Характеристика системы впуска двигателя

Система холодного впуска для эффективной работы двигателя

Система холодного впуска – это современный и весьма популярный вид моторного тюнинга, который способен, квалифицировано уменьшить степень нагрева воздуха входящего в двигатель, тем самым повышая эффективность наполнение им цилиндров. То есть чтобы при нажатии на педаль акселератора происходила лучшая отдача, воздух с которым работает двигатель, должен быть максимально холоден. Именно эту функцию призвана выполнять система впуска воздуха.

Понятие системы холодного впуска и его схема действия

В любом тюнинге мотора и просто его обслуживании, топливно-воздушная смесь – одна из главных составляющих, от которой зависят характеристики мощности. Однако штатные воздушные фильтры комплектуются фильтрующим элементом из невероятно плотного материала, а его конструкция не может обеспечить достаточное количество потоков данной смеси, направленных в цилиндры. Так вот система впуска холодного воздуха представляет собой фильтр с нулевым сопротивлением (так называемый «нулевик»), имеющим микроскопические отверстия, которые позволяют прогонять значительно больший объем.

В целом, доработка впускной системы проводится в двух направлениях: увеличение объема входящего воздуха и снижение сопротивления воздуху на впуске. Для того чтобы добиться данных характеристик доработке подвергаются: патрубок, впускной коллектор, воздушный фильтр и ресивер. Эффект увеличения мощности автомобиля (лошадиных сил) зависит от того, насколько стандартный фильтр стеснял двигатель, поскольку именно штатный фильтр является самым большим ограничением в подаче воздуха в двигатель внутреннего сгорания.

Фильтрующего элемент «нулевик» выпускается двух типов:

  • хлопковый нетканый материал, уложенный гофром и армированный металлической сеткой, используется на автомобилях, передвигающихся по асфальтовым покрытиям;
  • мелкоячеистый полиуретан (иначе – поролоновые фильтры), в которых сетка меньше сопротивляется всасыванию, а непосредственно сам элемент гораздо лучше задерживает пыль и имеет большую поверхность очистки (данный тип чаще используется на автомобилях для гонок по внедорожным трассам, например система холодного впуска pro sport с более агрессивной подачей воздуха двигателю).

Как правило, данный элемент располагают вне подкапотного пространства автомобиля, в зоне с более холодным воздухом, например, под крылом, вместо фары, в бампере или за решеткой. С двигателем фильтр соединятся патрубком. Это более целесообразно, поскольку для работы двигателя берется не горячий воздух, что существенно снижает его функционал, а холодный плотный непосредственно из атмосферы.

Фильтр нулевого сопротивления представляет собой карбоновый или алюминиевый (это зависит от компании-производителя) конус. Он плотно насажен на фильтрующий компонент и экранирует теплый воздух, поступающий от двигателя внутреннего сгорания. Безусловно, конструкция обеспечивает не нулевое, но весьма сниженное сопротивление воздушному потоку. И избранная для фильтра форма конуса, и конфигурация самого фильтрующего компонента в процессе работы создают, вспомогательные завихрения, которые способствуют более результативному наполнению цилиндров двигателя.

Каждый водитель знает насколько сильно давление встречного воздуха – для этого достаточно высунуть в окно руку. Чем поток холоднее и плотнее, тем лучше сгорает топливо, с которым он вступает во взаимодействие. Именно эта сила используется системой холодного впуска для увеличения мощности двигателя и экономии расхода транспортным средством топлива.

Достоинства и недостатки системы

Итак, один из способов добавить несколько лошадиных сил автомобилю – это установить фильтры нулевого сопротивления. Но как и любая система, система впуска холодного воздуха имеет свои преимущества и несовершенства.

