Впускная система двигателя принцип работы

Работа любого ДВС основана на сгорании смеси воздуха и топлива в цилиндрах агрегата. Помимо того, что воздух и горючий материал (бензин, дизель или газ) нужно подать в каждый цилиндр, нужен точный расчет объема каждой субстанции, и качественно их смешать. По мере совершенствования моторов улучшаются и системы, которые необходимы для их максимального КПД.

Эффективность двигателя зависит не только от качества топливной системы и работоспособности зажигания.

Если топливо плохо перемешается с воздухом, большая его часть не сгорит, а будет удалено из автомобиля через выхлопную трубу (о том, как это повлияет на каталитический нейтрализатор, рассказано здесь). Для повышения экономичности, экологичности и эффективности улучшаются разные параметры силового агрегата.

Рассмотрим, какую роль в этом играет впускная система, из каких элементов она состоит, какое ее назначение, какой принцип ее работы.

Что такое система впуска автомобиля

Старые моторы, которые еще встречаются в автомобилях отечественного производства, не имели системы впуска как таковой. Карбюраторный мотор имеет впускной коллектор, патрубок которого проходит через карбюратор к воздухозаборнику. Само устройство имеет следующий принцип работы.

Когда поршень в конкретном цилиндре выполняет такт впуска, в полости образуется разрежение. Газораспределительный механизм открывает впускной клапан. По каналу коллектора начинает двигаться воздушный поток.

Проходя через смесительную камеру карбюратора, в него попадает некоторое количество топлива (этот объем регулируется жиклерами, о которых рассказывается отдельно).

Очистка воздуха обеспечивается воздушным фильтром, установленным перед карбюратором.

Смесь всасывается в цилиндр через открытый клапан. Вакуумный принцип работы имеет любой атмосферный двигатель. В нем воздушно-топливная смесь попадает естественным путем при помощи разрежения во впускном коллекторе. Примитивный впуск лишь обеспечивал поступление воздуха в камеру карбюратора.

У этой системы есть существенный недостаток – качественная работа системы напрямую зависит от того, какое строение имеет тракт, подсоединенный к головке блока цилиндров. Также по мере прохождения ВТС через коллектор некоторое количество топлива может попадать на его стенки, что отрицательно сказывается на экономичности авто.

Когда появился инжектор (о том, что это такое и как он работает, рассказывается отдельно), появилась необходимость в создании полноценной системы впуска, которая имела бы такую же функцию – осуществлять забор воздуха и смешивать его с топливом, но управление ее работой выполнялось бы электроникой.

Электроника более эффективно рассчитывает оптимальную пропорцию объема воздуха и топлива и поддерживает этот параметр на разных режимах работы ДВС. Также она обеспечивает лучшее наполнение цилиндров на малых оборотах мотора.

Такое улучшение во впуске агрегата увеличивает его производительность без увеличения расхода горючего. Оптимальный показатель соотношения объема воздуха к количеству топлива составляет 14.7/1.

Механический вид впуска не способен поддерживать эту пропорцию на разных режимах работы агрегата.

Если раньше машина имела только воздуховод, по которому естественным путем поступал воздух (его объем обусловливался физическими свойствами воздушного тракта и исполнительных устройств), то современный автомобиль получает целую систему, состоящую из разных механизмов, имеющих электрическое управление. Они контролируются ЭБУ, благодаря чему ВТС получается более качественной.

Стоит упомянуть, что бензиновый, в том числе газовый (используется нештатное или заводское ГБО), и дизельный моторы получают похожую систему впуска. Однако в зависимости от типа впрыска она может иметь несколько отличающееся устройство. В другом обзоре рассказывается о разновидностях инжекторных систем.

Современная впускная система работает синхронно и с другими системами машины. Например, в этот список входит рециркуляция отработанных газов и впрыск топлива. Чтобы цилиндры более качественно наполнялись свежей порцией воздушно-топливной смесью, на впуске часто устанавливается турбонагнетатель. О том, что такое турбокомпрессор в машине, есть отдельный обзор.

Принцип работы впускной системы

Впускная система работает на основе разницы давления в цилиндре и в атмосфере. Она появляется, когда поршень движется к нижней мертвой точке на такте впуска (когда выполняется такт рабочего хода, впускной и выпускной клапаны закрыты), а клапан, через который в емкость поступает воздух с топливом, открыт.

Количество воздуха напрямую зависит от размеров самого цилиндра. Однако этот объем регулируется, чтобы мотор мог работать на пониженных оборотах, а при необходимости коленвал можно было раскрутить сильнее (когда машина разгоняется). Для изменения режима работы используется специальный воздушный клапан, который называется дроссельная заслонка.

 В карбюраторе этот элемент связан с педалью акселератора. Чем сильнее открывается клапан, тем больше топлива затягивается в тракт впускного коллектора. Инжекторные моторы получают особенный дроссель.

