Filter i usis zraka – AutopressHR

Filter/filtar zraka (od latinizma za filc kroz koji se procjeđivala voda, riječi koja je u latinski ušla iz germanskih jezika) sprječava zaštopavanja usisnih kanala ili mehanička oštećenja motora krutim česticama koje automobil može usisati svakodnevnom vožnjom: pijesak, šoder, kukci, lišće itd. Sadrži razne tekstilne materijale za filtraciju, a može biti u obliku panela ili npr. konusa, iz kojeg zrak kroz cijev/grlo filtra nastavlja kretanje u usisnu granu. Smještaj filtra obično osigurava da u motor ne dospije i voda. Česta prerada, radi dobivanja reskog zvuka usisa, a i uklanjanja restrikcija pa tako i povećanja izlazne snage motora, upravo je ugradnja drugog filtra zraka. Kako bi se ostvarili željeni efekti i istovremeno spriječile neželjene nuspojave, bitno je obratiti pozornost na geometriju filtra, smještaj filtra te usklađenost s ostatkom motora.

Geometrija
Neki su motori (većina novih, a kod starijih automobila, većina sportski orijentiranih ili jačih motora) projektirani tako da iskoriste povoljni efekt Helmholtzove rezonancije (kada puhnete preko grla flaše da bi “zapiskali”, izazivate oscilaciju određenog obujma zraka u grlu flaše; to je Helmholtzova rezonancija). Odtud i veza između glazbene i autoindustrije; oscilacije zraka koje možemo i čuti kao zvuk određene frekvencije služe i projektiranju motora, i glazbenih instrumenata. Možda je baš zato Yamaha, koja izrađuje oboje, razvijala za Toyotu glave motora. Ova se rezonancija može koristiti za ostvarivanje efekta prednabijanja tako da puls zraka dospije pred cilindar u trenutku otvaranja usisnih ventila. 

Frekvencije zvuka
Uz to, nekada se za izbjegavanje glasnog rezoniranja pri niskim ili srednjim okretajima (najčešći režim rada za svakodnevnu vožnju) u rub kućišta filtra zraka dodaje mala komora s materijalom koji je zvučni izolator, baš da poremeti harmonike koji rezultiraju neželjenom bukom koja “pritišće” uši. Zatim, bitan je presjek grla filtra, kako zbog dovoljnog promjera, tako i po sužavanju ili proširivanju, što može pomoći ubrzavanju ili usporavanju usisnog zraka, tj. povećavanju ili snižavanju statičkog tlaka usisnog zraka (Venturijev efekt, svojevrsna izvedenica Bernoullijevog principa).

Ram-air
Izravno na geometriju vezan je i efekt nabijanja zraka u motor (ram-air usis). Ovaj tip usisa koristi geometriju otvora na karoseriji te usisnih kanala kako bi se Venturijev efekt i Helmholtzova rezonancija iskoristili za “šopanje” zraka u cilindre. Novi filter ne smije onemogućiti ili geometrijom narušiti proračunati sustav.

Oblik grla filtra
Nakon prolaska kroz materijal filtra, zrak mora grlom filtra nastaviti prema cilindrima. Kako bi taj put bio što efikasniji, bez gubitaka zbog restriktivne geometrije, grlo filtra mora imati oblik trube s rubom koji je “zarolan”, valjkast. Istraživanja su pokazala kako takav oblik “smiruje” usisni zrak, najmanje potencira stvaranje nepoželjnih vrtloga pri ulazu i oko unutarnjih stijenki grla filtra te omogućuje korištenje punog presjeka grla, tj. cijevi kojom zrak nastavlja put u motor. Neki motori imaju vidljive “trubice” (eng. velocity stack), ali poželjno je i preko njih staviti filtre kako bi se motor zaštitio. Visina trubice, tj. duljina grla filtra modulira karakteristike usisnog vala zraka, a uglavnom se kraće koriste za višu snagu na visokim okretajima, a dulje za viši okretni moment na nižim okretajima. Na tom principu, variranjem duljine kanala ili preusmjeravanjem zraka među dva ili više kompleta kanala, djeluju varijabilne usisne grane.

Grijanje
Hladniji zrak je gušći po jedinici obujma, tj. sadrži više kisika (zadržimo se na svakodnevnim temperaturnim rasponima). Eliminacija kućišta filtra tako može imati nepovoljni efekt usisavanja vrućeg zraka ispod haube (topliji zrak koristi se u druge svrhe, ne za povećanje vršne snage motora, već pri hladnom startu ili regulaciji emisija plinova itd.) kojeg je zagrijao motor. Postoje toplinski štitevi, ili još bolje, nova kućišta koja osiguravaju dovod friškog, vanjskog zraka prema filtru.

Rad motora
Neki motori imaju senzor protoka zraka (eng. MAF, mass airflow sensor) smješten odmah iza filtra pa se taj senzor možda mora dodati na novi filter. Osim bogatijeg zvuka, na prosječnom cestovnom automobilu može se očekivati i nešto bolja reakcija na gas te mjerljivo, ali teško prepoznatljivo povećanje vršne snage motora. Efekt je izraženiji kod automobila kojima je usis restriktivan zbog jeftinije izrade ili davanja prioriteta zvučnoj izolaciji, no, kod novih automobila s elektronički kontroliranim gasom i zaklopkom gasa koja radi s odgodom (u odnosu na vozačevo korištenje pedale gasa) te brojnim senzorima za parametre rada motora, krajnja korist ovisi u većoj mjeri o usklađivanju s ostatkom elemenata motora.

I na koncu možemo reći kako će zbiljski efekti friziranja usisa, uključujući i odabir filtra zraka, varirati ovisno o motoru (od zapremine do turaže), ali nabrojani efekti svakako imaju kumulativni učinak pri optimizaciji rada motora, pogotovo uz druge preinake ili na sportskim i trkaćim automobilima.