Преимущества системы холодного впуска:

  • увеличение мощности двигателя и его крутящего момента;
  • оперативный запуск турбокомпрессора;
  • увеличивает чувствительность педали акселератора;
  • существенное снижение расхода топлива;
  • снижается вероятность получения детонации;
  • двигатель работает плавно и мягко;
  • дополнительный шум от фильтра нулевого сопротивления;
  • возможность гидроудара при неординарных вариантах монтажа устройства и эксплуатации автомобиля;
  • трудоемкость в процессе установки;
  • необходимость удалять или изменять месторасположения некоторые заводские крепления, датчики и блоки;
  • некоторые модели фильтров нулевого сопротивления недостаточно хорошо очищают воздух, следовательно, существует вероятность порчи двигателя.

Виды систем холодного впуска

Тюнинг-фирмы выпускают комплекты холодного впуска различных цветов, материалов, размеров, входных диаметров и форм. Выбор этого аксессуара на сегодняшний день зависит только от личных предпочтений владельца транспортного средства. Они могут быть универсальными или предназначенными для определенных моделей машин. Рассмотрим некоторые из них:

1. Система Cold Air Intake (CAI). Зачастую характеризуется большим сопротивлением, поскольку комплектуется бумажным фильтром и разработками изготовителя для снижения уровня шума. Забор воздуха осуществляется из горячего двигательного отсека. Причем высокая температура потока формируется не только забором воздуха из подкапотного пространства, но и пластиковыми элементами впускного тракта, инсталлированными вплотную к двигателю.

2. Система APR Carbonio выполнена из карбона. Этот материал выпускается на основе авиационных технологий из углеродистого волокна. Системы из карбона обладают рядом исключительных характеристик, которые на порядок выше заводских аналогов. Также данная конструкция имеет еще одну технологическую особенность: во впускном коллекторе создается дополнительное давление от поступающего потока воздуха. Как можно ближе к этому участку, у самой передней кромки капота располагается элемент низкого сопротивления. Число изгибов и поворотов впускного тракта снижено, что так же способствует оптимизации и увеличению скорости движения воздуха, поскольку все входящие потоки направляются непосредственно в фильтр.

3. Холодный впуск K&N отличается от других систем короткой трубой. Данные устройства предназначены для категоричного сокращения ограничений в заборном тракте. Поток выпрямлен, что позволяет автомобилю легче всасывать воздух и обеспечивает высокую полезную мощность оборотов двигателя. Система устанавливается на автомобиль достаточно легко. Корпус фильтра закрыт, а это увеличивает защиту устройства от грязи и пыли. Конус фильтра довольно большой (152 мм), что делает его не слишком эффективным, но для увеличения притока воздуха можно снять верхнюю крышку. Комплектуется моющимися фильтрами. В отличие от стандартных бумажных фильтров обладает многослойной поверхностью с пропиткой и улучшенной конфигурацией элемента. Пропускает на 50 процентов больше воздуха, чем обычные стандартные фильтры, без снижения качества фильтровки.

4. Система Takeda сухого типа от производителя aFe Power (США) разработана и выпущена одна из первых. Выпускная рама выполнена из двух частей. Система оптимальна для дождливого периода, поскольку можно трансформировать выпускной фильтр из длинного в короткий, перенося устройство под капот. А в сухой и жаркий период можно удлинить и переместить, например, под крыло, облегчая забор свежего воздуха. Фильтр не требует обработки маслом, очищается водой с небольшим количеством моющего средства. Основным недостатком считается повышенная угроза гидроудара в дождливую погоду.

5. Высокопроизводительные системы впуска воздуха AEM (США) разрабатываются непосредственно для каждой конкретной модели машин и определенного двигателя с целью получить максимальную отдачу во всем диапазоне оборотов. Впускной патрубок изготавливается из алюминия и покрыт специфическим керамическим теплоотводным напылением. В зависимости от типа двигателя внутреннего сгорания и конфигураций модели формы системы холодного впуска могут существенно изменяться. Во всех модификациях AEM применяются инновационные износостойкие синтетические сухие фильтры, не требующие масляной пропитки. Впускные фильтры этой компании производятся для большинства японских, американских и европейских автомобилей. Производитель дает пожизненную гарантию.

Заключение

Установка данного оборудования требует высокой квалификации специалиста и занимает достаточно много времени, поскольку требует поиска и выбора участка в подкапотном пространстве максимально удаленного от источников тепла на конкретном автомобиле, дабы полностью исключить попадания в цилиндры горячего воздуха.