В нем имеется небольшой электродвигатель, который подключен к блоку управления.

Когда водитель нажимает на педаль газа, ЭБУ при помощи запрограммированных алгоритмов определяет, до какой степени открыть воздушный клапан.

Чтобы сохранялась идеальная пропорция воздуха и топлива, возле дросселя стоит дроссельный датчик, сигналы от которого поступают на электронный блок управления (во многих современных системах устанавливается два датчика воздуха: один перед заслонкой, а другой за ней). Получив эти данные, электроника увеличивает/уменьшает количество горючего, которое подается через форсунки инжектора (об их устройстве и принципе работы рассказывается в другой статье).

В зависимости от типа впрыска впускной тракт может иметь несколько отличающуюся конструкцию. Например, при распределенной модификации впускная система участвует в смесеобразовании. В такой конструкции форсунки установлены в каждом патрубке коллектора максимально близко к впускным клапанам. Такую систему получает большинство современных инжекторных машин.

Если двигатель имеет непосредственный впрыск (в случае с дизельными агрегатами это единственная модификация), то система впуска только обеспечивает питание цилиндры свежей порцией воздуха. В этом случае сгорание топлива максимально эффективное, так как смешивание происходит непосредственно в полости цилиндра без потерь на впускном тракте.

Причем благодаря особенности конструкции этого впрыска (на впускном коллекторе установлены дополнительные заслонки, их синхронность работы обеспечивает общий вал с электроприводом) топливная система может обеспечивать разное смесеобразование. Вот два основных типа:

1. Послойный тип. В этом режиме форсунка распыляет горючее в цилиндр, максимально распределяя его по всей камере. Температура поступившего воздуха высокая, благодаря чему бензин начинает испаряться, лучше смешиваясь с воздухом. Такой режим используется на малых оборотах и при небольших нагрузках на ДВС.
2. Однородный (гомогенный) тип. По сути, это обедненная смесь. В теории давление в цилиндре при закрытых клапанах напрямую влияет на отдачу мотора в процессе сгорания воздушно-топливной смеси. Из этого можно сделать заключение, что для повышения крутящего момента при минимальном расходе топлива нужно увеличить объем поступающего в камеру воздуха. Однако в случае с распределенным впрыском наблюдается следующая проблема. Если пропорция ВТС будет изменена в сторону увеличения количества воздуха (обедненная смесь), то такая смесь плохо будет воспламеняться. По этой причине на распределенных типах инжекторных систем такой тип смесеобразования не используется. Но что касается непосредственного впрыска, это осуществить реально. Воспламенение обедненной смеси возможно благодаря тому, что сравнительно малый объем топлива распыляется в непосредственной близости к свече зажигания. По сравнению с общим количеством сжатого воздуха топлива в цилиндре мало, но благодаря тому, что возле электродов свечи находится обогащенное облако, мотор не теряет своей эффективности даже при значительной экономии топлива.

Вот небольшая анимация того, как работает схема с изменяемым смесеобразованием:

Как устроены впускные коллекторы? (3D анимация) — Motorservice Group

В зависимости от типа топливной системы и конструкции исполнительных устройств таких режимов может быть еще больше. Каждый из них активируется электроникой, которая фиксирует обороты мотора и нагрузку на него. Для обеспечения разных режимов образования смеси каждый производитель использует свои механизмы.

Например, в некоторых моторах устанавливаются специальные многорежимные форсунки, а в других – помимо дроссельного клапана устанавливаются еще и впускные заслонки. В зависимости от режима они могут закрываться и открываться независимо от дроссельной заслонки.

Когда воздушно-топливная смесь сгорела, отработанные газы удаляются через выпуск. Это уже другая система автомобиля. Помимо удаления выхлопа она компенсирует пульсации газового потока и снижает шум мотора (подробней об устройстве и назначении выхлопной системы читайте здесь).

Усилитель тормозов тоже частично задействует разрежение, образующееся во впускном коллекторе. Попутно он оснащен клапаном, отсекающим систему рециркуляции выхлопных газов.

Схема современной системы впуска включает множество разных датчиков и исполнительных устройств, благодаря чему она за доли секунды подстраивается под режим работы мотора или изменяющихся нагрузок на силовой агрегат. В некоторых современных моделях используется особенная технология, цель которой – улучшить эффективность ДВС при помощи изменения длины и сечения впускного тракта.

Такая модернизация позволяет извлечь максимальный крутящий момент на пониженных оборотах атмосферного двигателя. Подробно конструкция и принцип работы коллектора с изменяемой длиной и сечением рассказывается в другой статье.

