, traktorů a hospodářských speciálních strojů, ale bude dobře opatřiti filtry na vzduch i motory nákladních i osobních automobilů a motocyklů. Pracuje-li na př. motor traktoru plných 500 hodin, činí to při osmihodinové pracovní době denní asi 3 měsíce; pracuje-li motor bez filtru, seznáme, že na př. pístní kroužky původně 4½ mm tlusté sbrousí se na 1,42 mm, řezy kroužků (přeplátované) úplně zmizí a váha klesne ze 78,4 g na 29 g!

Dříve byl dosti rozšířený názor, odstraniti prach z motoru bohatým mazáním; zjistilo se, že se tím zlu neodpomůže. Velmi dobrý avšak drahý prostředek je časté vypouštění oleje u cirkulačního mazání, ale nejlepším prostředkem je čištění vzduchu filtry.

Vzdušní filtr nesmí klásti proudění vzduchu velký odpor, jinak působí pokles výkonnosti, jeho rozměry nesmí býti veliké, musí se dát snadno čistit a rozebrat. V průmyslu často používaných a osvědčených mokrých filtrů a srážedel prachu (scrubberů) nelze zde použiti; mají totiž nevýhodu, že se jimi váže jen určitý druh prachu a pro účely automobilní jsou nepohodlné.

Větší možnost použití poskytují mechanické filtry, při nichž se využívá k vyloučení prachu náhlé změny směru proudícího vzduchu neb odstředivé síly. Ale tyto filtry, třeba i větších rozměrů, nedávají někdy úplně vyčištěný vzduch. Velmi účinné jsou filtry, kde se vzduch prossává suknem, vatou, plstí a hedvábným mlynářským platénkem, ale jsou choulostivé a vyžadují časté výměny vložek.

Velmi dobré jsou filtry s velkým vnitřním povrchem, potaženým olejovou vrstvou; osvědčily se již v ostatním průmyslu. Jejich princip je tento: vzduch vede se v četných ostrých záhybech kolem sítí a plechů, potažených olejem. Náhlá změna směru vyvolá v částicích prachových odstředivou sílu, jejímž účinkem jsou tyto částice vrženy na lepkavou stěnu a tam zadrženy. Aby tento filtr zůstal delší dobu účinný, musí míti velkou vnitřní plochu a pokud možno mnoho směrových změn. Takový filtr musí míti prostor, kde se uvolněný prach sám hromadí, a vložky musí se dáti snadno vyměňovati. Kovové hobliny, třísky a pletivo se přes očekávání příliš neosvědčily. Dobře se osvědčily filtry, sestavené na způsob odlučovadel dehtu u motorů na nassávaný plyn, kde je řada plechových prstenců nad sebou.

Filtr této konstrukce je montován na př. na Borsigově traktoru, kde jest uložen nad kapotou motoru. U traktorů hledíme uložiti tento filtr pokud možno vysoko, neboť čím vyšší je poloha, tím méně prachu vzduch obsahuje.

Dnes se pomýšlí na vzdušní filtr již při konstrukci motoru a mnohé stroje jsou jím již opatřeny; v obr. 4. je speciální mřížkový filtr vložkový, určený k osobnímu automobilu »Audi« (německá značka). Motor nassává vzduch klikovou komorou; chladí se tak olej a zároveň se získá místo pro vložení filtrační vložky, která se vkládá do prohlubně v klikové komoře. Tato prohlubeň jest ovšem od ostatního obsahu klikové komory oddělena.

Konstrukcí filtrů zabývají se též speciální továrny, které dodávají filtry k dodatečné montáži. V obr. 5. je takový filtr montován u osobního vozu; nasadí se prostě na ústí karburátoru. Na obr. 6. je podobný filtr, použitý při motoru známého modelu motocyklu »D K W«.

Upotřebení těchto filtrů se vždy vyplatí, neboť se zmenší nejen výlohy za opotřebené součásti, ale také čas a výdaj za montáž. Proto měla by býti těmito filtry opatřena všechna vozidla se spalovacím motorem, pohybující se po silnicích.