Сажевый фильтр. Предназначение и принцип работы. Предназначение фильтра


Предназначение фильтра — Auto-Self.ru

Автомобиль 21 века не содержит в себе лишних деталей и бесполезных запчастей, поэтому даже небольшие и, казалось бы, бесполезные детали играют крайне важную роль в функционировании всего авто.

Автомобилисты часто преуменьшают значение воздушного фильтра, поэтому фактически никогда не меняют его, что является ошибкой.

Из названия этого компонента сразу понятно, что он необходим для очистки воздуха. Но зачем это делать, понимает далеко не каждый водитель. Для работы двигателя внутреннего сгорания необходим воздух в больших объемах. Среднестатистическому авто на один литр топлива требуется воздуха от 12 до 15 куб. м.

Но в крупных городах качество воздуха оставляет, естественно, желать лучшего. В его составе содержится много пыли и других вредных для автомобиля примесей. Если поступающий воздух не очищать, то все эти загрязнители попадают во внутреннюю конструкцию мотора и действуют как абразив. Повышается износ деталей, соответственно, уменьшается ресурс двигателя. В скором времени это приведет к какой-либо поломке. Тогда вам придется отдать кругленькую сумму за ремонт. Не стоит рисковать, ведь простая замена воздушного фильтра Тойота исключит подобные проблемы.

Предназначение фильтра

На данный момент водители могут встретить огромный выбор воздушных фильтров. Разнообразие довольно велико, но к основным типам относится:

  • Фильтр с бумажной основой. Конструкция элемента включает в себя гофрированный материал. Фильтр достаточно хорошо задерживает мелкие частицы и влагу, при этом, беспрепятственно пропуская воздух. Средний срок эксплуатации – 15 тыс. км.
  • Инерционно-масляный фильтр. В его конструкции находится специальная емкость с минеральным маслом, через которую проходит поток воздуха. Благодаря этому, в масле остаются все загрязнители. Сейчас фактически не используется из-за большого веса устройства, а также низкого уровня очистки.
  • Фильтр нулевого сопротивления. Как правило, устанавливается в спортивных и тюнингованных автомобилях. Состоит из основы и поролоновых вставок, которые обеспечивают хорошую фильтрацию и поступление в полном объеме воздуха в двигатель.

Если не менять воздушный фильтр, вы непременно столкнетесь с рядом проблем, в частности:

  • уменьшение мощностных показателей;
  • повышенный расход топлива;
  • увеличенное содержание углекислоты в выхлопных газах;
  • проблемы с запуском мотора.

Поставить фильтр намного дешевле и проще, чем решать подобные проблемы.

Предназначение фильтра

Однозначного ответа фактически нет, так как все зависит от условий эксплуатации. Независимо от типа, специалисты рекомендуют производить замену каждые 10 тысяч километров при активной эксплуатации машины. Если авто используется редко, то замену можно проводить и реже, например, каждые 15-30 тысяч километров.

Лучшим вариантом будет визуальный осмотр этой детали. Если фильтр сильно грязный, содержит в себе потеки масла, тогда его необходимо срочно менять. В таком состоянии он не только практически не осуществляет фильтрацию поступающего воздуха, но и препятствует свободному прохождению. Двигатель получает недостаточно кислорода, вследствие чего у вас может появиться одна из вышеописанных проблем.

Расположение фильтра

Предназначение фильтра

Прежде чем производить замену, необходимо узнать, где находится воздушный фильтр. В разных моделях машин он может находиться в различных местах, однако соблюдаются общие принципы для всех марок автомобилей. Как правило, на карбюраторных двигателях фильтр находится внутри воздухозаборника, непосредственно над карбюратором. На инжекторных моторах фильтрующий элемент обычно находится в пластмассовом корпусе, к которому подсоединен воздушный патрубок. Вы легко найдете его в подкапотном пространстве.

Особенности процедуры замены

Предназначение фильтра

Теперь можно рассказать, как заменить воздушный фильтр на Тойоте. В первую очередь, вам надо попросту приобрести новый воздушный фильтр. Здесь перед вами будет несколько вариантов: купить дорогой и качественный заводской фильтр от самого производителя «Тойота» или приобрести китайский аналог по более низкой цене. Рекомендовано покупать только оригинальные компоненты, но стоимость последних доступна не каждому.

Инструкция по замене воздушного фильтра Тойота включает в себя следующие шаги:

1. Поставьте автомобиль на ровную поверхность и включите стояночный тормоз.

2. Откройте капот машины и зафиксируйте при помощи специального рычага.

3. В подкапотном пространстве необходимо найти воздушный фильтр. В новых авто это – пластмассовая коробочка. Крышка крепится при помощи нескольких защелок. Отстегните эти защелки.

4. Отодвиньте в сторону гофру, а потом осторожно вытащите крышку корпуса.

5. Снимите фильтр, а на его место установите новый.

6. Произведите сборку в обратном порядке.

После этого можно выполнить тестовую поездку. Осмотрите обод фильтра на наличие загрязнений. Если они присутствуют, значит, конструкция встала недостаточно плотно. Получить более подробную информацию о расположении воздушного фильтра для вашей модели можно в руководстве пользователя.

Теперь вы знаете, как и когда нужно менять воздушный фильтр в своей Toyota. Вам необязательно обращаться в дорогостоящий автосервис. Процедура очень простая, при этом не вызовет сложностей даже у новичков.

auto-self.ru

Предназначение салонного фильтра

 Применение салонного фильтра позволяет очистить воздух в автомобиле от различного рода загрязнений, попадающих внутрь транспортного средства вместе с затягиваемым воздухом. Используется салонный фильтр не так давно, но за короткий промежуток времени успел отлично зарекомендовать себя. Если ранее автолюбители дышали пылью, различными веществами, отравляющими организм, то применение фильтра позволило им дышать в поездках что называется «полной грудью».салонный фильтр в автомобиле

 Предназначение фильтра

 Он отлично отчищает воздух в авто от выхлопных газов других транспортов. Пыльца, тополиный пух, пыль и прочее, — всё это не попадёт в салон авто благодаря салонному фильтру. Что касается стекло омывающих жидкостей, то они часто имеют сильный, неприятный запах. Благодаря салонному фильтру, этот запах блокируется, а значит у пассажиров и водителя не будет дискомфортных ощущений и головных болей из-за вдыхания изопропанола, содержащегося в омывашках. Лучше всего подойдёт применение салонного фильтра, содержащего активированный уголь.

 Нетканый, синтетический, фильтрованный материал применяется производителями для изготовления салонного фильтра, что способствует соблюдению не только гигиенических норм, но и противопожарной безопасности. Что касается противопожарной безопасности, то салонный фильтр из нетканого синтетического материала не поддерживает горение.

салонный фильтр в автомобиле

 Преимущества угольного фильтра

 Активированный уголь, который входит в состав салонного фильтра, способен адсорбировать токсичные газы в виде:— метана, пропана, а также бутана, — то есть газы, относящиеся к лёгким углеводородам;— диоксида азота;— спиртовых паров, которые образуют метиловый либо изопропиловый спирты.

 Угольный фильтр также препятствует проникновению угарного запаха в салон автомобиля. Именно поэтому следует отдать предпочтение приобретению угольного салонного фильтра вместо обычного.

 Не стоит забывать, что благодаря простой системе кондиционирования в салоне транспорта поддерживается лишь комфортный температурный режим и необходимая влажность воздуха, а от бактерий, вдыхаемых как водителем, так и пассажирами, такая система не защищает. Наоборот, вредные вещества в салоне присутствуют гораздо в большей концентрации, чем за пределами машины. Поэтому в транспортных средствах с системой кондиционирования помимо использования салонного угольного фильтра следует периодически переключать кондиционер в режим рециркуляции воздуха.

 Салонный фильтр — периодичность замены

 Салонный фильтр следует менять по мере его загрязнения. Работающий кондиционер либо печка, а также условия и место использования транспортного средства являются причинами более быстрого загрязнения фильтра. В летний период можно очищать салонный фильтр от пыльцы и тополиного пуха при помощи автомобильного пылесоса, а с наступлением осени также возможно очищать фильтр от опавшей листвы. Такая процедура продлевает работоспособность моторчику вентилятора печки, а также снижает сопротивление самого фильтра. Например, автолюбителям, живущим в больших городах, следует осуществлять замену салонного фильтра ежегодно.

natroix.ru

Назначение - фильтр - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Назначение - фильтр

Cтраница 3

К выходу преобразователя напряжения ( рис. 28) подключаются вызывной фильтр ВФ и вспомогательные устройства. Назначение вызывного фильтра было указано выше. Он представляет собой фильтр нижних частот и выполняется по симметричной схеме. В последовательной ветви фильтра включаются два дросселя Др1 и Др2, состоящие из двух обмоток, намотанных на общем сердечнике. Для обеспечения большого затухания фильтра в диапазоне разговорных частот индуктивное сопротивление последовательного элемента должно быть достаточно большим. Выполнение индуктивности из двух обмоток дросселя, включаемых в каждый провод, позволяет получить большое значение индуктивности при малом числе витков. Это в свою очередь обеспечивает малое сопротивление обмоток постоянному току.  [32]

Назначение и материалы для фильтров. Назначением фильтра является не только очистка топлива от содержащихся в нем твердых частиц, но также-и отделение от топлива часто содержащейся в нем воды. Степень очистки должна быть такой, чтобы пропущенные фильтром частички не могли вызвать засорение жиклеров карбюратора. Фильтры выполняют кольцеобразными или плоскими, причем их края должны быть соответствующим образом окаймлены во избежание разлохмачивания. В качестве материалов для фильтров используют фетровые кольца или фетровые диски, которые, так же как и сетчатые фильтры, натягивают на соответствующие каркасы; применяют также комплекты спрессованных между собой металлических пластинок. Наиболее широко для изготовления фильтров используют керамические-материалы, полученные путем спекания порошков.  [33]

ЯФЯЛ и поступает на вход второй части передающего группового оборудования. Назначением фильтра нижних частот Д-125 является подавление всех частот выше 125 кгц, которые могут возникнуть в индивидуальном оборудовании за счет нелинейности его устройств.  [35]

Определяет текущий фильтр ( условие) для набора данных. При назначении фильтра будут доступны только те записи, которые удовлетворяют установленному фильтру.  [36]

Отверстия круглой формы просверливают на станках. Диаметр отверстий зависит от назначения фильтра. Если поверхность фильтра непосредственно контактирует с породой, диаметр отверстий будет зависеть от гранулометрического состава пород. Если же перфорированная труба используется только в качестве опорного каркаса под водоприемную поверхность, размер проходных отверстий должен соответствовать особенностям конструкции фильтрующих устройств, для которых он предназначен. Так, при устройстве фильтра в крупных песках применяют трубы с проходными отверстиями диаметром 5 - 7 мм; если каркас покрывают сетчатой тканью, диаметр проходных отверстий может быть увеличен до 10 - 25 мм.  [37]

Кассеты из рамы по мере запы-ления вынимают для удаления пыли из фильтровального материала или замены его. Фильтровальный материал выбирают в зависимости от назначения фильтра, характеристики газа и содержащейся в нем пыли. В некоторых случаях для повышения эффективности работы фильтра фильтровальный материал смачивают маслами или водой.  [39]

Уплотнение фильтрующих элементов с корпусом фильтра производится посадкой, пайкой или с помощью прокладок. Выбор того или иного вида прокладок зависит от назначения фильтра. При фильтрации сжиженных газов и их смесей наиболее надежным уплотнением являются прокладки из кожи или спрессованного асбеста.  [40]

В этих фильтрах задержание пылевых частиц происходит в нетканых волокнистых материалах в виде матов, через которые проходит воздух. Пористость матов может быть весьма различной и зависит от назначения фильтра, при малой пористости ( очень плотная структура мата) и тонких волокнах достигается высокая степень очистки воздуха. В конструктивном отношении волокнистые фильтры разделяются на рулонные и ячейковые.  [41]

Пластинчатые фильтры используются в основном для грубой очистки и состоят из набора чередующихся по высоте фильтрующих и промежуточных пластин. Размер фильтрующей щели определяется толщиной промежуточных пластин ( звездочек) и находится ( в зависимости от назначения фильтра) в пределах 50 - 125 мкм.  [42]

Самоочищающиеся фильтры Кд ( КдМ, КТ) имеют две параллельные фильтровальные панели, каждая из которых выполнена в виде непрерывной ленты из пружинно-стержневой сетки, натянутой между двумя валами. Верхние валы ведущие; они установлены в подшипниках и приводятся во вращение вручную или ре-дукторным электроприводом в зависимости от размера и назначения фильтра. Нижние валы установлены в подвижных подшипниках и являются натяжными. Перемещение панелей происходит в результате трения сеток о поверхность верхних валов. Нижние валы расположены в ванне с маслом, благодаря чему при перемещении панелей сетки промываются маслом. В ваннах установлены мешалки ( фильтры Кд) или шнеки ( фильтры КдМ, КТ) для взмучивания осадка ( шлама) перед удалением отработанного масла. Воздух проходит через четыре ряда сеток.  [44]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Предназначение воздушного фильтра двигателя

air filter change

Многие автолюбители не понимают до конца важность воздушного фильтра, как составляющей двигателя внутреннего сгорания. Некоторые из них пренебрегают своевременной заменой воздушного фильтра. В данной статье мы расскажем, насколько важен воздушный фильтр двигателя и какое у него предназначение.

В чем заключается необходимость воздушного фильтра

По статистике, обычный двигатель автомобиля за 10 километров пути потребляет около 15 кубических метров воздуха. Как известно, на наших дорогах в воздухе содержится множество примесей различных веществ, пыли, тяжелых металлов и прочего. Если бы не было воздушного фильтра, то всего лишь за какие-то 10 000 километров во внутреннюю часть автомобиля могло бы попасть порядка килограмма пыли и мелких частиц различных веществ. Тем самым двигатель попросту бы засорился и перестал работать.

air filter cleaning

Существует следующая классификация воздушных фильтров мотора автомобиля:

— по принципам улавливания пыли;

— по числу ступеней очистки (одно-, двух- и трехступенчатые системы фильтрации).

Многоступенчатые системы фильтрации воздуха делятся на шесть групп:

— инерционные сухие с отсосом частиц пыли посторонним устройством;

— инерционные сухие с выбросом частиц пыли в атмосферу;

— инерционные сухие воздухоочистители со сбором в бункер частиц пыли;

— инерционные масляные системы;

— системы с сухими элементами, которые имеют фильтрующую перегородку.

— системы, которые используют фильтрующие элементы с пропитанной маслом набивкой.

На сегодняшний день самой распространенной системой фильтрации воздуха для автомобильного двигателя стали сменные сухие воздушные фильтры. Они имеют множество достоинств, среди которых главными являются долгий срок эксплуатации и хорошее качество фильтрации.

Воздушный фильтр двигателя с сухим сменным элементом

В таблице ниже указаны основные достоинства воздушного фильтра с сухими сменными элементами и их описания.

ДостоинствоОписание
Легкая конструкцияСменный элемент воздушного фильтра изготовлен из легкого металла или тонкого пористого картона.
Качественная очистка воздуха для двигателяТонкий картон весьма эффективно справляется с очисткой воздуха для впускной системы двигателя.
Низкое сопротивлениеТонкий пористый картон оказывает легкое сопротивление воздуху, что позволяет достичь большего уровня мощности двигателя автомобиля.
Быстрая и легкая замена фильтрующего элементаФильтрующий элемент из тонкого картона легко сменяется в таких воздушных фильтрах. Обычная замена происходит в среднем каждые 20 000 километров. С ухудшением окружающей среды периодичность замены фильтрующего элемента сокращается.
Большая площадь фильтрацииФильтрующий элемент из тонкого картона позволяет создать в небольшом периметре большую площадь фильтрации воздуха.

 

air filter

Очень важно вовремя менять воздушный фильтр. Ведь чем больше воздушный фильтр засорен, тем больше он составляет сопротивления потоку воздуха, а от такого кислородного голодания страдает мотор и теряет мощность.

 

[youtube url=»https://www.youtube.com/watch?v=1xirGBzWYsY» width=»560″ height=»315″]

 

Поделись с друзьями:

motormania.ru

Предназначение воздушных фильтров - 24СМИ

Основным предназначением воздушных фильтров является выполнение 2 функций. Поддерживать оптимальную чистоту воздуха в помещениях, очищать приточный и вытяжной воздух. Требуемую чистоту воздуха следует рассчитывать, учитывая технологические требования на производстве.

По критериям эффективности воздушные фильтры можно разделить на 3 основных класса:

  1. Грубая очистка.
  2. Тонкая очистка.
  3. Высокая очистка.

Фильтрующие способности различны. К примеру, фильтры с грубой очисткой могут улавливать частицы, имеющие размер более 10 мкм, фильтры тонкой очистки «замечают» частицы до 1 мкм. Выбирается фильтр, учитывая конкретные технологические требования помещений, вид производства и пр. Учитывать при выборе следует характер пыли и требуемую чистоту воздуха, которую Вы хотите получить.

Основные виды 

Сегодня купить можно фильтры, которые производят и грубую чистку воздуха, и, к примеру, фильтры НЕРА, которые предназначены для борьбы против мелкодисперсных составляющих. Различают такие виды фильтров:

  • Карманные;
  • Кассетные;
  • Панельные;
  • Фильтры НЕРА;
  • Рукавные.

Сферы применения

Практически все современные помещения оборудованы системами вентиляции, поэтому воздушные фильтры – довольно востребованный вид продукции. Многие виды промышленности, медицинские учреждения, офисы, торговые центры, закрытые спортивные площадки, гостиницы, лаборатории применяют воздушные фильтры. Также широко распространены фильтры на химических, фармацевтических и деревообрабатывающих заводах, на мебельных фабриках и складах. 

Изготовление фильтров

При изготовлении фильтров используются разнообразные материалы, которые отбираются зависимо от типа фильтра и его фильтрующих способностей. Фильтровальным материалом для фильтров с грубой очисткой служат металлизированные сетки или синтетические ткани. У фильтров тонкой очистки наполнителями служат чаще всего синтепоновые материалы.

Что же представляет собой, например, карманный фильтр? Устройство состоит из рамы, которая изготовлена из оцинкованной стали, наружных сетчатых прокладок и специальных «карманов», фильтрующего материала, который закрепляется особыми зажимами. При этом складчатые фильтры выполнены из гофрированной стекловолоконной фильтрующей ткани. Рамка фильтра изготовлена из гальванизированного листового металла, а для уплотнения используется полиуретан.

24smi.org

Назначение фильтров и их место в измерительной системе

Назначение фильтров и их место в измерительной системе

Целью построения информационно-управляющих систем является получение достоверной информации о текущих значениях параметров объекта контроля или управления. Наилучшей может считаться такая идеальная информационная система, у которой показания Х1(t),…,Xn(t) точно соответствуют состоянию измеряемых параметров Y1(t),…, Yn(t) в каждый момент времени (Рис. 1.).

Как всегда, идеальная система на практике не осуществима и является примером абстрактного понятия. В реальных системах всегда имеется несоответствие текущих показаний Х(t) и действительного состояния объекта Y(t) т.е.:

Х(t) ≠ Y(t) (1)

Основные причины несоответствия известны. Это погрешности измерительной системы, ее влияние на объект контроля и еще помехи, возникающие в процессе передачи и преобразования информационных сигналов.

При разработке ИС всегда преследуется цель свести к минимуму несоответствие между действительным значением Y(t) и результатом измерения Х(t), т.е.

(2)

Одним из подходов к достижению этой цели является применение фильтров. Их непосредственной задачей является избирательное подавление помех в измеряемом сигнале, что осуществимо при наличии хотя бы одного признака или свойства, по которому сигнал помехи можно отличить от информационного (полезного) сигнала. Природа этого признака и его особенности определяют устройство и принцип действия фильтра, применяемого в каждом конкретном случае.

При использовании фильтров ИС выдаёт получателю информации фильтрованные сигналы Fх(t) (Рис. 2.).

Применение фильтров (Ф) может считаться оправданным, если оно уменьшает несоответствие между действительными и измеренными значениями параметров, т.е. повышается достоверность получаемой информации:

> (3)

В случае невыполнения условия (3) применение фильтров в измерительных системах теряет смысл.

RC фильтр и его дискретный аналог

Возможности современной микропроцессорной техники позволяют реализовывать разнообразные дискретные (цифровые) фильтры в виде логических и вычислительных процедур. Практически все известные аналоговые фильтры осуществимы в цифровом варианте.

Рассмотрим реализацию дискретного, фильтра являющегося аналогом широко известного RC-фильтра первого порядка (Рис. 3.).

Напомним, что это фильтр нижних частот. Он используется в тех случаях, когда полезный сигнал отличается от помех по частотному спектру. А именно, когда нижняя граница спектра действующих помех численно превосходит значение верхней границы спектра полезного сигнала. Подобная ситуация встречается на практике достаточно часто.

Дискретным аналогом непрерывного RC фильтра может считаться такой цифровой фильтр, который при одинаковом входном сигнале произвольного вида X(t) формирует на выходе сигнал, точно совпадающий в дискретные моменты времени с выходным сигналом RC фильтра. Имеется в виду, что j - фиксированный временной интервал (шаг дискретизации по времени), i = 0, 1, 2, 3…- порядковый номер шага.

Данное определение поясняется рисунком 4. Х(t) – сигнал, поданный на входы фильтров. Fx(t) – сигнал на выходе непрерывного RC фильтра. Fxi–дискретные значения на выходе цифрового фильтра-аналога. Выполняется условие: Fx(i·j) = Fxi , где i = 0, 1, 2, …

Цифровые измерительные системы обновляют результаты измерения с установленной периодичностью, т.е. они дискретны во времени. В быстродействующих микропроцессорных ИС величина шага дискретизации j обычно бывает малой. Конкретная величина шага зависит от многих факторов. Например, от быстродействия используемых аналого-цифровых преобразователей, или от времени обработки предыдущей информации и т.д. При малых значениях j непрерывная функция Х(t) с высокой степенью точности представима в виде кусочно-постоянной функции Х(i·j), которая совпадает с функцией X(t) в дискретные моменты времени:

ti = j·i , i = 0, 1, 2, 3, … (4)

Такое представление позволяет упростить аналитическое исследование сигнала, получаемого на выходе непрерывного RC фильтра. Зависимость выходного сигнала Fх(t) у аналогового RC фильтра от сигнала на входе X(t) описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка.

, (5)

где T = RC – постоянная времени фильтра.

Поведение функции Fx(t) на произвольно взятом i-ом интервале времени длительностью j определяется решением уравнения (5) с правой частью

Х(t) = Xi (6)

и начальным условием, соответствующим состоянию выхода фильтра в конце предыдущего, (i-1)-го интервала времени:

Fx(0) = Fxi-1 (7)

Это решение имеет следующий вид [1]:

(8)

Оно справедливо на каждом i–ом отрезке t[0; j], равном длительности временного интервала.

Дискретный аналог рассматриваемого RC фильтра должен в момент выдачи информации, т.е. при t = j, иметь на выходе такое же значение фильтрованного сигнала Fxi, как и RC фильтр. Математическая запись этого условия имеет вид:

(9)

Формула (9) представляет собой соотношение, которому обязан удовлетворять дискретный фильтр, если он эквивалентен исходному RC фильтру. Соотношение (9) является ключевым для реализации дискретного фильтра в виде вычислительной процедуры в микропроцессорном устройстве. Из него следует, что для определения значения сигнала на выходе дискретного фильтра в текущий (j·i)-й момент времени необходимо:

а) зарегистрировать состояние сигнала Xi на входе фильтра в текущий (j·i)-й момент времени;

б) иметь в памяти значение фильтрованного сигнала Fxi-1 в конце предыдущего интервала времени;

в) произвести вычисление Fxi по формуле (9) и выдать в качестве текущего результата измерения;

г) занести рассчитанное значение Fxj в память вместо ранее хранимого Fxi-1, так как оно понадобится при вычислении очередного Fxi+1 значения фильтрованного сигнала.

Величины j и T в выражении (9) являются параметрами дискретного фильтра. Они имеют достаточно ясный физический смысл. T- это постоянная времени фильтра (полная аналогия с непрерывным RC фильтром), j – период обновления информации на выходе дискретного фильтра. Параметр j у аналогового (непрерывного) фильтра отсутствует. Для дискретного фильтра он имеет существенное значение и определяет некоторые из его свойств.

Для большинства дискретных фильтров, используемых на практике, период j значительно меньше постоянной времени T, то есть имеет место соотношение

(10)

При условии (10) экспонента с достаточной точностью описывается двумя членами разложения в степенной ряд (Мак-Лорена).

(11)

Это позволяет упростить запись формулы (9)

(12)

Вычислительному устройству, реализующему дискретный фильтр по упрощенному соотношению (12), не нужно уметь вычислять экспоненциальную функцию.

Содержательный смысл вычислительной процедуры (12) можно сформулировать примерно так: - текущее фильтрованное значение сигнала Fxi складывается из значения Fxi-1, которое было на выходе фильтра на предыдущем шаге, и уменьшенной в (T/j) раз разности между тем, что сейчас поступает на вход фильтра (Xi) и тем, что было на его выходе шаг назад (Fxi-1).

Если ввести обозначение

Q = T/j , (13)

то формула (12), описывающая цифровой аналог RC фильтра, примет окончательный вид:

(14)

Величину Q условимся называть степенью фильтрации.

Входной сигнал, считываемый в дискретные моменты ti= j·i, включает в себя информационный сигнал – Хи(ji) и помеху – Хп(ji). Если обозначить процедуру вычисления по формуле (14), через линейный оператор Ф, то процесс фильтрации можно представить таким образом:

Fx(ji) = Ф( Х(ji) ) = Ф( Хи(ji)+Хп(ji) ) = Fxи(ji) + Fxп(ji) (15)

Задача фильтра состоит в том, чтобы максимально подавить помехи – Хп и при этом минимально исказить полезный информационный сигнал Xи. В этом смысле идеальным является фильтр, который обеспечивает:

Ф( Хи(ji) ) =Fxи(ji) = Хи(ji) (16)

Ф( Хп(ji) ) =Fxп(ji) = 0 (17)

На выходе идеального фильтра при условиях (16) и (17) получается сигнал, точно соответствующий информационному (полезному) сигналу:

Fx(ji) = Хи(ji) (18)

Дискретный фильтр (14) не является идеальным и не обладает способностями (16) и (17). Поэтому результат фильтрации не совпадет с полезным сигналом:

Fx(ji) Хи(ji) (19)

Тем не менее, если сигнал после фильтрации становится более близким к информационному сигналу, чем до фильтрации, то есть повод говорить об эффективности фильтра.

Распространённой мерой близости двух произвольных функций U1(t) и U2(t) на интервале времени [t1;t2] является квадратичный функционал:

(20)

Для функций, определенных дискретными значениями U1(ji) и U2(ji), аналогом меры (20) является конечная сумма:

, (21)

где К – округлённое до целого значения отношение (t2 – t1) / j

Пользуясь мерой (21), можно оценить:

а) на сколько исходный сигнал Х(ji) отличается от информационного (полезного) сигнала Хи(ji):

(22)

б) на сколько фильтрованный сигнал Fx(ji) отличается от информационного Xи(ji):

(23)

Эффективность фильтра можно характеризовать отношением

РF = I1 / I2 (24)

Оно показывает во сколько раз сигнал, прошедший фильтрацию, точнее соответствует информационному сигналу, чем до фильтрации. Очевидно, что фильтр становится результативным, если показатель РF> 1.

В общем случае величина показателя РF зависит от следующих факторов:

  • свойств (спектрального состава) информационного сигнала;

  • свойств (спектрального состава) сигнала помехи;

  • качества настройки фильтра.

Наибольшая эффективность фильтрации сигналов с конкретными свойствами достигается в случае оптимальной настройки фильтров.

Фильтрация с восстановлением

Выполняя свое предназначение, ФНЧ зачастую искажают и сам полезный сигнал. Это бывает особенно заметно, когда частотный спектр помехи мало отличается от спектра информационного сигнала.

Желательно вернуть искаженному фильтрацией полезному сигналу его первоначальный вид. Для этого нужна своего рода восстанавливающая процедура.

Такая процедура окажется оправданной только в том случае, если восстановление полезного низкочастотного сигнала не будет сопровождаться равноценным восстановлением подавленных фильтрацией высокочастотных помех. В идеале восстановление помех должно отсутствовать. А в действительности сводиться к минимуму.

Предполагается, что процесс преобразования сигнала в ходе фильтрации с восстановлением будет состоять из двух этапов. На первом этапе исходный сигнал Х(t) подвергается обычной фильтрации (операция Ф), которая обязана подавить в требуемой степени высокочастотную помеху, а на втором этапе фильтрованный сигнал Fx(t) проходит операцию избирательного восстановления (В), выправляющую искажения полезного низкочастотного сигнала.

Обе процедуры – фильтрации и восстановления должны избирательно воздействовать на полезный сигнал и помехи. Избирательность возможна только при наличии хотя бы одного отличительного признака. Таковым является несовпадение частотных спектров полезного сигнала и помех. И он единственный, других нет. Поэтому придется использовать его дважды. Сначала при фильтрации (операцией Ф), а затем при восстановлении (операцией В).

Построение процедуры восстановления.

Естественно предположить, что процедура восстановления должна быть обратной процедуре фильтрации. Из этого сразу следует, что у каждого фильтра нижних частот, характеризующегося своим оператором фильтрации Ф(p), будет своя, индивидуальная процедура восстановления с оператором В(р), удовлетворяющим условию:

(25)

Рассмотрим возможность построения процедуры восстановления для распространенного на практике фильтра нижних частот в виде RC-цепочки.

Передаточная функция RC-фильтра первого порядка имеет вид:

, (26)

где T = R∙C – постоянная времени фильтра.

Согласно (25), процедуру восстановления определяет обратный оператор:

(27)

Восстановленный сигнал является результатом воздействия оператора В(р) на фильтрованный сигнал:

(28)

Чтобы в выражении (28) перейти от трансформант Лапласа к оригиналам (функциям времени), следует вспомнить правило:

(29)

В результате получается

(30)

Равенство (30) указывает, что восстановленный сигнал Xв(t) отличается от фильтрованного Fx(t) на величину, равную произведению производной фильтрованного сигнала на постоянную времени фильтра Т. Именно эта «добавка» к Fx(t) и создает эффект восстановления.

Таким образом, чтобы осуществлять процедуру восстановления сигнала после фильтрации, необходимо знать величину производной dFx/dt в текущий момент времени, умножить ее на известную постоянную Т и алгебраически просуммировать результат с текущим значением фильтрованного сигнала.

Наличие памяти у микропроцессорных контроллеров позволяет помнить предысторию фильтрованного сигнала Fx(t) за некоторый предшествующий период . Это делает возможной численную оценку производной фильтрованного сигнала dFx/dt каким-либо из известных методов. Вычислительные действия для микропроцессоров естественны. Следовательно, в цифровых контроллерах процедура восстановления является вполне осуществимой.

Если предположить, что численная оценка производной dFx/dt в процедуре восстановления выполняется совершенно точно, тогда исходный сигнал будет воспроизводиться полностью. Целиком восстановятся оба его компонента - и полезный сигнал, и помеха. Последнее противоречит основной цели – избавиться от помехи. Процедура восстановления лишается практического смысла.

Очевидно, что необходимо подобрать такой способ численной оценки производной, который обладал бы избирательными свойствами по отношению к истинному сигналу и помехе. Идеальным можно считать такой вариант, при котором оценка производной полезного (низкочастотного) сигнала была бы точной, а оценка производной высокочастотной помехи была бы нулевой. Тогда полезный сигнал восстанавливался бы полностью, а помеха не восстанавливалась бы совсем.

Идеальный вариант на практике, как всегда, неосуществим. Однако, при определенных условиях известные методы численной оценки производной могут стать приближением к идеалу и способны наделить процедуру восстановления желаемыми свойствами. Примером может служить простейший конечно-разностный способ оценки, который иллюстрируется рисунком 5.

Способ предусматривает расчет производной по двум значениям функции, зафиксированным через известный промежуток времени . Конечно-разностная оценка производной функции Fx(t) в точке t0 определяется по формуле:

(31)

Верхняя черта в выражении (31) указывает, что это приближенная расчетная оценка производной, а не ее действительное значение, которое равно тангенсу угла наклона касательной к функции Fx(t) в точке t0, т. е.tgβ:

Очевидно, что в общем случае и численно не совпадают. Разность между ними характеризует погрешность конечно-разностной оценки производной:

(32)

Восстановление полезного сигнала будет тем точнее, чем меньше погрешность оценки его производной после фильтрации. Величина погрешности ε(t) зависит от выбора величины интервала усреднения ∆. Очевидно, что ε(t) снижается при уменьшении ∆.

Из этого следует первая рекомендация по выбору интервала ∆:

С другой стороны, чтобы свести к минимуму восстановление фильтрованной помехи Fxп(t) конечно-разностная оценка производной должна давать близкий к нулю результат на высокочастотном сигнале. Ситуация поясняется рисунком 6. Ее специфика в том, что интервал усреднения ∆ значительно превосходит средний период высокочастотной помехи.

Точная производная функции Fxп(t) в момент t0 равна tgγ. Конечно-разностная оценка производной равна:

(33) .

На рисунке 6 видно, что оценка (33) тем сильнее стремится к нулю, чем больше величина . Из этого следует вторая рекомендация по выбору интервала :

Очевидно, что первая и вторая рекомендации противоречат друг другу. Это дает основание предположить, что существует такое компромиссное значение , при котором конечно-разностная оценка производной фильтрованного сигнала обеспечивает слабое воспроизведение высокочастотной помехи и достаточно полное восстановление полезного (информационного) сигнала.

Аналоговый ФНЧ в виде RC-цепочки имеет один параметр настройки – постоянную времени Т. У цифрового аналога RC-фильтра таких параметров два – постоянная времени Т и шаг дискретизации по времени j. Рассматриваемая цифровая фильтрация с восстановлением является процедурой, имеющей три параметра настройки. К прежним параметрам T и j еще добавляется интервал усреднения . Эффективность фильтрации с восстановлением зависит от выбора значений Т, j и . Наибольшая эффективность достигается при оптимальных параметрах.

О проблеме оптимальной настройки фильтрации с восстановлением.

Предполагается, что исходный сигнал X(t) представляет собой совокупность информационного (полезного) сигнала и высокочастотной помехи:

Х(t) = Хи(t) + Хп(t) , (34)

то после первого этапа (фильтрации) он превращается в фильтрованный сигнал:

Fx(t) = Fxи(t) + Fxп(t) (35)

Главной целью первого этапа ставится радикальное подавление помехи:

Fxп(t)→0 (36)

При этом допустимо существенное искажение полезного сигнала, т.к. далее последует второй этап – восстановление. Его содержание раскрывает соотношение (30), которое можно представить подробнее:

Хв(t) = T·Fx(t) + Fx(t) = T· [Fxи(t) + Fxп(t)] + Fxи(t) + Fxп(t) =

T·Fxи(t) + T·Fxп(t) + Fxи(t) + Fxп(t) (37)

Как уже отмечалось, конечно-разностная оценка низкочастотного сигнала имеет неизбежную погрешность (t):

Fxи(t) = Fxи(t) ± (t) (38)

Для высокочастотной помехи конечно-разностная оценка производной дает близкий к нулю результат с точностью до величины β(t):

Fxп(t) = 0 ± β(t) (39)

Подстановка конечно-разностных оценок (38) и (39) в выражение (37) приводит к следующему результату:

Хв(t) = T· (Fxи(t) ± (t)) + Т· (0 ± β(t)) + Fxи(t) + Fxп(t) =

T·Fxи(t) ± Т·(t) ± Т·β (t) + Fxи(t) + Fxп(t) (40)

Согласно соотношению (30) сумма T·Fxи(t) + Fxи(t) в выражении (40) дает точно восстановленный информационный (полезный) сигнал, т.е.:

T·Fxи(t) + Fxи(t) = Хи(t) (41)

С учетом (41) выражение для восстановленного сигнала принимает удобный для анализа вид:

Хв(t) = Хи(t) ± Т·(t) ± Т·β (t) + Fxп(t) (42)

Идеальным результатом фильтрации с восстановлением было бы получение точного информационного сигнала:

Хв(t) = Хи(t) (43)

По естественным причинам реальный (42) и идеальный (43) результаты не совпадают. Разница между ними определяет объективную погрешность (ошибку) процедуры фильтрации с восстановлением. Согласно (42) она равна алгебраической сумме трех слагаемых:

Error = ± Т·(t) ± Т·β (t) + Fxп(t) (44)

Действие фильтрации с восстановлением тем эффективнее, чем меньше величина ошибки (44).

Постоянная времени фильтра Т входит в первые два слагаемых выражения (44) в виде сомножителя. Однако вывод, что предпочтителен выбор минимального Т, будет поспешным, поскольку при малом Т слабеет подавление помехи. А это означает увеличение третьего слагаемого Fxп(t) в формуле (44).

(t) и β(t) - это погрешности конечно-разностной оценки производной фильтрованного полезного сигнала Fxи(t) и помехи Fxп(t). Минимизация погрешностей (t) и β(t) приводит к противоречивым рекомендациям по выбору размера интервала усреднения . Кроме того, на выбор настроек фильтра влияет также специфика частотных спектров полезного сигнала и помехи.

Таким образом, зависимость погрешности фильтрации с восстановлением от параметров настройки Т и имеет достаточно сложный характер. Определение оптимальных значений Топт и опт, при которых погрешность минимальна, т. е.:

Error (Топт,опт) = Error (Т, ), (45)

является задачей поиска минимума функции двух переменных.

Для оценки эффективности фильтрации с восстановлением можно использовать традиционные показатели (22), (23), (24).

refdb.ru

Сажевый фильтр - предназначение и принцип работы

Сажевый фильтр – это устройство, предназначенное для очистки отработанных газов дизельного двигателя. Его эффективность составляет 80–90%. С 2009 года, согласно нормам Евро-5, все машины с дизельными моторами стали комплектоваться этими фильтрами.

Принцип работы

Устройство является составной частью автомобильной выхлопной системы. Оно улавливает сажу, образующуюся при работе дизельного ДВС.

Фильтрация производится в два этапа:

  1. Захват сажи. Внутренний блок фильтра состоит из ячеек, в которых и оседают крупные частицы. К сожалению, мелкие фракции – менее 0,5 микрон, через него проходят свободно.
  2. Регенерация (очистка) самого устройства. Эта процедура необходима, так как со временем пыль выхлопа закупоривает ячейки блока. Как следствие, мощность двигателя становится ниже.

Процесс регенерации

Процесс очищения заключается в том, что сажевый фильтр нагревается до 500 градусов, и скопившиеся в нём частицы сгорают.

Если автомобиль используется для коротких поездок, то регенерация будет проходить не полностью или вообще не запустится. В этом случае она проводится принудительно. Весь процесс выполняется автоматически, без участия человека. Двигатель работает на повышенных оборотах. Сажевый фильтр нагревается до 600 – 650 градусов, и осевшая в нём сажа выгорает.

Регенерация управляется контроллером на основании сигналов с нескольких датчиков давления. Когда давление приходит в норму, завершается и принудительная очистка, а режим работы мотора восстанавливается.

Использование присадок

В конструкцию некоторых сажевых фильтров входит отдельная ёмкость для присадки, способствующей регенерации даже при недостаточной температуре. Один раз в несколько сотен километров в топливо автоматически вводится специальная жидкость, которая провоцирует разогрев сажевого фильтра с последующим его очищением. Сама присадка не распадается. Она в чистом виде попадает в выхлопную систему вместе с отработанными газами.

Срок службы этой присадки 90 000-100 000 километров пробега.

Если ёмкость конструктивно не предусмотрена, то присадку добавляют непосредственно в бензобак при очередной заправке.

Неисправности и последствия

Отечественное дизтопливо не отличается качеством. Главная проблема – это высокое содержание в нём серы. Сажевые фильтры очень быстро засоряются.

Основные неисправности начинают проявляться через 50 000 – 120 000 км пробега:

  • рост расхода горючего;
  • затруднение запуска мотора;
  • потеря динамики;
  • появление индикатора «Проверьте двигатель»;
  • слишком дымный выхлоп.

Если не взяться за устранение неисправностей, то последуют серьёзные проблемы:

  • горючее может попадать в магистрали смазки;
  • система турбонаддува постепенно выйдет из строя.
  • двигатель перестанет заводиться вообще.

Ремонт 

Сажевый фильтр неремонтопригоден. Можно заменить эту деталь новой, допускается также почистить фильтр самостоятельно. Добавление присадки – это самый лёгкий способ, который позволит очистить всю выхлопную систему целиком.

Еще один метод – это удаление устройства. Вместо него может быть установлен пламегаситель. Потребуется также перепрограммирование блока управления. Стоит учитывать, что без фильтра в атмосферу будут выбрасываться частицы сажи.

www.otvetprost.ru