Skuteczność filtra powietrza w samochodzie – badania i znaczenie

Szczegóły: Opublikowano: 10. March 2026

Ważna jest świadomość, jak wiele pracy ma do wykonania filtr powietrza w przeciętnym samochodzie osobowym. Powietrze atmosferyczne jest bowiem zanieczyszczone głównie drobinami unoszącymi się z wierzchnich warstw dróg oraz pyłami przemysłowymi. Największe natężenie zapylenia utrzymuje się na wysokości ok. 0,5 m, czyli w miejscu gdzie znajdują się w samochodzie otwory do zasysania powietrza.

Zawartość pyłu w powietrzu może wynosić średnio od 0,2 do 50 mg/m3. Zależnie od warunków panujących na drodze może być ono oczywiście większe. Sprawdźmy, ile pyłu mogłoby przedostawać się do silnika, gdyby nie filtr powietrza. Jeśli przyjmiemy, że na 1 kg paliwa potrzeba 14 kg powietrza (wartość ta może się różnić w zależności od stosowanego paliwa, rodzaju wtrysku itd.), czyli 10,8 m3, a samochód rocznie przejeżdża 20 tys. km, to przy średnim zużyciu paliwa równym 8 l/100 km do jednostki napędowej może przedostać się nawet 6,2 kg pyłu przez rok!

Niewłaściwa filtracja prowadzi więc do przedostania się pyłu do silnika, a w rezultacie do oleju oraz zużycia np. pierścieni tłokowych, gładzi cylindrowej, łożysk turbosprężarki itd.

Obecne systemy filtracji powietrza zbudowane są z przewodu rurowego z wlotem powietrza, który prowadzi do obudowy z elementem filtrującym. Za filtrem znajduje się przewód oczyszczonego powietrza wraz z przepływomierzem.

Określanie skuteczności filtra powietrza

Skuteczność filtra może być określana na kilka sposobów. Miarą skuteczności może być więc stopień separacji, mówiący o odsetku odseparowanych cząstek. Określa się także początkowy stopień separacji, odnoszący się do nowej warstwy filtracyjnej.

Przeczytaj także: Alergia a oczyszczanie powietrza

Filtry ocenia się, poddając je znormalizowanym testom, które mają określone metody pomiarowe. Na ich podstawie wyznacza się krzywą separacji lub oddzielenia. Krzywa w postaci graficznej zaczyna się na wykresie dla wielkości cząstek, które w 100 proc. przedostają się przez filtr, a kończy na wielkości cząstek, które są w pełni przez niego zatrzymywane. Filtry dobrej jakości w samochodach osobowych są w stanie odseparować 99,8 proc. zanieczyszczeń, z kolei w autach użytkowych wartość ta sięga nawet 99,95 proc.

Na materiały filtracyjne stosuje się papier, papier z włókniną lub samą włókninę wykonaną z tworzywa sztucznego (np. poliester). Czasem można spotkać włókninę nasączoną olejem, która ma dużą zdolność pochłaniania pyłów - ok. 1000 g/m3, w przypadku papieru wartość ta wynosi jedynie ok. 200 g/m3. Materiały te są scharakteryzowane poprzez grubość, przepuszczalność powietrza, grubość włókien czy odporność na przebijanie.

Istotne jest także optymalne ułożenie materiału filtracyjnego w plisy, dzięki czemu zapewniona jest duża powierzchnia filtrująca. Odpowiednio ułożone plisy podpierają się wzajemnie i są odporniejsze na zlepianie. Dla wydłużenia okresu wymiany filtra stosuje się włókninę o zróżnicowanej gęstości włókien.

Gradientowa budowa filtra polega na użyciu ściślejszej włókniny po stronie oczyszczonego powietrza. Tak zróżnicowana ścisłość pozwala na stopniową i selektywną separację cząstek w głąb medium filtracyjnego. Włókna gradientowe w porównaniu ze standardowymi papierowymi odpowiednikami na bazie celulozy separują zanieczyszczenia lepiej o ok. 50 proc.

Wymiana filtra powietrza i jego znaczenie

Filtr powietrza wymieniany jest zazwyczaj podczas okresowego przeglądu samochodu, który w zależności od modelu odbywa się zazwyczaj po przejechaniu 15-30 tys. km. Zapełnienie filtra może jednak nastąpić wcześniej i zależy to nie tylko od warunków eksploatacji, ale także od jakości filtra. W samochodach intensywnie eksploatowanych filtr powinno się wymieniać co ok. 20 tys. km. Jeśli przebiegi są stosunkowo niewielkie, zaleca się wymianę filtra co 2-3 lata. Po takim czasie zaczyna się on kruszyć.