Конструкция

В устройство системы впуска входят следующие элементы:

• Воздухозаборник. У каждой модели авто этот элемент имеет свою конструкцию. Ключевой элемент в этом узле – воздушный фильтр. Он помещен в корпус (часто это герметично закрытый со всех сторон лоток, но встречаются и открытые фильтры, установленные непосредственно на воздухозаборник), который с одной стороны имеет открытый патрубок. Через это отверстие воздух попадает на фильтрующий элемент, очищается и поступает в трубу впускной системы. Подробно о воздушных фильтрах рассказывается здесь.
• Дроссель. В современном исполнении это клапан с электроприводом, который устанавливается на трубу, идущую от воздухозаборника до коллектора. В зависимости от потребностей и нагрузок мотора электронный блок управления подает соответствующую команду на открытие/закрытие заслонки. Благодаря этому контролируется внутренний поток воздуха.
• Ресивер (или коллектор). Между дросселем и головкой блока цилиндров устанавливается впускной коллектор. Это труба сложной конструкции. С одной стороны она имеет один, а с другой – несколько патрубков (их количество зависит от числа цилиндров в блоке). Назначение этой детали в том, чтобы распределять внутренний поток воздуха по цилиндрам. Если топливная система распределенного типа, то на каждом патрубке будет сделано отверстие, в котором будет закреплена топливная форсунка. В таком случае впускная система принимает непосредственное участие в образовании воздушно-топливной смеси. Если мотор имеет непосредственный впрыск (форсунки стоят возле свечей зажигания или свечей накала у дизельных моторов), тогда впуск просто регулирует подачу воздуха.
• Впускные заслонки. Это дополнительные клапаны, которые устанавливаются внутри патрубков коллектора, чтобы регулировать тип смесеобразования. Данные элементы используются в ДВС с непосредственным впрыском.
• Датчики воздуха. Они фиксируют силу потока воздуха перед заслонкой и за ней, а также его температуру. Сигналы от этих сенсоров поступают на блок управления.

????Еще по теме:  Какие модели автомобилей имеют цепь ГРМ?

За синхронную работу всех исполнительных механизмов впускной системы отвечает ЭБУ. На основании сигналов, полученных от педали газа, датчика массового расхода и других сенсоров, которыми оснащен транспорт, электроника активирует конкретный алгоритм. В соответствии с программой «мозгов» все устройства одновременно получают соответствующие сигналы.

Для чего нужна

Итак, как видно, без качественной впускной системы, состоящей из разного количества датчиков и исполнительных механизмов, невозможно создать экономичный, но вместе с тем достаточно динамичный и экологичный автомобиль.

Единственный недостаток современных систем впуска заключается в дороговизне и сложности обслуживания. Если карбюраторный мотор можно диагностировать и отремонтировать усилиями бывалого автомеханика, то электроника проверяется только на специальном оборудовании. Для ее ремонта нужно посетить специализированный сервисный центр.

В качестве дополнения предлагаем посмотреть видеолекцию о впускной системе автомобиля:

Теория ДВС: Системы Впуска

Вопросы и ответы:

Что такое впуск в двигателе? Другое название – впускная система. Это воздухозаборник, соединенный с трубой, которая разветвляется на несколько труб (по одной на цилиндр). Система нужна для подачи свежего воздуха и формирования ВТС.

Что будет если увеличить впускной коллектор? Удлинение коллектора в атмосфернике приведет к большему сопротивлению на входе, что приведет к худшему сгоранию ВТС. Это приведет к уменьшению крутящего момента и мощности.

Система впуска автомобиля

Двигатели автомобиля постоянно совершенствуются, что в свою очередь приводит не только к осложнению конструкции узлов и механизмов, но и появлению новых систем. Таковой, к примеру, является система впуска, которая появилась с широким внедрением электроники в конструкции силовых установок.

На карбюраторных моторах впускная система отсутствовала как таковая, хотя ее некоторые составные части использовались – воздухозаборник, фильтрующий воздушный элемент, коллектор.

В их задачу входила подача воздуха в двигатель, а после прохождения воздушного потока через карбюратор – топливовоздушной смеси в цилиндры.

С появлением инжекторов с электронным управлением, конструкция элементов, обеспечивающих наполнение воздухом камер сгорания, усложнилась, добавились новые, в результате образовалась полноценная система впуска.

Система продолжает выполнять все ту же задачу – наполнение цилиндров воздухом. Но за счет использования электронного управления, удается обеспечить заполнение цилиндров оптимальным количеством воздуха в любых режимах работы мотора.

Это позволяет поддерживать требуемые пропорции топливовоздушной смеси для получения максимального выхода мощности при минимально возможном расходе топлива. Оптимальная пропорция для смеси является 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива.

Именно этот состав и старается поддерживать впускная система практически на любом режиме работы мотора.

Конструкция

Такое функционирование системы впуска обеспечивается использованием электроники. А это значит, что все составные элементы ее делятся на три основных категории:

1. Следящие устройства (датчики)
2. Блок управления (ЭБУ, он же ЭСУД)
3. Исполнительные механизмы

Первые контролируют ряд параметров и на основе их показаний ЭБУ подает сигналы на исполнительные устройства, благодаря чему и корректируется количество подаваемого воздуха.

Система впуска Audi RS4

Следящих устройств, используемых в конструкции впускной системы – достаточно много. Она включает в себя такие датчики как:

Система впуска Audi RS4

• массового расхода воздуха или ДМРВ (расходомер);
• температуры воздуха в коллекторе;
• давления (атмосферного, в коллекторе);
• положения заслонок;
• положения клапана системы рециркуляции отработанных газов.

Это общий перечень следящих устройств, которые может включать система впуска. В определенных конструкциях моторов каких-то из них может и не быть. К примеру, на некоторых моторах ДМРВ не устанавливается, а его функцию выполняет датчик давления в коллекторе.

Основными из указанных следящих устройств являются ДМРВ и температурный датчик. Они подают на блок управления информацию о нагрузке на силовую установку. Остальные же датчики являются вспомогательными и обеспечивают информацией, на основе которой ЭБУ принимает более верные решения.

Датчик температуры воздуха в коллекторе

Поскольку впускная система, как и другие, управляется ЭБУ, то понятно, что она взаимодействует с рядом из них. Ее работа «переплетается» с системами:

• впрыска;
• рециркуляции отработанных газов;
• улавливания топливных паров.

Также она взаимодействует с усилителем тормозной системы (вакуумным).

Элементы впускной системы

Конструкция исполнительного механизма включает в себя ряд элементов, указанных выше, а также некоторые другие. Он включает в себя:

• заборник;
• фильтрующий элемент;
• дроссельный узел;
• коллектор;
• соединительные трубопроводы;
• резонатор.

В инжекторных системах с прямым впрыском исполнительный механизм включает в себя также впускные заслонки.

Коллектор в системе прямого впрыска автомобилей VW

Назначение составных частей. Принцип работы

Всасывание воздуха, как и ранее, производится за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах на такте впуска (поршень уходит вниз, впускные клапаны открыты).

Заборник обеспечивает всасывание воздуха из атмосферы. Фильтрующий элемент проводит его очистку от загрязняющих элементов (фильтр – целлюлозный и относиться к расходным материалам).

Резонатор устанавливается на впуске до воздушного фильтра, также может быть малый резонатор после него и перед дроссельной заслонкой. Его основной задачей является снижение шума, исходящего от двигателя при сгорании топлива и разделение воздушных потоков. И это не все, еще он сглаживает пульсации воздуха и защищает двигатель от гидроудара.

Основным дозирующим элементом является дроссельный узел. За счет заслонки он регулирует объем воздуха, подающегося в коллектор. Дроссельная заслонка присутствовала и в карбюраторном двигателе. Но там ее открытие управлялось водителем за счет механической связи ее с педалью газа.

В современном инжекторе же все чаще дроссель работает от электрического привода, которым управляет ЭБУ. Это позволяет, на основе показаний датчиков, а также положения педали акселератора, блоку определить угол открытия заслонки, чтобы обеспечить подачу точного количества воздуха.

Впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива

В дизелях и инжекторных моторах с непосредственным впрыском коллектор обеспечивает распределение поступающего воздуха по цилиндрам.

В инжекторах же с распределенной подачей топлива он дополнительно используется для обеспечения смесеобразования (в коллектор устанавливают форсунки, которые впрыскивают бензин в проходящий поток).

Также разрежение, создающееся в коллекторе, используется для функционирования усилителя тормозов, он включает в себя еще и клапан системы рециркуляции отработанных газов.

Впускная система функционирует очень просто: за счет такта впуска цилиндры создают разрежение, что приводит к засасыванию воздуха из атмосферы. При этом датчики улавливают требуемые параметры – скорость его движения, температуру перед и за дросселем и т.д.

На основе этих данных, положения педали газа, а также на информации, поступающей от датчиков системы впрыска, ЭБУ подает сигнал на привод дроссельного узла, и его заслонка открывается на угол, который обеспечит подачу в коллектор требуемого количества воздуха.

Поскольку ЭБУ собирает информацию со всех следящих устройств постоянно, то реакция на изменение режима работы мотора – очень высокая, соответственно система впуска быстро подстраивается под новые условия, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Новые наработки

Конструкторы постоянно совершенствуют устройство составных частей двигателя, касается это и системы впуска.

Они улучшают используемые датчики, чтобы повысить их точность и долговечность. В основном, это сводится к использованию новых принципов работы.

Более интересными являются наработки, касающиеся конструкции элементов исполнительного механизма, в частности – коллектора.