Читать еще:  Двигатель 21124 как регулировать

К тому же необходимо подчеркнуть, что установка «нулевика» имеет смысл только тогда, когда весь двигатель подвергся доработке. Все знают, что чудес не бывает, поэтому снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, одним словом, только ухудшив качество фильтрации. Таким образом, при установке фильтра нулевого сопротивления на стандартный мотор игра и вовсе не стоит свеч. Согласитесь, глупо получать теоретическую прибавку мощности за счет снижения ресурса мотора авто.

Система воздухозабора

Впускной коллектор

Система воздухозабора предназначается для очищения впускаемого воздуха и подачи воздушно-топливной смеси к цилиндрам.

Основные элементы системы воздухозабора — это:

• Воздуховоды
• Резонатор воздухозабора
• Воздушный фильтр в сборе
• Впускной коллектор

Резонаторы могут использоваться для уменьшения уровня шума при воздухозаборе. Резонаторы воздухозабора могут быть как отдельными элементами, так и частью корпуса блока воздухозабора (например, конический воздушный фильтр). Кроме того, между воздушным фильтром в сборе и впускным коллектором располагаются датчик массового расхода воздуха и корпус дроссельной заслонки, которые являются и частью системы впрыскивания топлива.

Воздушный фильтр и элементы впуска

В воздушном фильтре в сборе располагается сменный фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент задерживает любые частицы грязи, пыли или других загрязнений, проникающих в систему воздухозабора. Впускной коллектор направляет впускаемый воздух в цилиндры. Впускные коллекторы изготавливаются из алюминиевого сплава или пластмассовых композиционных материалов. Для обеспечения хорошего питания цилиндров впускные коллекторы должны иметь очень гладкую внутреннюю поверхность, оказывающую минимальное сопротивление входящим газам. Форма впускного коллектора может вызывать завихрение воздушного потока на пути в камеру сгорания, что обеспечивает более эффективное сгорание. Если порты, направленные к отдельным цилиндрам, имеют одинаковую длину и диаметр, все цилиндры при впуске будут находиться в одинаковых условиях, что ведет к равномерности питания цилиндров.

В фазе прогрева часть топлива конденсируется на внутренних стенках впускного коллектора. Для минимизации этих потерь на конденсацию впускные коллекторы часто оснащаются предварительным подогревателем. Системы впуска должны быть абсолютно герметичны относительно внешней среды. Неучтенный воздух, попавший в систему в результате протечек, «сбивает» работу системы управления двигателем и приводит к неравномерности работы двигателя, особенно в режиме холостого хода. За информацией по системе управления двигателем обратитесь к публикации «Работа двигателя и его систем». Вакуум, образующийся во впускном коллекторе, может использоваться для различных целей. Посредством вакуумных диафрагменных блоков могут приводиться в действие вакуумные усилители тормозов и системы с автоматической воздушной заслонкой. Для этих различных функций на впускном коллекторе предусмотрены соответствующие соединительные элементы.

Каналы впускного коллектора

Длина и диаметр впускных каналов впускного коллектора также оказывает влияние на объемную эффективность. При низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя более длинные и более узкие впускные каналы создают более высокую объемную эффективность. При высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя более эффективны более короткие и более широкие впускные каналы. В более современных двигателях для увеличения объемной эффективности используются такие новшества, как увеличение количества клапанов (многоклапанные двигатели) и регулируемые системы впуска.

Регулируемые системы впуска

Т.к. длина и диаметр впускных каналов влияют на динамические характеристики, эффективность и токсичность отработавших газов, в некоторых двигателях используются системы впуска с каналами переменной длины (регулируемые системы). В этих системах используются и длинные и короткие впускные каналы. При более низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя для обеспечения наилучших динамических характеристик воздух проходит по длинным каналам. При определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя открывается клапан, позволяющий воздуху проходить также и по коротким каналам, что способствует обеспечению максимальной мощности при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Эти подсистемы впуска используются для увеличения расхода воздуха, когда требуется увеличить крутящий момент и мощность.