Przeczytaj także: Filtr piaskowy w oczyszczalniach ścieków

Podstawowym zadaniem filtra jest oczywiście oczyszczanie powietrza niezależnie od warunków eksploatacji. Musi być on więc odporny na duże wahania temperatury, wilgoć, olej silnikowy czy wysoką pulsację powietrza. Konstrukcja filtra jest kompromisem między zdolnością zatrzymania zanieczyszczeń a jego przepustowością. Dobry filtr powinien także redukować hałas ssania.

Przy projektowaniu filtra istotny jest szereg czynników charakterystycznych dla konkretnego modelu samochodu, w którym będzie on używany. Inne jest bowiem zapotrzebowanie na powietrze w silniku o zapłonie iskrowym, inne w silniku wysokoprężnym, doładowanym sprężarką bądź wolnossącym. Ważne jest również umiejscowienie filtra oraz prędkość przepływu powietrza w tym miejscu. Aby powietrze było prawidłowo oczyszczone, prędkość jego przepływu przez filtr nie może być większa niż określona dla każdego materiału filtracyjnego prędkość krytyczna.

Istotnym elementem w procesie filtracji powietrza jest także obudowa filtra powietrza. Projektowana jest ona z uwzględnieniem dostępnej przestrzeni montażowej oraz w taki sposób, aby wymiana wkładu była jak najłatwiejsza. Wymagana jest również wysoka szczelność obudowy, aby zapewnić w jej wnętrzu jednostajny przepływ powietrza. Obudowa powinna również ograniczać możliwość zasysania wody wraz z powietrzem, ponieważ nie zostanie ona zatrzymana przez filtr i dostanie się do silnika.

Badania filtrów powietrza PZL Sędziszów

Nie wszyscy zdają sobie sprawę, że markowe filtry trafiają do produkcji dopiero po zaliczeniu wymagających testów. PZL Sędziszów zaprezentowało raport szczegółowego badania jednego z własnych modeli. Firma posiada własne laboratorium badawcze, w którym opracowywane są nowe modele filtrów oraz doskonali się produkty już istniejące. W celu zaprezentowania procedur i zwrócenia uwagi na wysoką jakość polskiej produkcji PZL Sędziszów, na przykładzie własnego filtra powietrza, pokazuje jakie testy są przeprowadzane i jak wypada ich produkt w zestawieniu z topowym zachodnim rywalem.

Procedurę rozpoczyna ważenie filtrów. PZL waży 2245 gramy, konkurencyjny - 2465 grama. Laborant ma do dyspozycji po kilka sztuk każdego z porównywanych filtrów. To konieczne, ponieważ kolejny test wymaga rozebrania filtra i rozłożenia warstwy filtracyjnej do pomiaru powierzchni. W przypadku PZL warstwa ta ma 11,56 m2. Rywal - 12,23 m2. Na kolejnych egzemplarzach porównuje się liczbę plis oraz ich wysokość. Okazuje się, że polski produkt ma o jedną więcej (296 wobec 295) i wynika to stąd, że są one niższe (mają 45 a nie 48 mm). Plisy w polskim filtrze są natomiast minimalnie dłuższe (434 wobec 432 mm).

Przeczytaj także: Badania filtrów węglowych

Kolejny etap to już kluczowe pomiary oporów przepływu powietrza, skuteczności wychwytywania zanieczyszczeń oraz chłonności. Wykonuje się je na specjalnych stanowiskach, gdzie filtry umieszcza się w obudowach laboratoryjnych a następnie puszcza przez nie sprężone powietrze pyłem o ściśle określonej granulacji. Okazuje się, że filtr PZL stawia mniejsze opory przepływu (157 wobec 176 mmH2O), ma niemal identyczną skuteczność filtrowania (99,96 proc.)

