MAXIMALE LUCHTZUIVERING ESSENTIEEL IN MOTORTECHNOLOGIE

Luchtfilters helpen onheil vermijden

Voor een verbrandingsmotor is luchtfiltering even belangrijk als de longen voor mens en dier. Bij een onderhoud geniet die luchtzuivering echter niet altijd de aandacht die ze vraagt. Een met vuile lucht beademde motor kan leiden tot drie weinig rooskleurige consequenties: minder motorvermogen en meer pollutie, een slechte motorrespons met een stijgend brandstofverbruik en de onvermijdelijke toenemende kans op motorschade. Een preventief onderhoud van de luchtfiltering is dus ten zeerste aan te raden.

MAXIMALE ZUIVERING, MINIMALE LUCHTSTROOMHINDER

Propere lucht in de verbrandingskamer voorkomt motorschade, maar zorgt tevens voor een lager brandstofverbruik, meer optimale verbranding en een gereduceerde uitstoot. Een kwalitatieve luchtfiltering is dus onontbeerlijk en de zuivere lucht zal
gezien de evolutie die de hedendaagse, naar minimale uitstoot neigende motortechniek kende en beslist nog zal kennen
nog gewichtiger worden. Het filteren van vervuilde deeltjes (tot kleiner dan 0,6 µm), het verwijderen van stof, roet, pollen, haartjes en andere onzuiverheden ... het is technisch allemaal best realiseerbaar. Maar er hoort daar een bedenking bij: hoe 'fijnmaziger' de filter, hoe groter de kans op een stijgende luchtstroomweerstand in de inlaatinfrastructuur.

Gedirigeerde luchtstroom

Om de omgevingslucht te zuiveren, wordt de luchtstroom door een filterelement geleid dat tussen de luchtinlaat en de cilinders zit. Het gebruikte filtermedium is afhankelijk van de gewenste filterefficiëntie en de beschikbare ruimte. De hoeveelheid vuile lucht die in deze opstelling door het filtermedium gejaagd wordt, kan gereduceerd worden door in de filterbehuizing achtereenvolgende filterfases te introduceren of door de richting waarin de luchtstroom door het filtermedium gezogen wordt, in bepaalde richtingen te dirigeren.

LASTIG GEVECHT

De strijd tegen gecontamineerde lucht blijft moeilijk. Luchtfilters moeten compact zijn, alsmaar kundiger filteren en langer meegaan. Anderzijds moeten motoren efficiënter worden, wat zo leert de downsizehype doorgaans neerkomt op meer lucht in de cilinders. In tijden waarin langere onderhoudsintervallen in trek zijn, betekent meer lucht onvermijdelijk een toename van het gefilterde vuil. Dat betekent dus vlugger verzadigde filters, waardoor de luchtstroomweerstand dan weer sneller de hoogte zal ingaan. Komt daarbij dat motorfabrikanten voortdurend strengere toleranties hanteren. Daardoor moet de luchtfilter nog secuurder te werk gaan, zodat er alsmaar minder vervuilde lucht in de naar veel adem snakkende cilinders terechtkomt.

Plaatsgebrek

Niet enkel in het krapper wordende motorcompartiment van de personenwagen rest er alsmaar minder ruimte om royaal bemeten luchtfilters te huisvesten. Ook in trucks, bussen, tractoren of bulldozers wordt er alsmaar minder ruimte voorzien voor de 'afdeling luchtzuivering'. Dat leidde alvast tot de ontwikkeling van compacte filterelementen
uit het oogpunt van de (filter)oppervlaktevergroting met honingraatfiltermateriaal dat niet gevouwen wordt, maar gewikkeld. Om het filteroppervlak te maximaliseren, laat men in het geval van die gewikkelde filters de lucht soms aanstromen door een van de twee vlakke uiteinden.

15.000 LITER EN SLECHTS 200 GRAM

Het is interessant om te weten dat een verbrandingsmotor
afhankelijk van de toegevoegde brandstofsoort, zijn cilinderinhoud, atmosferische of drukgeladen beademing en motorbelasting
van 200 m³ tot meer dan 500 m³ aan lucht per uur door het luchtfilter in zijn hongerige cilinders zuigt. Ruw geschat zou er voor elke 5 liter fossiele brandstof die verbrand wordt, 10.000 tot 15.000 liter zuiver gefilterde lucht in de cilinders moeten. Dat zijn gigantische hoeveelheden die uit de atmosfeer gezogen worden. Die lucht bevat veel vuil, roet en stof die indien mee in de cilinders nefast zijn voor de levensduur van essentiële interne motoronderdelen. Niet of slecht gefilterde lucht kan dus chaos veroorzaken, want een
in verhouding tot de aangezogen hoeveelheid lucht zeer kleine dosis vuil (slechts 200 g) volstaat om een moderne verbrandingsmotor in de vernieling te draaien.

Geluidsdemping en vochtwering

Het zuiveren van lucht is de hoofdbetrachting in het hoofdstuk luchtfiltering waar we met nog andere functies geconfronteerd worden. De filterbehuizing moet niet enkel het filterelement huisvesten. Het is doorgaans zo berekend dat het de heftige aanzuiggeluiden selectief kan dempen. Bovendien verhindert die behuizing de
voor een motor al even desastreuze toevoer van eventueel water of vocht. Voor trucks en commerciële voertuigen worden er filterbehuizingen ontworpen die in de eerste plaats de toevoer van water beletten en vervolgens de luchtstroom naar de filter dirigeren. In moderne motoren raakt de luchtfiltering nauwer betrokken bij de emissiecontrole of de optimalisatie van de verbranding. De filter en de filterbehuizing kunnen bovendien ontworpen of getuned worden om een minimaal vermogensverlies. Binnen het kader van de temperatuurcontrole (inlaatlucht) kan de behuizing ook uitgerust worden met sensoren en regelkleppen.

TRIFUNCTIONEEL

Het filteren van lucht verloopt trifunctioneel.

Traagheid

De aangezogen lucht stroomt voorbij de filtervezels en de zwaarste verontreinigende deeltjes kunnen door hun traagheid (eerste functie) de baan van de luchtstroom niet volgen, waardoor ze tegen de vezels botsen.

Blokkeren

Lichtere stofdeeltjes volgen de baan wel, maar raken vast. Dat is meteen de tweede functie van de luchtfilter: het blokkeren van de lichtere stofpartikels.

Diffusie

De kleinste deeltjes zullen door een toevallige samenloop van bewegingen en krachten eveneens afwijken van de door de luchtstroom gevolgde baan en zullen met de filtervezels in aanraking komen. Het toevallig opvangen van deeltjes noemt men diffusiefiltering. Door het filtermateriaal meer diepte en dunnere vezels te bezorgen, wordt het bewuste diffusietoeval een technologisch handje geholpen.

GOED EN SLECHT NIEUWS

Luchtfiltering door traagheid, blokkering en diffusie leveren in de praktijk goed en slecht nieuws op. Positief is dat niet enkel de filtervezels, maar na enige tijd ook het opgevangen vuil nieuw aangezogen vuilsubstanties zal opnemen. Daardoor is het mogelijk dat een nieuwe filter minder efficiënt functioneert dan een filter die er al enkele uren luchtzuiverende praktijk op heeft zitten. Minder positief is wel dat de filter alsmaar meer vuil absorbeert, waardoor ook de weerstand tegen de luchtstroom verhoogt en het drukverlies van de inlaatlucht zal toenemen.

MATERIAALKEUZES

Tot dusver werd het duidelijk dat de degelijkheid van een luchtfiltering in sterke mate bepaald wordt door de materiaalkeuzes bij het samenstellen van de filterelementen. Om aan de toenemende eisen te voldoen, wordt bij veel filters het traditionele cellulosefiltermateriaal vervangen door een nieuwsoortige, synthetische materie die veel dunnere en een groter aantal vezels hebben. Synthetische materialen ook waarvan de dichtheid toeneemt vanaf de (lucht)toevoerkant.

CYCLOONFILTERING

Aan de toevoerkant van het filtermateriaal met een variërende dichtheid vertonen de vezels een eerder open structuur. In deze omgeving kan de filter dus meer onzuiverheden opvangen. Hoe dichter men bij de kern van het filtermateriaal komt, hoe fijner de structuur wordt. En die fijne structuur kan dan weer als een fijnfiltratie fungeren. Waardoor het filtermateriaal met een variërende dichtheid ons brengt tot een stapsgewijze filtratie door beginnend aan de buitenzijde eerst de grofste vuiligheid en vervolgens de fijnste verontreinigingen te filteren. Een stappenfiltratie gebeurt alvast in cycloonfilters. Daarin laat men de aangezogen lucht eerst rondwervelen rond het filterelement. De zwaardere vervuilende deeltjes worden zo meteen naar de buitenkant geslingerd en vervolgens onmiddellijk afgevoerd. Daarna moet (volgens de filterfabrikanten) nog slechts 15% van de vervuilde lucht door de filter gezuiverd worden.

ONDERHOUD

De stappenfiltratie, zoals daarnet toegelicht, mag niet verward worden met de single- of two-stage aircleaners die sommige fabrikanten in hun aanbod hebben.

Single-stage

Met de term 'single-stage' worden de luchtfilters aangeduid die bestemd zijn voor werkomgevingen met een (relatief) lage verontreiniging. Meer specifiek zijn dat de filters voor vrachtwagens, bussen of stationaire compressoren.

Two-stage

Two-stage aircleaners beogen dan weer het gebruik in een stofrijke omgeving. Voertuigen die daarvoor in aanmerking komen, zijn onder andere landbouwvoertuigen en bouwvoertuigen zoals bulldozers.

VERVANGING

Waarom vervangen?

De luchtfilter tijdig vervangen garandeert een behouden vermogensopbrengst en een gunstige brandstofeconomie. Een vuile of gesatureerde luchtfilter zorgt immers voor een drukverlies in de luchtinlaat. Dat uit zich in minder motorvermogen en als gevolg van de slechtere verbranding zal ook de pollutie verhogen. Met een verzadigde luchtfilter zal de motor minder consequent reageren op het gaspedaal en een gebrekkige motorbeademing (herinner u de cursussen uitlaatgasbehandeling) leidt tot een toenemende brandstofconsumptie. Uiteindelijk moeten we onthouden dat een minimale hoeveelheid stof al volstaat om het slijtagepercentage van de motor fors omhoog te jagen en onherstelbare schade te veroorzaken.

Wanneer vervangen?

Bij een lage gebruiksfrequentie toch minstens eenmaal per jaar. Bij een voor bedrijfswagens en bussen normale gebruiksfrequentie wordt aangeraden om dit belangrijke, luchtzuiverende onderdeel telkens te vervangen als het oliefilterende medium aan vervanging toe is. ?