Имеются два основных типа конструкции впускного коллектора с каналами переменной длины:

• Система управления каналами впускного коллектора (IMRC)
• Клапан настройки впускного коллектора (IMT)

Система управления каналами впускного коллектора (IMRC)

Впускной коллектор имеет по два впускных канала на цилиндр, питающих каждый из впускных портов в головках цилиндров.

Блоки IMRC располагаются между впускным коллектором и головками цилиндров, обеспечивая по два воздушных канала для каждого цилиндра. Блоки IMRC фактически представляют собой нижний коллектор, и таким образом образуется двухсекционный впускной коллектор. Один воздушный канал всегда открыт, а другой канал переключается из закрытого положения в открытое посредством клапана.

Ниже определенного значения частоты вращения, обычно 3 000 об/мин, клапан закрыт, что улучшает динамические характеристики двигателя при низкой частоте вращения и холодном двигателе. При частоте вращения выше этого значения клапан открывается, что улучшает динамические характеристики двигателя при высокой частоте вращения. Клапан открывается и закрывается исполнительным устройством IMRC. Большинство конструкций исполнительного устройства имеют электрический привод. Некоторые исполнительные устройства имеют вакуумный привод. Исполнительное устройство IMRC управляется системой управления двигателем. За информацией по системе управления двигателем обратитесь к публикации «Работа двигателя и его систем».

Клапан настройки впускного коллектора (IMT)

Клапан IMT — это электрическое исполнительное устройство, управляющее клапаном или заслонкой, установленными прямо на впускном коллекторе. При частоте вращения коленчатого вала ниже определенного значения клапан IMT закрыт. Выше определенной частоты вращения коленчатого вала, клапан IMT открывается, разрешая большему объему проходить в цилиндры, чтобы улучшить динамические характеристики двигателя при высокой частоте вращения. Клапан IMT управляется системой управления двигателем. За информацией по системе управления двигателем обратитесь к публикации «Работа двигателя и его систем».

Принудительный наддув воздуха

Большинство автомобильных двигателей всасывают воздушно-топливную смесь под воздействием вакуума, создаваемого ходом поршня вниз, и поэтому они называются двигателями с прямым забором воздуха. Двигатели с прямым забором воздуха для подачи воздуха к цилиндру используют атмосферное давление воздуха.

Мощность двигателя впрямую связана с его объемной эффективностью. Двигатель с прямым забором воздуха обычно имеет объемную эффективность (объемный к.п.д.), равную 80 %. Это означает, что двигатель втягивает приблизительно 80 % его рабочего объема. Оптимизация формы каналов и увеличение размеров портов улучшает объемный к.п.д. Воздух все еще имеет затруднения при достижении цилиндра. Пока двигатель для подачи воздуха через систему впуска использует атмосферное давление, двигатель не вырабатывает максимальную мощность, на которую он способен.

Без внешней помощи двигатель получает только частичный воздушно-топливный заряд. Нагнетание воздуха в цилиндры может увеличивать воздушно-топливный заряд. Это нагнетание большего количества воздуха в цилиндры позволяет двигателю заполнять свои цилиндры в объеме, который соответствует или превышает объемную эффективность, равную 100 %. Этот процесс нагнетания большего количества воздуха в цилиндры двигателя называется принудительным наддувом воздуха. Имеются два различных метода, используемые для нагнетания воздуха в двигатель: применение турбокомпрессора (использование энергии отработавших газов) и супернаддув (привод от коленчатого вала).

Турбонаддув

Наиболее распространенный тип воздушного насоса или компрессора — это турбокомпрессор. Турбокомпрессор использует отработавшие газы для приведения в движение рабочего колеса турбины, установленного на вале и связанного с колесом компрессора. Поток отработавших газов приводит в движение рабочее колесо турбины, которое, в свою очередь, активизирует колесо компрессора, расположенное во впускном трубопроводе. Колесо компрессора сжимает воздух и нагнетает его в двигатель под давлением приблизительно 9 psi. Чтобы не допустить слишком высокого подъема давления в турбокомпрессоре и повреждения двигателя, используется клапан регулировки давления, называемый клапаном обхода турбины. Клапан обхода турбины открывается при определенном заданном давлении.