К примеру, инжекторные моторы с прямым впрыском оснащаются коллекторами с дополнительными заслонками – впускными (они же – вихревые). При этом вносятся конструктивные изменения и в головке блока.

Такая впускная система подразумевает наличие двух каналов подачи воздуха к впускным клапанам. И разделение этих каналов делается в головке блока.

Используемые впускные заслонки применяются для перекрытия этих каналов.

Система впуска такой конструкции позволяет получить три типа смесеобразования для обеспечения максимально эффективной работы силового агрегата:

1. Послойное
2. Обедненное гомогенное
3. Стехиометрическое гомогенное

А суть этой доработки сводится к тому, что на определенных режимах впускные заслонки перекрывают тот или иной канал, чтобы получить требуемое смесеобразование.

Еще один вариант конструктивного исполнения коллектора впускной системы – переменной длины. Суть работы этого коллектора сводится к тому, что при холостом ходу воздух движется по длинному пути, но при начале работы мотора под нагрузкой открывается специальный клапан, который сокращает путь движения воздуха, что обеспечивает более быстрое наполнение цилиндров воздухом.

Коллектор двигателя HEMI

В дальнейшем, возможно появление еще каких-то более интересных решений для получения максимальной эффективности работы этой составляющей силового агрегата.

Впускная система двигателя

В процессе развития двигателя внутреннего сгорания появилась впускная система. Система впуска современного двигателя необходима для подвода воздуха к цилиндрам и образования там рабочей смеси.

Впускная система состоит из: воздухозаборника, воздушного фильтра, дроссельной заслонки, впускного коллектора. Ещё в системе присутствуют: соединительные патрубки и на некоторых двигателях — впускные заслонки.

Устройство впускной системы на примере двигателя К4М: 1 — воздухозаборный патрубок; 2 — глушители шума впуска; 3 — корпус воздушного фильтра; 4 — блок дроссельной заслонки; 5 — впускной коллектор; 6 — подкладка корпусов форсунок; 7 — забор воздуха.

Воздухозаборник — нужен для забора воздуха и подачи его к двигателю. Процесс забора происходит благодаря давлению, которое создается потоком встречного воздуха или благодаря разрежению, которое создается движением поршней в цилиндрах.

Воздушный фильтр выполняет роль очистителя поступающего воздуха от всяческих частиц. Сам элемент фильтра изготовляется из спецбумаги и имеет определенный срок службы. Воздушные фильтры могут иметь разную конструкцию — бывают цилиндрические, панельные, бескаркасные.

Дроссельная заслонка увеличивает или уменьшает подачу воздуха, в зависимости от величины поступающего топлива. Приводится в действие педалью газа, а на современных моторах работает с помощью электродвигателя.

Впускные заслонки имеют место быть на движках с непосредственным впрыском топлива. Они крепятся на одном валу, который приводится в движение электрическим или вакуумным приводом.

Впускной коллектор выполняет роль распределителя воздуха по цилиндрам двигателя.

Как работает система впуска

Система работает по причине разного давления между атмосферным и давлением в цилиндрах двигателя, которое возникает на такте впуска. Объем цилиндра и поступающего воздуха пропорционален. Дроссельная заслонка регулирует величину воздуха, необходимую для конкретного режима работы мотора.

• Как работает система впуска: A — поток воздуха; B — поток отработавших газов; 1 — дроссельная заслонка (только на бензиновых двигателях); 2 — клапан рециркуляции отработавших газов; 3 — поступающие по системе рециркуляции отработавшие газы; 4 — воздух или топливо-воздушная смесь; 5 — впускной клапан.
• Рекомендуем: Всё о давлении масла в двигателе: какое должно быть, как измерить
• На двигателях, где установлены впускные заслонки, может быть несколько видов смесеобразования — это послойное, стехиометрическое гомогенное и бедное гомогенное.

Смесеобразование послойное — дроссельная заслонка в основном полностью открыта, а заслонки впускные закрыты. Рабочая смесь на этом режиме бедная, она применяется при работе двигателя на средних и малых оборотах и при нагрузках.

Стехиометрическое гомогенное смесеобразование — заслонки впускные открыты, а дроссельная заслонка открыта от требуемого крутящего момента. Это смесеобразование применяется при больших нагрузках и высоких оборотах двигателя.

1. Смесеобразование бедное гомогенное — заслонки впускные закрыты, дроссельная заслонка открыта, а режим работы двигателя, так называемый промежуточный.
2. (1 раз, оценка: 5,00 из 5)

Впускная система автомобиля — устройство и принцип работы 1

В процессе развития двигателя внутреннего сгорания появилась впускная система. Система впуска современного двигателя необходима для подвода воздуха к цилиндрам и образования там рабочей смеси.

Впускная система состоит из: воздухозаборника, воздушного фильтра, дроссельной заслонки, впускного коллектора.

Ещё в системе присутствуют: соединительные патрубки и на некоторых двигателях — впускные заслонки.

Устройство впускной системы на примере двигателя К4М: 1 — воздухозаборный патрубок; 2 — глушители шума впуска; 3 — корпус воздушного фильтра; 4 — блок дроссельной заслонки; 5 — впускной коллектор; 6 — подкладка корпусов форсунок; 7 — забор воздуха.

Воздухозаборник — нужен для забора воздуха и подачи его к двигателю. Процесс забора происходит благодаря давлению, которое создается потоком встречного воздуха или благодаря разрежению, которое создается движением поршней в цилиндрах.

  Что делать при гидроударе двс, чтобы сохранить мотор

Воздушный фильтр выполняет роль очистителя поступающего воздуха от всяческих частиц. Сам элемент фильтра изготовляется из спецбумаги и имеет определенный срок службы. Воздушные фильтры могут иметь разную конструкцию — бывают цилиндрические, панельные, бескаркасные.

Дроссельная заслонка увеличивает или уменьшает подачу воздуха, в зависимости от величины поступающего топлива. Приводится в действие педалью газа, а на современных моторах работает с помощью электродвигателя.

Впускные заслонки имеют место быть на движках с непосредственным впрыском топлива. Они крепятся на одном валу, который приводится в движение электрическим или вакуумным приводом.

Впускной коллектор выполняет роль распределителя воздуха по цилиндрам двигателя.

Как работает система впуска

Система работает по причине разного давления между атмосферным и давлением в цилиндрах двигателя, которое возникает на такте впуска. Объем цилиндра и поступающего воздуха пропорционален. Дроссельная заслонка регулирует величину воздуха, необходимую для конкретного режима работы мотора.

Как работает система впуска: A — поток воздуха; B — поток отработавших газов; 1 — дроссельная заслонка (только на бензиновых двигателях); 2 — клапан рециркуляции отработавших газов; 3 — поступающие по системе рециркуляции отработавшие газы; 4 — воздух или топливо-воздушная смесь; 5 — впускной клапан.

На двигателях, где установлены впускные заслонки, может быть несколько видов смесеобразования — это послойное, стехиометрическое гомогенное и бедное гомогенное.

Смесеобразование послойное — дроссельная заслонка в основном полностью открыта, а заслонки впускные закрыты. Рабочая смесь на этом режиме бедная, она применяется при работе двигателя на средних и малых оборотах и при нагрузках.

Стехиометрическое гомогенное смесеобразование — заслонки впускные открыты, а дроссельная заслонка открыта от требуемого крутящего момента. Это смесеобразование применяется при больших нагрузках и высоких оборотах двигателя.

Смесеобразование бедное гомогенное — заслонки впускные закрыты, дроссельная заслонка открыта, а режим работы двигателя, так называемый промежуточный.

Обзор элементов системы впуска двигателя

Резонатор

Представляет собой пластиковый воздухозаборник, который, как правило, установлен под фарами возле радиаторов. Патрубок устанавливается по ходу движения автомобиля, чтобы захватывался поток воздуха.

Конструкция воздухозаборника осуществлена таким образом, чтобы избежать попадания воды в цилиндры.

Корпус воздушного фильтра

Пластиковый короб, в котором устанавливается фильтр. Корпус максимально герметичен, обычно имеет отстойник для мусора.

Фильтр расположен во всей площади корпуса, в составе которого целлюлозная бумага с прорезиненными краями. Рассчитан фильтр таким образом, чтобы обеспечить необходимое сопротивление.

Дроссельный патрубок

Обычно представляет собой гофрированный патрубок. В гофре имеется отдельный патрубок, через который во впускной коллектор попадают картерные газы. К патрубку присоединяется ДМРВ, крепится хомутами с двух сторон во избежание подсоса неучтенного воздуха.

Датчик имеет в своей основе платиновую проволоку и никелевую сетку в качестве чувствительного элемента. Работа датчика заключается в подсчете впускаемого воздуха, а полученная информация уже передается на электронный блок управления.

Получив данные от датчика массового расхода воздуха, блок управления уже знает, в каком количестве подать топливо.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка нужна для дозирования впускаемого воздуха, непосредственно влияющее на количество впрыскиваемого топлива.

За положением открытия заслонки отвечает электронный потенциометр ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки). В зависимости от открытия заслонки корректируется количество подачи топлива.

Устанавливаемый либо на дросселе, либо на коллекторе, регулятор холостого хода (РХХ), отвечает за поток воздуха в обход закрытого дросселя в режиме холостого хода.

Впускной коллектор

Впускной коллектор равномерно распределяет воздух по цилиндрам, создавая необходимую геометрию потока, а также играет роль в смесеобразовании.

Может быть пластиковым или железным. У современных двигателей ресивер с изменяемой геометрией потока воздуха, а за геометрию отвечают двигающиеся шторки.

Конструкция

Такое функционирование системы впуска обеспечивается использованием электроники. А это значит, что все составные элементы ее делятся на три основных категории:

1. Следящие устройства (датчики)
2. Блок управления (ЭБУ, он же ЭСУД)
3. Исполнительные механизмы

• Первые контролируют ряд параметров и на основе их показаний ЭБУ подает сигналы на исполнительные устройства, благодаря чему и корректируется количество подаваемого воздуха.
• Система впуска Audi RS4
• Следящих устройств, используемых в конструкции впускной системы – достаточно много. Она включает в себя такие датчики как:
• Система впуска Audi RS4

• массового расхода воздуха или ДМРВ (расходомер);
• температуры воздуха в коллекторе;
• давления (атмосферного, в коллекторе);
• положения заслонок;
• положения клапана системы рециркуляции отработанных газов.

Это общий перечень следящих устройств, которые может включать система впуска. В определенных конструкциях моторов каких-то из них может и не быть. К примеру, на некоторых моторах ДМРВ не устанавливается, а его функцию выполняет датчик давления в коллекторе.

Основными из указанных следящих устройств являются ДМРВ и температурный датчик. Они подают на блок управления информацию о нагрузке на силовую установку. Остальные же датчики являются вспомогательными и обеспечивают информацией, на основе которой ЭБУ принимает более верные решения.

  Грамотная замена моторного масла в двигателе автомобиля

Датчик температуры воздуха в коллекторе

Поскольку впускная система, как и другие, управляется ЭБУ, то понятно, что она взаимодействует с рядом из них. Ее работа «переплетается» с системами:

• впрыска;
• рециркуляции отработанных газов;
• улавливания топливных паров.

1. Также она взаимодействует с усилителем тормозной системы (вакуумным).
2. Элементы впускной системы
3. Конструкция исполнительного механизма включает в себя ряд элементов, указанных выше, а также некоторые другие. Он включает в себя:

• заборник;
• фильтрующий элемент;
• дроссельный узел;
• коллектор;
• соединительные трубопроводы;
• резонатор.

В инжекторных системах с прямым впрыском исполнительный механизм включает в себя также впускные заслонки.

Коллектор в системе прямого впрыска автомобилей VW

Доступные методы увеличения подачи воздуха

От количества попадающего воздуха зависит мощность двигателя. Установка турбины – метод радикальный, однако существуют более простые и дешевые способы:

Установка воздушного фильтра нулевого сопротивления

К данному способу относятся скептически, но эффективность ФНС доказана. Оправдана установка подобного фильтра только в случае комплексного тюнинга, но и без того прибавляет скромных 1-3% мощности за счет снижения сопротивления, а значит, увеличения объема воздуха в камере сгорания.

Холодный впуск

Существуют готовые комплекты холодного впуска. Не на всех автомобилях воздухозаборник способен забирать холодный воздух, температура подкапотного пространства не позволяет.

Конструкция холодного впуска дает возможность попадать в коллектор холодному воздуху, а значит в цилиндры попадает больше воздуха – горение смеси будет более эффективно.

Установка впускного коллектора с иной геометрией

Для автомобилей ВАЗ предусмотрены коллектора под разные потребности: с короткими каналами – мотор будет «верховым», с длинными каналами обеспечить достаточный крутящий момент с холостых до средних оборотов.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Как известно, современный дизельный двигатель на разных автомобилях и спецтехнике обычно оснащается турбокомпрессором. Также данное решение активно используется и на турбобензиновых ДВС.

Другими словами, для получения необходимой отдачи от моторов силовую установку дополнительно турбируют. Дизельный агрегат с турбонаддувом получил название турбодизель. Давайте остановимся на схеме подачи воздуха в такие моторы более подробно.

Как и в случае с бензиновыми ДВС, система питания дизельных моторов воздухом предполагает его забор из атмосферы, очистку поступающего воздуха и дальнейшую подачу в цилиндры. При этом воздух дополнительно проходит через турбину, охлаждается и уже затем поддается в камеру сгорания, причем нагнетается под давлением.

На примере турбодизеля стоит выделить следующие элементы системы питания воздухом:

• воздухозаборник;
• воздухоочиститель (воздушный фильтр);
• турбокомпрессор;
• специальный воздушный радиатор (интеркулер);
• впускной коллектор;

С функцией воздухозаборника и воздушного фильтра мы уже ознакомились при рассмотрении атмосферного бензинового мотора.

Что касается турбодвигателей на спецтехнике, которая работает в условиях сильной запыленности и общего загрязнения воздуха, используется многоступенчатая система очистки (двух или даже трехступенчатые схемы).

В конструкцию может быть включен инерционный предварительный очиститель воздуха и другие подобные решения.

Итак, после прохода через фильтры, воздух втягивается в турбокомпрессор. После турбины воздух идет по трубопроводам уже под давлением, проходя через так называемый воздушный радиатор. Дело в том, что после сжатия в турбине воздух нагревается. При этом если его охладить перед подачей в цилиндры, тогда общая масса воздуха увеличивается.

В результате такого снижения температуры в камеру сгорания удается подать больше воздуха, что позволяет более полноценно и эффективно сжечь топливо, добиться прироста мощности, улучшенной экономичности и снизить токсичность выхлопа.

Далее сжатый и охлажденный воздух попадает во впускной коллектор, а затем и в цилиндры дизельного двигателя. Что касается турбокомпрессора, данное устройство использует энергию отработавших газов.

Если просто, газы под давлением вращают турбинное колесо, за счет такого вращения начинает крутиться и компрессорное колесо, которое закреплено на одном валу вместе с турбинным колесом.

Затем выхлоп после турбины попадает в выпускную систему ТС и выводится в атмосферу.

Отметим, что существует много разновидностей турбин, которые отличаются по размерам, по своей производительности и могут иметь ряд индивидуальных отличий в общей схеме устройства.

Еще добавим, что дизельный двигатель долгое время вообще не имел дроссельной заслонки по сравнению с бензиновыми аналогами.

В двух словах, мощность в дизельном агрегате регулируется не количеством подаваемого в цилиндры воздуха, а количеством впрыскиваемого горючего.

Кстати, на современных дизельных ДВС дроссельная заслонка все же появилась, но она выполняет другие задачи. Если точнее, снижается токсичность выхлопа в соответствии с жесткими экологическими нормами.

Работает дроссельный узел тогда, когда нагрузки на двигатель минимальны, то есть мотор не нуждается в мощном потоке свежего воздуха. В этот момент заслонка частично перекрывает подачу воздуха, параллельно с этим срабатывает клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR.

В результате оставшийся воздух перемешивается с выхлопными газами, после чего такая смесь снова поступает в цилиндры. Подача выхлопа вместе с воздухом снижает температуру в камере сгорания, в результате в отработавших газах отмечается уменьшение окиси азота.

Система выпуска

Система выпуска необходима для отвода отработанных газов и снижения шума при их выхлопе. Состоит из выпускного коллектора и выхлопной трубы. В современных двигателях для улучшения экологических показателей дополнительно между выпускным коллектором и выхлопной трубой устанавливается каталитический нейтрализатор.

Рисунок 4.43 Система выпуска.

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор (схематически изображен на рисунке 4.43) — это деталь, устанавливаемая непосредственно на головку блока цилиндров и предназначенная для перенаправления отработанных газов далее – в выхлопную трубу.

Этот элемент системы выпуска сильно нагревается, потому в современных автомобилях прикрыт термоизоляционной крышкой.

Выпускной коллектор может иметь различную форму, быть изготовленным различными способами и представлять собой литую деталь или набор патрубков (смотрите рисунок 4.44) одинаковой длины, изогнутых в причудливые формы (в быту часто называют «паук»).

Сделано это для улучшения отвода отработанных газов от одного цилиндра за счет разряжения, создаваемого при выхлопе газов из другого (следующего согласно «тактности»).

Рисунок 4.44 Двигатель с выпускным коллектором из патрубков.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор — устройство, предназначенное для «дожигания» несгоревшего топлива, которое содержится в отработанных газах, и «удаления» части вредных веществ.

Не будем вдаваться в подробности химических процессов, происходящих внутри данного устройства, просто скажем о том, что установка данного прибора значительно снизила выбросы вредных веществ, содержащихся в отработанных газах.

Примечание В основном, срок службы каталитического нейтрализатора равен сроку службы автомобиля.

Однако в отечественных условиях эксплуатации, при использовании топлива низкого качества, в которое, вопреки нормам, добавляют этилированные присадки, специальное пористое наполнение катализатора разрушается, что приводит к ухудшению работы двигателя в целом. В отдельных случаях частицы разрушающегося рабочего элемента попадают в цилиндры, что приводит к выходу из строя поршневой группы.

Выхлопная труба

Выхлопная труба (рисунок 4.43 и 4.45) представляет собой трубку, состоящую из нескольких секций, в промежутках которой установлены глушители.

Рисунок 4.45 Выхлопная труба в сборе.

Дело в том, что сгорание топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя происходит настолько быстро, что получается почти взрыв и, как только выпускной клапан открывается, звук начинает распространяться от выпускного канала в головке блока через выпускной коллектор в выхлопную трубу. Дабы исключить грохот и шум, придумали глушители, которые, хоть и отбирают какую-то долю мощности двигателя, но делают это исключительно с благими намерениями – чтобы работа двигателя была по возможности незаметной.