Φίλτρα PART III

Η φωλιά του φίλτρου

Το πρώτο τμήμα της εισαγωγής του κινητήρα περιλαμβάνει μία διάταξη που σκοπό έχει να «σπιτώσει» το φίλτρο αέρα και μέσω αυτού να καθαρίσει τον αέρα από τις «βρομιές» του: η διάταξη αυτή ονομάζεται φιλτροκούτι ή «παπάς» λόγω του μαύρου χρώματος του πλαστικού από το οποίο κατασκευάζεται. Συνήθως ο παπάς βρίσκεται πίσω από την μετόπη, δηλαδή μπροστά από το μοτέρ ή δίπλα στα φτερά. Ο αέρας φτάνει στον παπά μέσα από αγωγούς που φέρνουν φρέσκο αέρα από κάποιο σημείο του μπροστινού μέρους. Λέγοντας φρέσκο δεν εννοούμε αέρα θερμοκρασίας περιβάλλοντος, αλλά αέρα τουλάχιστον ψυχρότερο απ’ ό,τι αυτός του μέρους του μηχανοστασίου που βρίσκεται ο παπάς. Μόλις ο αέρας φτάσει στον παπά συναντά μπροστά του ένα «τείχος» που τον περιμένει πώς και πώς να τον απαλλάξει από την περιττή του σκόνη. Το τείχος αυτό είναι το «φίλτρο αέρα». Παλιότερα στην εποχή που κυριαρχούσαν τα καρμπιρατέρ, παπάς και φίλτρο είχαν σχήμα κυλινδρικό, αλλά σήμερα έχει κυριαρχήσει ο παπάς σχήματος παραλληλεπίπεδου, δηλαδή πολύ απλά σχήματος κουτιού. Το φίλτρο πλέον ακολουθεί το σχήμα της διατομής του παπά, είναι δηλαδή συνήθως παραλληλόγραμμο σε μαμά καταστάσεις, όπου και το φίλτρο αυτό ονομάζεται «επίπεδο». Υποχρέωση του παπά δεν είναι μόνο η συγκράτηση της σκόνης από το φίλτρο, αλλά και η μείωση του θορύβου της εισαγωγής που δεν είναι καθόλου αμελητέα μπροστά στη συνολική «ορχήστρα» του κινητήρα. Για τον σκοπό αυτό στο τμήμα αυτό της εισαγωγής υπάρχουν και τα λεγόμενα «αντηχεία» τα οποία αναιρούν τα κύματα του ήχου που δημιουργούν οι παλμοί εισαγωγής του αέρα.

Στο σχεδιασμό του φιλτροκουτιού από τους κατασκευαστές, δύο παράγοντες έχουν μεγάλη σημασία: ο διαθέσιμος χώρος και η ευκολία συντήρησης, δηλαδή θα πρέπει να είναι δυνατή η αντικατάσταση του φίλτρου χωρίς δυσκολία. Αυτή η πτυχή συνδέεται άμεσα με τις απαιτήσεις που αφορούν την αποτελεσματική στεγανοποίηση του φιλτροκουτιού. Τα περισσότερα φίλτρα αέρα έχουν στεγανοποιητικό περίβλημα πολυουρεθάνης (PUR). Οι μέγιστοι επιτρεπόμενοι ρυθμοί διαρροής αέρα σε πτώση πίεσης 20mbar είναι 50 cm3 ανά λεπτό για φορτηγά και 200 cm3 ανά λεπτό για αυτοκίνητα. Αυτά τα επίπεδα πρέπει να διατηρούνται υπό όλες τις συνθήκες λειτουργίας, δηλαδή σε θερμοκρασίες μεταξύ -40 και +100°C και υπό τυπικές δονήσεις-κραδασμούς που σχετίζονται με το όχημα με συχνότητα μεταξύ 20 και 250 Hz, στις οποίες αυτές δονήσεις αναπτύσσονται στιγμιαία ρυθμοί επιτάχυνσης έως και 15g παρακαλώ (1g=9,81m ανά s2).

Επιπλέον, ο σχεδιασμός του φιλτροκουτιού καθορίζεται ουσιαστικά από την απαίτηση για σταθερή ροή αέρα στο φίλτρο. Χρησιμοποιώντας μεθόδους υπολογιστικής ρευστομηχανικής (CFD), το φιλτροκούτι μπορεί να βελτιστοποιηθεί συστηματικά ως προς το σχήμα του και να διαμορφωθεί τεχνικά ώστε να προσαρμοστεί ως σχέδιο στον αναμενόμενο ρυθμό ροής εισερχόμενου αέρα.

Λόγω διαφορών στην κάθε πιθανή εφαρμογή/μηχανοστάσιο, τα μαμά φιλτροκούτια υποδιαιρούνται σε αυτά που σχεδιάζονται για επίπεδα φίλτρα και αυτά που σχεδιάζονται για κυλινδρικά. Στην πρώτη περίπτωση, δηλαδή των ορθογώνιων παραλληλόγραμμων φίλτρων -του τύπου δηλαδή που χρησιμοποιείται κατά κανόνα από το εργοστάσιο στα αυτοκίνητα- το στεγανοποιητικό περιφερειακό χειλάκι από πολυουρεθάνη του φίλτρου έρχεται και κουμπώνει σε μια αυλάκωση-πατούρα στο φιλτροκούτι και συσφίγγεται περαιτέρω για να στεγανοποιηθεί κατά την αξονική κατεύθυνση από το κάλυμμα του φιλτροκουτιού. Τα κυλινδρικά φίλτρα αέρα κυριαρχούν στο χώρο των επαγγελματικών οχημάτων λόγω των απλών ιδιοτήτων στεγανοποίησης στην ακτινική διεύθυνση και λόγω της μεγαλύτερης αντοχής τους σε σχέση με τα επίπεδα.

Όταν το όχημα κινείται σε κακές καιρικές συνθήκες, π.χ. έντονη βροχή ή χιόνι και ακόμη και όταν οδηγείται μέσα από ψιλόβροχο, το νερό μπορεί να διεισδύσει στο φιλτροκούτι μέσω του εισερχόμενου αέρα. Για να ελαχιστοποιηθεί ο όγκος του, τοποθετούνται διαχωριστές νερού στις σωληνώσεις εισαγωγής μπροστά/πριν από το φιλτροκούτι. Αυτά αποτελούνται από διαχωριστικά κολάρα, πλάκες διαφράγματος/baffle plates ή, εάν «επιτρέπεται» η σχετική πτώση πίεσης, κυκλώνες ή συστήματα κατά του χιονιού. Σε αυτό το σημείο, πρέπει να σημειωθεί ότι το φίλτρο αέρα δεν συγκρατεί επουδενί νερό: δεν είναι ούτε σχεδιασμένο να το κάνει ούτε μπορεί να το κάνει. Εάν το νερό φτάσει τόσο μακριά στην εισαγωγή ώστε να έρθει σε επαφή με το φίλτρο αέρα, τότε αυτό απλά θα το διαπεράσει προς την καθαρή του πλευρά και στην συνέχεια στον κινητήρα: για μικρές ποσότητες ποτέ κανείς δεν είπε όχι σε λίγο έκτακτο water injection, για μεγάλες ποσότητες χαιρετίστε την υδραυλική και αρχίστε τα τηλέφωνα στον παλιατζή για μεταχείρο μοτέρ.

Γάζα στο μοτέρ; Χτύπησε πολύ;

Ωραία η κουβέντα για τα μαμά φίλτρα και πώς τα σχεδιάζουν και αναπτύσσουν οι κατασκευαστές, αλλά εμείς γουστάρουμε παντού βελτίωση, ρε παιδί μου! Η δημοφιλέστερη κατηγορία βελτιωτικών («ελευθέρας ροής») φίλτρων είναι αυτή των φίλτρων στρωμάτων γάζας εμποτισμένα με ειδικό λάδι. Η λειτουργία του φιλτραρίσματος του αέρα από τα φίλτρα γάζας ξεφεύγει από την απλή κατακράτηση των σωματιδίων βάση του χωράς-δεν χωράς, όπως στα χάρτινα που είδαμε στο Part II. Η κατακράτηση των σωματιδίων γίνεται και εδώ με τρεις τρόπους: την αναχαίτιση (interception), την πρόσκρουση (impaction) και την διάχυση (diffusion).

Η πρώτη μέθοδος αναφέρεται στην προσκόλληση κάποιων εκ των σωματιδίων πάνω στο λάδι της γάζας καθώς αυτά ταξιδεύουν με το ρεύμα του αέρα γύρω από τις ίνες του φίλτρου. Η δεύτερη αφορά περισσότερο τα μεγαλύτερα και βαρύτερα σωματίδια. Η μεγαλύτερη αδράνεια τους επιτρέπει να παρεκτραπούν από το κυρίως ρεύμα αέρα και να μην ακολουθήσουν τον δρόμο γύρω από τις ίνες της γάζας. Συνεχίζουν ευθεία και συγκρούονται μετωπικά κατευθείαν πάνω στις ίνες. Η τρίτη μέθοδος, η διάχυση, είναι η σημαντικότερη και έχει να κάνει με τα πολύ μικρά σωματίδια. Λόγω του μεγέθους και της πολύ μικρής μάζας τους, στην κίνηση τους κυριαρχούν οι δυνάμεις συνοχής και όχι αδράνειας (πολύ μικρός αριθμός Reynolds για τους πολύ προχωρημένους).

Οι δυνάμεις συνοχής οφείλονται στην «τριβή» με άλλα σωματίδια της ροής είτε στην αλληλεπίδρασή τους με μόρια της ροής του αέρα. Αποτέλεσμα είναι η «άναρχη» κίνησή τους μέσα στο φίλτρο χωρίς να ακολουθούν την κύρια κατεύθυνση της ροής. Ενώ λοιπόν τα σωματίδια αυτά «τρέχουν» από εδώ και από εκεί χωρίς να …βλέπουν μπροστά τους, είναι σχεδόν σίγουρο πως σύντομα θα βρούνε τοίχο δηλαδή ίνα γάζας. Με την διάχυση είναι λοιπόν δυνατή η κατακράτηση σωματιδίων πολύ μικρότερων από τους πόρους των στρωμάτων γάζας. Με αυτόν τον τρόπο αλλάζει τελείως και ο τρόπος αποθήκευσης της σκόνης σε σχέση με τα χάρτινα φίλτρα. Ενώ τα τελευταία κρατάνε τη σκόνη κυρίως στην εξωτερική επιφάνειά τους, τα φίλτρα γάζας επιτυγχάνουν καλύτερο βαθμό εσωτερικής κατακράτησης, δηλαδή αποθήκευση και στα βαθύτερα στρώματα της μάζας τους. Εξαιτίας αυτής της πιο ευρύτερα κατανεμημένης κατακράτησης των σωματιδίων, τα φίλτρα γάζας πετυχαίνουν με ένα σμπάρο δύο τρυγόνια: διαθέτουν μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης σκόνης αλλά επηρεάζονται λιγότερο ως προς την αντίστασή τους στον αέρα καθώς παλιώνουν. Το τελευταίο οφείλεται στο ότι δεν υπάρχουν μικρές οπές που φράζονται εύκολα από σκόνη, όπως στα χάρτινα φίλτρα και έτσι ο αέρας ακόμα και μετά από πολλά km θα βρει κάποιον εύκολο δρόμο προς τη δόξα. Εξυπακούεται πως όλα τα παραπάνω ισχύουν για φίλτρα γάζας κάθε σχήματος, των χοανών συμπεριλαμβανομένων.

«Άφρισαν» από το κακό τους

Εκτός από τα φίλτρα γάζας στην aftermarket αγορά συναντά κανείς πολύ συχνά και τα φίλτρα αφρώδους πολυεστέρα. Αυτά ξεχωρίζουν αμέσως από τα φίλτρα γάζας ή χαρτιού, αφού δεν έχουν τις χαρακτηριστικές πτυχές των δύο προαναφερθεισών κατηγοριών, αλλά έχουν μια χαρακτηριστική μαλακή και ελαστική υφή. Αν τα παρατηρήσει κανείς από κοντά, θα δει ότι αποτελούνται από ένα μικροσκοπικό χωροδικτύωμα αφρώδους υφής, του οποίου οι πόροι μάλιστα δεν έχουν το ίδιο μέγεθος σε όλο το πάχος του φίλτρου. Το εξωτερικό τμήμα του «αφρού» είναι για το ξεχόνδρισμα, το μεσαίο για τα σωματίδια που μπορούν να προκαλέσουν βλάβες στον κινητήρα και το τρίτο για τα ακόμα μικρότερα σωματίδια. Το ειδικό προσκολλητικό λάδι υπάρχει και εδώ, ενώ το μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των φίλτρων είναι η πολύ μεγάλη χωρητικότητα κατακράτησης σκόνης, μεγαλύτερη κατά περίπτωση και από τα φίλτρα γάζας.

 

Αγώνες σε άσφαλτο, αλλά και χώμα

Όταν μιλάμε για «αγωνιάρικα», είναι αυτονόητο ότι δεν μας ενδιαφέρει το πόσα χιλιόμετρα θα αντέξει το φίλτρο χωρίς καθαρισμό, αλλά δίνουμε περισσότερη βάση στην καθ΄ αυτή ελαχιστοποίηση των απωλειών πίεσης από το φίλτρο. Μέσα σε μία ασφάλτινη πίστα μπορεί να μην υπάρχουν τα χώματα και η σκόνη που συναντάμε στον δρόμο, αλλά και εκεί υπάρχουν άλλου είδους «μπάζα». Μικρά θραύσματα από κάποια σύγκρουση ή από σκόνη που προέρχεται από την φθορά των slick ελαστικών των προπορευόμενων αυτοκινήτων και μπορεί εύκολα να καταστρέψει τα (πανάκριβα) κορυφαίων προδιαγραφών αγωνιστικά μοτέρ. Κανείς δεν ρισκάρει να τρέξει χωρίς φίλτρο...

Εκεί που το φίλτρο αέρα απολαμβάνει ακόμα μεγαλύτερης σημασίας στο πρόσωπό του είναι στους χωμάτινους αγώνες τόσο των χωμάτινων ράλι όσο και σε αγώνες του στιλ Paris-Dakar (πάλαι ποτέ), όπου οι ποσότητες άμμου που σηκώνονται δεν αφήνουν και πολλά περιθώρια για αστεία. Θα έχετε δει, για παράδειγμα, τις εισαγωγές αέρα των WRC, οι οποίες έχουν την είσοδό τους όσο ψηλότερα και απομακρυσμένα γίνεται από το μπροστινό μέρος ώστε να αποφευχθεί το ενδεχόμενο εισρόφησης «χοντράδων».

Ευκαιρίας δοθείσης, ας δούμε λίγο τι γίνεται και με τα υπερτροφοδοτούμενα από turbo ή μηχανικό υπερσυμπιεστή μοτέρ. Εκεί σε αντίθεση με τα ατμοσφαιρικά μοτέρ, το όποιο μικρό ή μεγάλο…πετραδάκι πριν τον κύλινδρο πρέπει να περάσει από φτερωτή που μπορεί εκείνη τη στιγμή να γυρνάει στις 150.000+rpm. Για να γίνει ζημιά στα ευαίσθητα πτερύγια του συμπιεστή υπό αυτές τις ταχύτητες περιστροφής δεν χρειάζεται να ρουφήξει κοτρόνα η εισαγωγή: ακόμα και ένα μικρότερο σωματίδιο που δεν γεμίζει το μάτι μπορεί να κάνει ζημιά. Φανταστείτε από εκεί και πέρα σπασμένα κομμάτια φτερωτής να βρεθούν να βολτάρουν μέσα στην εισαγωγή οδεύοντας ολοταχώς προς το πιστόνι. Θρίαμβος…

Η καθαριότητα είναι μισή …καρότσα

Το φίλτρο καθαρίζει τον αέρα αλλά κάποιος πρέπει να καθαρίσει και το φίλτρο, εφόσον πάντα μιλάμε για φίλτρο γάζας ή αφρώδους υλικού. Ναι, αυτοί είστε εσείς και για κακή μας τύχη εδώ δεν είναι ούτε Σκανδιναβία, που λόγω χιονιού έχουν να δουν χώμα από παιδιά, ούτε Γερμανία που τα έργα τελειώνουν με συνοπτικές διαδικασίες. Στην Ελλάδα, ανάμεσά μας καθημερινά κυκλοφορούν φορτηγά γεμάτα χώμα και χωρίς κάλυμμα προς κάποια οικοδομή ή έργο οδοποιίας. Επίσης οι μεγάλης εντάσεως αγέρες παρασύρουν μεγάλες ποσότητες σκόνης παντού και φυσικά και πάνω στο οδόστρωμα. Όλα τα παραπάνω πολύ απλά σημαίνουν πως στην Ελλάδα πρέπει δυστυχώς να μην αφήνουμε το aftermarket φίλτρο μας πολύ καιρό άπλυτο.

Έστω λοιπόν ότι μια μέρα ανοίγουμε το καπό και στην άκρη του σωλήνα εισαγωγής βλέπουμε ένα μαύρο πράγμα αγνώστου προελεύσεως. Αφού πέσουμε σε βαθιά σκέψη για ώρα παρατηρώντας το, ξαφνικά θυμόμαστε πως κάποτε εκεί βρισκόταν το ολοκαίνουριο φανταχτερού χρώματος φίλτρο ή φιλτροχοάνη μας. Ναι αυτή που κάποτε ορκιζόμασταν πως έδωσε +5 άλογα στο καμάρι μας, πλέον πηγαίνει χειρότερα από το μαμά. Αφού αφαιρέσουμε το φίλτρο μας από την εισαγωγή, έχουμε δύο επιλογές για να ξαναβρεί την υγεία του: είτε αγοράζουμε το κιτ καθαρισμού που προσφέρει ο κατασκευαστής είτε επιχειρούμε να συνθέσουμε το δικό μας «κιτ».

Η πρώτη λύση είναι ακριβότερη, αλλά είναι σίγουρο πως δεν θα κάνουμε κάτι τόσο λάθος ώστε να καταστρέψουμε το φίλτρο. Η δεύτερη λύση είναι η πλέον οικονομική και επιπλέον δίνει και την χαρά του «το έκανα με τα χεράκια μου». Αρχικά χρειαζόμαστε μια λεκάνη νερό και υγρό σαπούνι πιάτων. Με απαλές κινήσεις «βαπτίζουμε», ω σαν νονοί, το φίλτρο στην λεκάνη, ενώ αν πρόκειται για χοάνη, προσέχουμε η φορά του πλυσίματος να είναι από μέσα προς τα έξω. Αφού ξεβγάλουμε το φίλτρο από τα σαπούνια με σκέτο νερό και χωρίς πιεστικά μηχανήματα που μπορούν να χαλάσουν την πλέξη των ινών, αφήνουμε το φίλτρο να στεγνώσει σε φυσικό εξαερισμό και όχι με πιστολάκια κτλ. Εάν μετά το στέγνωμα το φίλτρο μας αποκτήσει χρώμα κοντά (ακριβώς το ίδιο αποκλείεται) σε αυτό της πρώτης του νιότης, τότε αφού το λαδώσουμε με ειδικό λάδι, μπορούμε να το τοποθετήσουμε στη φυσική του θέση. Το λάδωμα του φίλτρου θέλει πολύ ρέγουλο, αφού εάν το παρακάνουμε και σε απόδοση χάνουμε και κινδυνεύουμε να στάξει λάδι από την μέσα πλευρά του φίλτρου προς την εισαγωγή. Εάν αυτό συμβεί, τότε οι διάφοροι αισθητήρες της εισαγωγής πολύ πιθανόν να μην διαβάζουν σωστά. Έστω τώρα ότι μετά το πλύσιμο με σαπούνι το φίλτρο μας ακόμα έχει τα μαύρα του τα χάλια. Αυτό πολύ απλά σημαίνει πως είχε πάνω του και βρομιά μη διαλυτή στο συνδυασμό νερού και σαπουνιού, δηλαδή χρειαζόμαστε πιο δραστικά μέτρα. Η λύση πλέον λέγεται πλύσιμο με βενζίνη.

Ακολουθούμε την ίδια διαδικασία, αλλά μέσα στη λεκάνη έχουμε βενζίνη από κάποιο πρατήριο (οι βαριά άρρωστοι ας πάρουν 100άρα…). Δεν χρειάζεται φυσικά να πούμε πόσο προσεκτικοί πρέπει να είμαστε καθ’ όλη αυτή την διάρκεια, κρατώντας μακριά μας κάθε πιθανή πηγή σπίθας ή φωτιάς. Το πόσο συχνά πρέπει να γίνεται ο καθαρισμός αυτός εξαρτάται από το περιβάλλον που κυκλοφορεί το αυτοκίνητο και φυσικά από το είδος του φίλτρου. Ένας καλός μπούσουλας για τα ελληνικά δεδομένα ιπτάμενων σκουπιδιών είναι τα 10.000km. Φυσικά εάν χρησιμοποιούμε χάρτινο φίλτρο, πρέπει να το αλλάζουμε ακόμα συχνότερα από τα διαστήματα που προδιαγράφει ο κατασκευαστής για άλλες πιο «καθαρές» χώρες. 

 

Τελικά παίρνουμε άλογα;

Με την τοποθέτηση ενός καλοσχεδιασμένου ελεύθερου φίλτρου μπορούμε να δούμε στην συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων ποσοστό βελτίωσης της μέγιστης ισχύος μεταξύ 2-5%. Το ποσοστό αυτό εξαρτάται από το πόσο «πνιγμένο» είναι το εργοστασιακό φίλτρο που αντικαθιστάμε. Ένα aftermarket φίλτρο μάλιστα μπορεί να αποδώσει καλύτερα και από το εντελώς ανύπαρκτο φίλτρο. Με άλλα λόγια ένα aftermarket φίλτρο ελευθέρας ροής σε καλή κατάσταση δεν κόβει πίεση αρκετή ώστε να πούμε ότι μας στερεί από μετρήσιμη ισχύ, κάθε άλλο: το καλοσχεδιασμένο φίλτρο μπορεί να βελτιώσει τη ροή σε σχέση με την ίδια διάταξη εισαγωγής χωρίς καθόλου φίλτρο! Το συγκεκριμένο φίλτρο θα έχει λοιπόν μηδενική πτώση πίεσης; Όχι αυτό δεν θα μπορούσε ποτέ να συμβαίνει. Αυτό που δικαιολογεί το φαινόμενο είναι η μορφή της ροής στον σωλήνα εισαγωγής. Όταν αυτός εισέρχεται στον παπά, είναι σχετικά τυρβώδης, δηλαδή στροβιλίζεται άτακτα. Περνώντας μέσα από το φίλτρο η ροή τακτοποιείται (ευθυγραμμίζεται). Η τυρβώδης ροή συνεπάγεται μεγαλύτερες απώλειες από την στρωτή και κάπως έτσι λύνεται ο «γρίφος». Φυσικά αυτό εξαρτάται από την γεωμετρία της εισαγωγής και σε κάποιο άλλο αυτοκίνητο το φαινόμενο αντιστρέφεται οπότε μέσω της βελτιωτικής εμπειρίας ξέρουμε τι να κάνουμε και τι να αποφύγουμε. Η ιστορία δηλαδή είναι περισσότερο «trial and error», όπου δοκιμάζουμε διάφορα και ό,τι δουλεύει το κρατάμε. Γνωρίζουμε, ας πούμε, το γεγονός ότι κάποιες φιλτροχοάνες σε τουρμπάτα μοτέρ μπερδεύουν το Air Flow Meter και επομένως προχωράμε σε άλλες «πατέντες».

 

Αναθυμιάσεις!

Είναι όμως ο αέρας από την ατμόσφαιρα μέσω του φιλτροκουτιού ο μοναδικός αέρας που μπαίνει στον κινητήρα μας..; ΟΧΙ, πιο μεγάλο κι από του Μεταξά: εκτός από το φιλτράρισμα του αέρα εισαγωγής του κινητήρα, όλοι οι κινητήρες απαιτούν φιλτράρισμα και του αέρα που εξαερίζεται από τον στροφαλοθάλαμο.

Όταν ένας κινητήρας λειτουργεί, το λεγόμενο “blow-by” λαμβάνει χώρα, δηλαδή αέρια από τους κυλίνδρους ρέουν μέσα από τα διάκενα-ανοχές μεταξύ των εμβόλων και των τοιχωμάτων των κυλίνδρων στον στροφαλοθάλαμο. Εκτός από τα υπολείμματα καυσίμου και τα ενδιάμεσα και τελικά προϊόντα της διαδικασίας καύσης και την αιθάλη, αυτά τα αέρια περιέχουν μερικές φορές σημαντικές ποσότητες λαδιού κινητήρα. Σταγονίδια λαδιού, που αιωρούνται στα αέρια του blow-by, αποσπώνται από το φιλμ του λιπαντικού που προσκολλάται στα έμβολα και στα τοιχώματα των κυλίνδρων, στάζουν από τα περιστρεφόμενα μέρη του κινητήρα και το σύστημα ψύξης του κάτω μέρους του εμβόλου με μπεκ (όπου υπάρχει) και σχηματίζουν εξαιρετικά λεπτό σπρέι συμπύκνωσης που αποτελείται από ατμοποιημένο λάδι κινητήρα και υδρατμούς.

Στο παρελθόν (όσον αφορά τις εργοστασιακές διατάξεις, γιατί για τις μη-εργοστασιακές ακόμα ζει και βασιλεύει η εν λόγω...προσέγγιση), συνηθιζόταν να εξάγεται χονδροειδώς το λάδι από τα αέρια του blow-by με πολύ απλούς τρόπους και απλά στη συνέχεια να απελευθερώνεται όποια ποσότητα αναθυμιάσεων απέμενε στην ατμόσφαιρα μέσω μιας διάταξης «ανοιχτής αναπνοής», με άλλα λόγια από το γνωστό “φιλτράκι αναθυμιάσεων” (ναι, σε σένα μιλάω σαξοραλλίστα που δεν επιστρέφεις τις αναθυμιάσεις μέσα στη σκούπα ώστε να λιπάνεις και λίγο έδρες βαλβίδων). Σήμερα, αυτή η διάταξη -σε μαμά επίπεδο- πολύ απλά είναι απαγορευμένη από τις νόρμες παγκοσμίως, γεγονός που οδήγησε γενικότερα στην τρομερή εξέλιξη των συστημάτων PCV - Positive Crankcase Ventilation και όχι μόνο στο θέμα της φιλτράρισμα των αερίων του blow-by που μας ενδιαφέρει εμάς εδώ σήμερα.

Το θέμα των αναθυμιάσεων λαδιού από κάποιο χρονικό σημείο και μετά στην αυτοκινητοβιομηχανία λύθηκε με διατάξεις κλειστού κύκλου / «κλειστής αναπνοής», με τις οποίες οι αναθυμιάσεις επιστρέφουν στην περιοχή εισαγωγής του κινητήρα. Ωστόσο, η όποια περιεκτικότητα των αναθυμιάσεων σε λάδι και αιθάλη μπορεί να μολύνει το turbo από την πλευρά του συμπιεστή, τους MAF/MAP αισθητήρες στην εισαγωγή, το intercooler, τις έδρες των βαλβίδων και τελικά να φτάσει να επηρεάσει ακόμα και τους καταλύτες. Αυτή η (επι)μόλυνση μπορεί να επηρεάσει τόσο τη διαδικασία καύσης όσο και τις εκπομπές καυσαερίων, καθώς και να βλάψει τη λειτουργία και την μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα διαφόρων εξαρτημάτων. Εν τέλει, για να διασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη αξιόπιστη λειτουργία πολλών τύπων κινητήρων για ολοένα και πιο παρατεταμένες περιόδους λειτουργίας είναι απαραίτητο να διαχωρίζονται τα «παρείσακτα» στοιχεία από τα αέρια του blow-by.

Η μέση διάμετρος των σταγονιδίων λαδιού στα αέρια του blow-by είναι μόνο περίπου 0,9 μm. Ως αποτέλεσμα αυτού, μόνο συγκεκριμένες μέθοδοι μπορούν να είναι αποτελεσματικές για αποτελεσματικό φιλτράρισμα. Αυτές μπορεί να είναι οι λεγόμενοι διαχωριστές διάχυσης ή συσσώρευσης, διαχωριστές αδράνειας ή κρούσης και οι ηλεκτροστατικοί διαχωριστές. Εκτός από τις βασικές απαιτήσεις για χρήση σε μηχανοκίνητα οχήματα, όπως είναι το κόστος, άλλες παράμετροι για την επιλογή της κατάλληλης διάταξης περιλαμβάνουν τη μικρότερη δυνατή πτώση πίεσης και την απαιτούμενη χωροταξία. Οι απλούστεροι και πιο οικονομικοί διαχωριστές λαδιού από τα αέρια του blow-by είναι οι «κυκλώνες», δηλαδή οι φυγoκεντρικοί διαχωριστές στους οποίους τα αέρια του blow-by περιστρέφονται μέσα σε έναν κωνικό κύλινδρο. Λόγω της αδράνειας της μάζας τους, τα σταγονίδια λαδιού αντλούνται από τη ροή αερίου και κυριολεκτικά «κοπανάνε» στο τοίχωμα του περιβλήματος του φυγοκεντρητή. Το καθαρό αέριο φεύγει από τον κύλινδρο της διάταξης μέσω ενός κεντρικού σωλήνα. Με την προϋπόθεση ότι ο διαχωριστής αυτός είναι σωστά σχεδιασμένος και υπάρχει επαρκώς μικρή πτώση της πίεσης, μπορούν να επιτευχθούν άριστοι βαθμοί διαχωρισμού του λαδιού από τα αέρια.

H δεύτερη κατηγορία, τα φίλτρα ινών ή διάχυσης, τα πιο λεπτά σταγονίδια μπορούν επίσης να εξαχθούν με υψηλό βαθμό απόδοσης φιλτραρίσματος. Ταυτόχρονα, υπάρχει ο κίνδυνος τα σωματίδια αιθάλης στα αέρια του blow-by να φράξουν το στρώμα ινών, προκαλώντας αύξηση της πτώσης πίεσης με την αύξηση των συνολικών ωρών λειτουργίας. Ως εκ τούτου, στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτά τα φίλτρα έχουν σχεδιαστεί ως ανταλλακτικά προγραμματισμένων σέρβις.

Τέλος έχουμε τους ενεργούς φυγοκεντρητές ή διαχωριστές αδράνειας. Οι δυνάμεις που είναι διαθέσιμες για τη διαδικασία διαχωρισμού μπορούν να αυξηθούν σημαντικά στη φυγόκεντρη ζώνη της διάταξης, επιτρέποντας τον διαχωρισμό ακόμη και των πιο λεπτών σταγονιδίων. Η χωρητικότητα διαχωρισμού μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας την ταχύτητα του φυγοκεντρητή ανεξάρτητα από τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα. Η πτώση πίεσης από έναν διαχωριστή αυτού του τύπου εξαρτάται από τον σχεδιασμό του, αλλά σε κάθε περίπτωση η χρήση ενεργών φυγοκεντρητών, ωστόσο, συνεπάγεται πρόσθετο κόστος επειδή είναι ένα περιστρεφόμενο εξάρτημα που πρέπει να κινείται από εξωτερική πηγή ισχύος και να σφραγίζεται κατάλληλα.

Ο υψηλότερος βαθμός διαχωρισμού με ελάχιστη πτώση πίεσης επιτυγχάνεται με ηλεκτροστατικούς διαχωριστές. Αφού φορτιστούν ηλεκτρικά, τα σταγονίδια λαδιού μετακινούνται προς τα διαχωριστικά ηλεκτρόδια υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Και εδώ, η συνολική απόδοση επιτυγχάνεται αναγκαστικά με μια πρόσθετη εξωτερική δύναμη/πηγή ισχύος, στην προκειμένη περίπτωση ηλεκτρική. Αυτό εξασφαλίζει αξιόπιστο διαχωρισμό, ανεξάρτητα από την κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα. Οι ηλεκτροστατικοί διαχωριστές όμως επιβαρύνονται με πρόσθετο κόστος, καθώς απαιτείται παροχή υψηλής τάσης και ηλεκτρική μόνωση και θωράκιση. Εάν τα αέρια του blow-by περιέχουν μεγάλη αναλογία αιθάλης, μπορεί να σχηματιστούν εναποθέσεις στα ηλεκτρόδια και ...πάπαλα. Καλές βουτιές!