Читать еще:  Что с двигателем фрегата адмирал горшков

Большой блок турбокомпрессора генерирует больший крутящий момент, но более медленно реагирует при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Меньший блок турбокомпрессора имеет меньшее рабочее колесо турбины, которое проще приводится в движение. Некоторые изготовители автомобилей начали использовать более малые блоки турбокомпрессоров, которые начинают наддув при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя и обеспечивают полную эффективность в процессе «нормального движения». Эти малые блоки турбокомпрессора часто называются турбокомпрессорами малого давления.

Т.к. турбокомпрессор приводится в движение потоком отработавших газов, он не потребляет мощность двигателя. В некоторых двигателях с турбонаддувом прежде, чем турбокомпрессор начнет подавать большое количество воздуха в двигатель, имеется короткий интервал времени. Этот короткий интервал времени называется запаздыванием турбонаддува. В течение этого периода запаздывания турбонаддува двигатель не получает дополнительной мощности, которую турбокомпрессор обеспечивает при более высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. В некоторых турбокомпрессорах используются конструкция с регулируемым впуском. Эта конструкция помогает турбокомпрессору достигать оптимальной частоты вращения при более низком ее значении, что увеличивает мощность двигателя при низкой частоте вращения коленчатого вала и уменьшает запаздывание турбонаддува.

Супернаддув

Компрессор супернаддува — это тип воздушного насоса или компрессора. Компрессор супернаддува приводится в движение не отработавшими газами. Источником энергии для компрессора супернаддува является сам двигатель. Коленчатый вал приводит компрессор супернаддува в движение посредством ременной, зубчатой или цепной передачи. Для двигателей с супернаддувом типично давление во впускном коллекторе до 13 psi.

Как и в турбокомпрессоре, количество мощности, требуемой для приведения в движение компрессора супернаддува, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. В отличие от некоторых двигателей с турбонаддувом, при ускорении компрессор супернаддува немедленно получает дополнительную мощность от двигателя. Хотя для приведения в движение компрессора супернаддува требуется мощность двигателя, компрессор этого типа в ответ помогает производить еще большую мощность. Имеются различные типы компрессоров супернаддува. Независимо от того, как сконструирован компрессор супернаддува, его главная задача -подавать большее количество воздуха в цилиндры и помогать двигателю вырабатывать больше мощности.

4.10 Система впуска и выпуска

Система впуска

Эта система состоит из нескольких элементов, которые обеспечивают подвод воздуха ко впускным каналам головки блока цилиндров. Также она влачит на себе бремя очистки воздуха, который, в основном, содержит пыль, грязь и песок.


Рисунок 4.41 Элементы системы впуска.

Итак, вся система впуска состоит из следующих элементов:

  • воздухозаборника;
  • корпуса воздушного фильтра с фильтрующим элементом;
  • воздуховода (ов);
  • дроссельной заслонки;
  • ресивера (не всегда);
  • впускного коллектора;
  • системы дополнительного (промежуточного) охлаждения воздуха, если автомобиль с системой наддува

Примечание
На рисунке 4.41 нет элементов системы промежуточного охлаждения воздуха.

Рассмотрим все по отдельности.

Воздухозаборник

Зачастую, это пластиковая деталь, призванная, о чем можно догадаться из ее названия, «забирать воздух». Расположен он, чаще всего, максимально близко к передней части моторного отсека, обычно над радиатором (пример воздухозаборника приведен на рисунке 4.41). Деталь ответственная, особенно если автомобиль относится к классу внедорожников, хозяева которых эксплуатируют их в жестких бездорожных условиях, к которым относится преодоление ручейков и рек вброд.

Но, независимо от класса и условий эксплуатации автомобиля, воздухозаборник стараются установить повыше – дальше от дорожной грязи и пыли.