Dominik Zwierzyk, PZL Sędziszów: Odpowiednio dobrany materiał filtracyjny i metoda jego plisowania pozwoliły na uzyskanie zmniejszonych oporów przepływu (wykres nr 1), co skutkuje mniejszym obciążeniem silnika podczas pracy, a co za tym idzie niższym zużyciem paliwa. Zmniejszone opory przepływu oraz wysoka chłonność (wykres nr 2, przy jednakowych oporach przepływu i większej chłonności pyłu), pozwalają wydłużyć okres eksploatacji danego filtra. Wskazane na wykresach parametry zostały osiągnięte bez pogorszenia skuteczności oczyszczania powietrza dostarczanego do silnika, która dla badanego filtra PZL Sędziszów wynosi 99,96 proc.

W celu zwiększenia skuteczności, często stosuje się dodatek włókien syntetycznych. Dla przykładu, w filtrach PZL Sędziszów dla samochodów ciężarowych standardem jest stosowanie papierów filtracyjnych samogasnących tzw. FR (ang. flame retardant). Jest to specjalny papier, który przestaje się palić po odizolowaniu od źródła ognia. Dzięki temu zwiększa bezpieczeństwo jazdy i w razie wypadku, zapobiega np. przeniesieniu ognia na osprzęt silnika. Papier używany w PZL Sędziszów do produkcji filtrów powietrza PZL FOR TRUCK jest dodatkowo utwardzany termicznie. Dzięki temu uzyskuje on lepszą odporność na działanie wilgoci.

Metoda wagowa badania skuteczności i chłonności filtra

W jaki sposób zbadać szeroko pojętą jakość i skuteczność filtra powietrza? Producenci badają przede wszystkim dwa parametry: skuteczność i chłonność. Odbywa się to z wykorzystaniem metody wagowej. Skuteczność filtra wskazuje, jaki procent zanieczyszczeń jest on w stanie zatrzymać, natomiast chłonność określa, ile zanieczyszczeń filtr może przyjąć przed koniecznością jego oczyszczenia lub wymiany. Jak wygląda procedura?

Filtr montuje się w obudowie i umieszcza na wadze, by dokonać pomiaru łącznej masy. W kolejnym etapie filtr montowany jest na stanowisku badawczym, gdzie za pomocą wentylatora dozowany jest pył o takich samych parametrach, jak ten przedostający się w warunkach jazdy samochodem.

„Próba kończy się w momencie osiągnięcia mierzonej różnicy ciśnień 40,8 mBar, co jest granicznym parametrem żywotności filtra wyznaczonym przez konstruktora silnika. Wtedy powtórnie dokonuje się pomiaru masy filtra, co pozwala określić jego chłonność i skuteczność. Od tego typu filtrów oczekuje się chłonności na poziomie przynajmniej 2,5 kg pyłu testowego oraz 99% skuteczności. W przypadku filtra PZL Sędziszów wynik ten wynosi aż 4 kg przy 99,95% skuteczności filtracji” - wyjaśnia Dominik Zwierzyk, Project Manager w PZL Sędziszów.

Wielu kierowców zastanawia się, czy produkty z rynku części zamiennych dorównują pod względem jakościowym częściom tzw. OE (na pierwszy montaż). Pomocne mogą okazać się badania porównawcze, jakie wykonują poszczególni producenci. Wyniki metody wagowej dla filtra o oznaczeniu WA20-1990 oraz porównanie go do rezultatu odpowiednika z rynku OE obrazują poniższe wykresy:

„Dzięki zastosowaniu specjalnego przetwarzania papieru, chłonność naszych filtrów powietrza wynosi 0,3 kg na m². Rozłożenie plis jest równomierne, a wyraźne zatłoczenia zapobiegają przywieraniu do siebie sąsiednich plis, przez co proces czyszczenia odbywa się całą powierzchnią medium. Na przykładzie testów filtra WA201990 (z dodatkowym wkładem WA411990) widzimy, że większa powierzchnia filtracji to większa chłonność filtra. Zastosowany materiał filtracyjny w wyrobie WA201990 stawia mniejsze opory przepływu powietrza.

Wpływ filtra powietrza na pracę silnika i środowisko

Filtry powietrza należą do tych, o których się najmniej pamięta, mimo że ich znaczenie dla silnika jest nie do przecenienia. Filtry powietrza redukują także szumy powstające przez zasysane powietrze. Jednak części te - w przypadku nieprawidłowego funkcjonowania (np. wskutek zapchania) - mogą powodować większe zużycie paliwa oraz spadek mocy silnika.

Andrzej Majka z PZL Sędziszów wylicza, że do spalenia 1 litra paliwa potrzeba około 10 m3 powietrza. Przyjmując, że silnik o pojemności 1500 cm3 potrzebuje na godzinę pracy przeciętnie 250 m3, to jadąc na drodze o średnim zapyleniu potrafi zassać w ciągu godziny 0,5 g zanieczyszczeń, a to z kolei przy rocznym przebiegu 20 000 km daje ponad 200 g pyłu. W przypadku samochodów ciężarowych sytuacja jest jeszcze trudniejsza, ponieważ przy rocznym przebiegu ok. 100 000 km, silnik o mocy 420 KM i pojemności 12 dm3 zużywa prawie 2,5 mln m3 powietrza, a w tym czasie do silnika dostają się ponad 2 kg pyłu.

Pył ten to głównie ziarna piasku kwarcowego, czyli bardzo twarda krzemionka (SiO2), cząstki metalu, sadza, kropelki oleju i woda. Zanieczyszczenia te o wielkości od 0,1 do 2000 μm i różnym kształcie dostając się do silnika powodują zużycie przylgni zaworów i ich gniazd, a znaczna ich część, która nie ulegnie spaleniu lub usunięciu ze spalinami, zostaje spłukana przez olej i krążąc teraz w układzie smarowania powoduje zużycie pierścieni tłokowych, gładzi cylindrów, łożysk głównych, korbowych, łożysk wałka rozrządu, łożysk turbosprężarki itp.

Pył, który nie zostanie zatrzymany przez filtr powietrza odkłada się na przepływomierzu, powodując zakłócenie jego wskazań i problemy z pracą silnika. Dlatego zastosowanie właściwego filtra i jego regularna wymiana zapewnia, że co najmniej 99,5 % pyłu w przypadku samochodów osobowych i 99,95% pyłu dla samochodów ciężarowych zostanie przez niego zatrzymana.

Nowoczesne rozwiązania w filtracji powietrza

Obecnie najczęściej filtry powietrza produkowane są z materiałów filtracyjnych na bazie włókien celulozowych. Jednak wysokie wymagania dotyczące wydłużonego czasu eksploatacji powodują, że stopniowo materiały te zastępowane są syntetycznymi materiałami filtracyjnymi na bazie włókien poliestrowych, ponieważ syntetyczne media filtracyjne mają wyższą zdolność pochłaniania zanieczyszczeń na jednostkę powierzchni, jak i większą grubość i tzw. krytyczną prędkość przepływu co pozwala znaczne wydłużenie żywotności filtra i zmniejszenie jego gabarytów.

Znaczną poprawę chłonności filtra powietrza - nie pogarszając innych jego parametrów - można osiągnąć stosując tzw. przedfiltr wykonany z pianki poliuretanowej lub włókniny trwale połączony z filtrem głównym. Ten element filtra zatrzymuje większe zanieczyszczenia, zostawiając drobniejsze frakcje pyłu dla głównej przegrody filtracyjnej. Przeprowadzone testy wykazały wzrost chłonności tego typu filtra o ok. 30%.

W przypadku filtrów do samochodów ciężarowych stosuje się filtrację dwustopniową. Na wlocie filtra powietrze zostaje zawirowane, a zmiana kierunku przepływu powoduje usunięcie większych frakcji zanieczyszczeń. Na skutek siły odśrodkowej na głównym wkładzie filtra zatrzymywane są pozostałe drobne frakcje. Skuteczność pierwszego stopnia filtracji jest wysoka - jak wykazują liczne testy wynosi ponad 50%.

Coraz częściej wkłady filtracji powietrza wykonywane są z materiałów dwu i wielowarstwowych o strukturze gradientowej, polegającej na tym, że w głąb jej mikropory filtracyjne są coraz mniejsze powodując tym samym osiadanie grubszych frakcji na powierzchni a mniejszych na dalszych warstwach. Włókniny te wykonywane są technologią „meltblown” nazywanej inaczej pneumotermiczną poprzez rozdmuch stopionego polimeru lub „spunbond” polegającą na wykonaniu z granulatu polimeru długiej nici i następnie klejenie z tych włókien regularnej płaskiej struktury włókniny.

Jak często wymieniać filtr powietrza?

Bartosz Sieradzki z firmy Sogefi zwraca uwagę na fakt, że wraz z trendami rozwoju silników (downsizing) coraz bardziej rosną wymagania dotyczące czystości zasysanego powietrza, co oznacza, że coraz mniejsze zanieczyszczenia mogą mieć ujemny wpływ na pracę silnika. Ale wraz z rozwojem silników i wymagań stawianych filtrom same materiały filtracyjne także się rozwijają. Z tego powodu stosuje się coraz nowocześniejsze włókna i materiały filtracyjne mogące odfiltrować z powietrza cząsteczki sadzy i wilgoci.

Sadza ma doskonałe właściwości zatykające filtr, w związku z czym konieczne jest zwiększenie jego powierzchni czynnej mogącej związać większą jej ilość. Wilgoć z kolei działa niszcząco na materiał filtrujący, powodując zmniejszenie jego sztywności oraz ryzyko odkształcenia. Przy zastosowaniu odpowiednich mieszanek tworzyw sztucznych do materiału filtrującego możliwe jest wydłużenie interwałów między wymianami filtra nawet do 90 tysięcy kilometrów. Należy jednak pamiętać, że nie jest to możliwe dla każdego filtra dostępnego na rynku.

Systematyczna wymiana ma znaczenie dla prawidłowej pracy jednostki napędowej, a także utrzymania optymalnej mocy i wydajności auta. Filtr powietrza odgrywa ważną rolę w układzie dolotowym silnika. Jego zadaniem jest skuteczne wychwytywanie i zatrzymywanie wszelkich nieczystości, takich jak kurz, pył czy drobne zanieczyszczenia, które mogłyby przedostać się do komór spalania. Dzięki temu zapewnia ochronę newralgicznych podzespołów, jak tłoki, pierścienie czy zawory, przed przedwczesnym zużyciem.

Rodzaje filtrów powietrza

W samochodach stosuje się dwa podstawowe rodzaje filtrów powietrza, czyli suche i mokre. Filtry suche wykonane są z papieru, włókniny lub bawełny i są powszechnie stosowane w autach osobowych. Z kolei filtry mokre, wykorzystywane głównie w pojazdach off-roadowych oraz sportowych, charakteryzują się tym, że materiał filtrujący jest nasączony olejem. Oprócz tego dostępne są również filtry o różnym kształcie - klasyczne, prostokątne oraz stożkowe czy grzybkowe.

Producenci samochodów określają, co ile kilometrów należy wymieniać filtr powietrza. Zazwyczaj jest to zalecenie w granicach 15 000 - 30 000 km. W przypadku intensywnej eksploatacji w trudnych warunkach, np. częstych przejazdów po drogach gruntowych, wymiana filtra powietrza powinna odbywać się co 10 000 km lub nawet częściej. Z kolei w sytuacji, gdy auto użytkowane jest głównie w ruchu miejskim, można wydłużyć ten okres do 20 000 - 30 000 km.

Zapchany filtr może prowadzić do uszkodzenia newralgicznych podzespołów, jak turbosprężarka, przepływomierz powietrza czy przepustnica. Dlatego też wszelkie niepokojące objawy związane z pracą silnika powinny skłonić kierowcę do niezwłocznej kontroli stanu filtra powietrza.

Sam filtr powietrza jest stosunkowo niedrogi, a jego cena w przypadku modeli średniej klasy waha się zazwyczaj od 50 do 200 zł, w zależności od marki i jakości. Natomiast koszt robocizny w warsztacie zaczyna się zwykle od 50 zł wzwyż.

W samochodach wyposażonych w turbosprężarki, filtr powietrza odgrywa szczególnie istotną rolę. Turbodoładowane silniki zużywają znacznie więcej powietrza niż jednostki wolnossące, dlatego też wymagają one efektywnego oczyszczania powietrza dostarczanego do komór spalania.

Warto pamiętać, aby filtr powietrza wymieniać zgodnie z zaleceniami producenta, a w przypadku intensywnej eksploatacji lub trudnych warunków jazdy, robić to częściej.

Tabela porównawcza parametrów filtrów PZL Sędziszów i konkurencji:

Parametr	Filtr PZL Sędziszów	Filtr Konkurencyjny
Waga	2245 gramów	2465 gramów
Powierzchnia warstwy filtracyjnej	11,56 m2	12,23 m2
Liczba plis	296	295
Wysokość plis	45 mm	48 mm
Długość plis	434 mm	432 mm
Opory przepływu powietrza	157 mmH2O	176 mmH2O
Skuteczność filtrowania	99,96%	99,96%

tags: #skuteczność #filtra #powietrza #w #samochodzie #badania