Воздушный фильтр

Это одна из самых простых и в то же время незаменимых деталей автомобиля. Воздушный фильтр призван очищать поступающий извне воздух от загрязнений и частиц пыли. Если бы не было фильтра, то попадающие внутрь инородные частицы превращались бы в «наждачную бумагу», исправно продирающую зеркало цилиндра (что это такое мы рассматривали в разделе «Описание устройства простейшего двигателя»). К чему приводит такая «обработка», можно не объяснять. Схематическое изображение корпуса воздушного фильтра приведено на рисунке 4.41.

Воздуховоды

Воздуховодами (рисунок 4.41) называются воздушные патрубки, соединяющие воздухозаборник с корпусом фильтра, а его, в свою очередь, с корпусом дроссельной заслонки и в конце — заслонку с ресивером.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка — устройство, регулирующее количество поступающего в цилиндры двигателя воздуха. Дроссельная заслонка в корпусе представлена на рисунке 4.42. В сборе она представляет из себя корпус в виде трубки с установленной на оси внутри нее заслонкой. Через трос заслонка соединена с педалью акселератора («газа»). Вы нажимаете на педаль газа, трос перемещается и поворачивает заслонку на какой-то угол. Соответственно, через открытую заслонку начинает поступать большее количество воздуха, электроника «дает команду», и система питания начинает подавать больше топлива.


Рисунок 4.42 Внешний вид дроссельной заслонки.

Примечание
Более подробное описание работы системы питания дано в разделе «Система питания современных двигателей».

Ресивер

Ресивер предназначен для накопления определенного количества очищенного воздуха перед впускным коллектором и более равномерной его подачи в цилиндры. Пример ресивера представлен на рисунке 4.41.

Впускной коллектор

Впускной коллектор (рисунок 4.41) является посредником между воздушными патрубками и головкой блока цилиндров. В него также устанавливаются топливные форсунки, если в автомобиле предусмотрена система распределенного впрыска. Иногда, в зависимости от конструкции, непосредственно на впускной коллектор устанавливается дроссельная заслонка.

Система дополнительного (промежуточного) охлаждения воздуха

Эта система призвана охлаждать накачиваемый компрессором (если таковой установлен) воздух, направленный в цилиндры двигателя. Делается это с одной целью – увеличить степень наполнения цилиндра за счет повышения плотности воздуха путем охлаждения. Система включает в себя патрубки-воздуховоды, соединяющие компрессор с дроссельной заслонкой, в которые последовательно вмонтирован радиатор с воздушным или жидкостным охлаждением.

Примечание
Степень наполнения цилиндра характеризуется коэффициентом наполнения, который равен отношению объема поступившего воздуха к объему цилиндра.

Примечание
На автомобильные двигатели часто для повышения мощности и крутящего момента устанавливают компрессоры, которые могут быть двух типов: приводные и турбокомпрессоры. Первый тип компрессоров приводится непосредственно от коленчатого вала через приводной ремень, цепь или шестерни. Существует множество компрессоров данного типа. Турбокомпрессор состоит из двух частей – турбины и компрессора. Турбина и компрессор закреплены на одном валу. Турбину раскручивает поток отработанных газов, вместе с ней раскручивается компрессор, закачивая в цилиндры дополнительное количество воздуха.

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»).

Читать еще:  Что нужно сделать чтобы двигатель тиха работал


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.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

  1. Краткая история появления
  2. Виды систем впрыска бензиновых двигателей
  3. Моновпрыск, или центральный впрыск
  4. Распределенный впрыск (MPI)
  5. Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

  • Регулятор давления – обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
  • Форсунка впрыска – осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
  • Дроссельная заслонка – выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
  • Блок управления – состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
  • Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

  • Двигатель запущен.
  • Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
  • Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
  • На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
  • Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Схема работы системы с распределенным впрыском

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

  • В двигатель подается воздух.
  • При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
  • На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
  • Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Схема работы системы непосредственного впрыска

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

  • Топливный насос высокого давления.
  • Регулятор давления топлива.
  • Топливная рампа.
  • Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
  • Датчик высокого давления.
  • Форсунки.

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

  • Послойное – реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
  • Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
  • Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе – наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector