Система питания двигателя воздухом

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: Замена ремня ГРМ на 8-ми клапанной Ладе Гранте своими руками

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.

(1 раз, оценка: 5,00 из 5)

Загрузка…

Устройство и принцип работы дроссельной заслонки

Рубрика: Впускная система 557

Дроссельная заслонка — это одна из важнейших частей системы впуска двигателя внутреннего сгорания. В автомобиле она расположена между впускным коллектором и воздушным фильтром. В дизельных двигателях дроссель не…

Читать полностью

Устройство и принцип работы турбокомпрессора

Рубрика: Впускная система 1 756

Турбокомпрессор (турбина) — механизм, применяемый в автомобилях для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. При этом привод турбины осуществляется исключительно за счет действия отработавших газов (выхлопа)….

Читать полностью

Описание и принцип работы турбонаддува двигателя

Рубрика: Впускная система 1 104

Среди всех возможных вариантов наддува двигателя внутреннего сгорания наибольшее распространение получил турбонаддув, в котором воздух подается в цилиндры при помощи специального устройства — турбокомпрессора (турбины). Вращение турбины осуществляют…

Основной проблемой использования турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой «турбоямы» (временная задержка между увеличением оборотов двигателя и фактическим увеличением мощности). Для ее устранения была разработана схема…

Механический наддув является одним из способов повысить мощность двигателя. Главным элементом такой системы является механический нагнетатель (Supercharger или compressor). Он представляет собой компрессор, приводимый в действие за счет…

Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала. По этой причине классическая конструкция обеспечивает корректное наполнение цилиндров лишь…

Для обеспечения оптимального процесса сгорания топлива и соблюдения заданных экологических стандартов требуется максимально точно определять массовый расход воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, в зависимости от режимов его работы…

Рекомендуем: Особенности эксплуатации авто с АКПП: 7 самых распространённых ошибок

Впускная или система впуска двигателя внутреннего сгорания — для чего нужна и как работает

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.

Впускной коллектор выполняет роль распределителя воздуха по цилиндрам двигателя.

Как работает система впуска

Источник

Дышите глубже! Система впуска

Часть 2. Система подачи воздуха. Инерционный наддув и турбонаддув воздуха.

Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

Стрелками обозначен путь воздуха во впускной системе Suzuki GSX-R600 2006

В прошлый раз мы с вами остановились на том, как топливо попадает в камеры сгорания двигателя. Однако нашим байкам нужно не только вкусно кушать, но и глубоко дышать. Вот мы сейчас и разберемся с тем, какие существуют способы доставки воздуха к двигателю.

Начнем, как водится, с основ. Двигатель мотоцикла – довольно чувствительная система, и особенно это касается потребляемого воздуха. Попадание в цилиндры пыли, грязи, песка и прочих взвешенных частиц, болтающихся в нашей атмосфере, гарантируют мотору быструю и мучительную смерть. Поэтому на пути воздушного потока, «заглатываемого» байком, устанавливается воздушный фильтр. За последние годы данный девайс претерпел значительное усложнение. На смену ранним устройствам из проволочной сетки пришли более эффективные системы из поролона, пропитываемого маслом. Также фильтр может быть выполнен из гофрированной бумаги. Бумагу пропитывают смолой, чтобы она не разбухала под воздействием воды. Гофрирование бумаги выполняется для того, чтобы получить максимальную площадь поверхности фильтрующего элемента в пределах, ограниченных размерами корпуса фильтра. Это позволяет наилучшим образом расположить отверстия в бумаге: чтобы уловить почти всю поступающую пыль, и в то же время не ограничить пропускную способность фильтра.

Воздушный фильтр из гофрированной бумаги, Yamaha R1 2001

Фильтрующие элементы любого типа требуют регулярной очистки или замены. При использовании бумажных элементов поры в бумаге все больше забиваются, сопротивление поступающему воздуху возрастает, и смесь переобогащается. Промасленная поверхность поролонового фильтра покрывается частицами пыли, и фильтр утратит способность улавливать «воздушный мусор». Образно говоря, «промыть-намылить-повторить», пока фильтр не станет чистым, а затем пропитать маслом.

Есть один тонкий момент. Большинство производителей устанавливают одноразовые бумажные воздушные фильтры. В то же время, множество тюнинговых фирм (наиболее известные – BMC и K&N) предлагают фильтры, которые подлежат регулярному обслуживанию. Перед райдером встает вопрос – покупать каждый раз оригинальные заводские фильтры, или купить какой-либо aftermarket-продукт, и вовремя проводить простое и не затратное обслуживание. Главное в этом вопросе – купить тот «воздушник», который предназначен именно для стоковой связки «система питания – выпускная система».

Россыпь воздушных фильтров от K&N

Думаю, не стоит упоминать о том, что езда на байке с грязным или давно отслужившим свой срок фильтром существенно укорачивает жизнь двигателю. Кроме того, для достижения необходимого соотношения топливовоздушной смеси пропускная способность фильтра рассчитывается в совокупности с системой питания. А это означает, что забитый или неправильно выбранный фильтр приведет к нарушениям состава топливовоздушной смеси – потеря мощности и рывки при разгоне неизбежны, так что заведите себе хорошую привычку вовремя обслуживать «дышалку» мотоцикла.

Теперь давайте поговорим о корпусе воздушного фильтра. «Подумаешь, корпус! Что в нем такого?» — спросите вы. За последний десяток-другой лет корпус превратился из простого кожуха для воздушного фильтра в неотъемлемую часть системы питания на спортивных и динамичных машинах, неразрывно работая в паре со впускной системой двигателя. Говоря по-научному, корпус выполняет функцию накопительной камеры, то есть поддерживает относительно постоянные объем и давление воздуха, сглаживая изменения давления воздуха, происходящие при смене частоты вращения двигателя, таким образом, чтобы смесеобразование не ухудшалось.

Углеволоконный корпус воздушного фильтра в сборе с воздуховодами от EVR. Ducati 848

Системы забора воздуха

Подавляющее большинство современных серийных мотоциклов не оснащается системами принудительного нагнетания воздуха, из-за больших габаритов и веса таких систем. Это на автомобиль можно поставить турбонагнетатель без каких-либо потерь – ведь пара лишних килограмм теряется на фоне колоссального притока мощности, который обеспечивает нагнетатель. Однако у конструкторов мотоциклов нет роскоши огромного пространства под капотом и относительной свободы на весах. Все, что могут сделать мотоинженеры – это максимально использовать законы физики, касающиеся динамики воздуха.

Воздухозаборники размещают в зоне максимального лобового давления воздуха

Прототип системы Ram-Air в 70-х годах представила компания Suzuki. В основе этой технологии лежала теория о подаче максимально возможного количества воздуха в систему впуска, с использованием скорости мотоцикла, для забора, направления и сжатия поступающего воздуха. Причем, в силу естественных причин, система работает все лучше и лучше при увеличении скорости – давление воздуха на лобовую часть байка возрастает, и охлажденный воздух через фронтальные заборники под давлением попадает в ресивер (то есть корпус воздушного фильтра). В дальнейшем Ram-Air стал применяться на спортбайках Suzuki GSX-R, под названием SRAD (Suzuki Ram Air Direct). Сейчас все системы этого типа называют Ram-Air, или системами инерционного наддува.

Aprilia Tuono 1000 — Первый стритфайтер с системой инерционного наддува

Дела будущие

Последние разработки в области «дыхания» мотоциклов касаются систем с изменяемой геометрией впускного тракта. Пока нельзя утверждать, что такая система есть в каждом дорожном мотоцикле, однако это дело времени. Так было всегда – сначала инновации применяют на топовых моделях, и если они проявят себя как жизнеспособные – удешевляют и устанавливают повсеместно. Причем, у каждого производителя свое видение развития данного направления.

Suzuki использует заслонку в корпусе воздушного фильтра, которая регулирует расход воздуха на входе в фильтр согласно частоте вращения двигателя. В диапазоне от низких до средних оборотов заслонка закрыта. В диапазоне от средних до высоких она открывается. Привод заслонки осуществляется тягой, присоединенной к диафрагме, которая работает от разрежения во впускном коллекторе. Разрежением на диафрагме управляет электромагнитный клапан, а им, в свою очередь, «рулит» электронный блок управления. Такая система регулирует параметры скорости и давления воздуха для их наилучшего соответствия всем диапазонам частот вращения двигателя.

Подход Yamaha еще более технологичен. Система под названием YCC-I (Yamaha Chip-Controlled Intake) дебютировала на YZF-R1 2007 года. Трубки впускного тракта состоят из двух частей. Сервомотор управляет верхней частью, уменьшая или увеличивая длину тракта. Роль ECU состоит в том, чтобы посылать сервомотору соответствующие инструкции, в зависимости от оборотов двигателя и степени открытия дроссельной заслонки. На низких оборотах больше времени между открытием/закрытием клапанов, поэтому верхняя и нижняя части тракта соединяются. Из-за этого волна высокого давления успевает пройти весь путь и отразиться как раз вовремя, чтобы на такте впуска воздух стремительно «всосался» в цилиндры. На высоких оборотах тракт разъединяется, и за счет этого становится короче (работает только его нижняя часть). За счет укорачивания тракта волна высокого давления успевает отразиться и «впихнуть» максимальное количество воздуха в цилиндры, несмотря на меньшее время между открытием/закрытием клапанов. Как результат – эффективное наполнение цилиндров воздухом и плавная реакция на ручку газа. В 2008 году YCC-I установили также на YZF-R6, где она еще раз доказала свою высокую эффективность.

2009 R1, низкие обороты

2009 R1, высокие обороты — верхняя часть коллектора не у дел

Эти технологии – пример остроумного мышления мотоинженеров, которое позволило мотоциклам дышать максимально эффективно, с толком используя «стихию ветра». Однако есть и более прямолинейный путь увеличения мощности.

Don’t mess with Mr. T

Если инерционный наддув (или, в случае с YCC-I – резонансный) – это разумное и эффективное решение для байка, то принудительная подача воздуха – это культ излишества. И сейчас мы с вами разберемся, почему.

Наддув и турбонаддув – два типа принудительного наполнения. Применяется для увеличения индикаторного КПД за счет нагнетания максимального количества воздуха в двигатель. Есть два способа осуществления нагнетания:

• Нагнетатель – это компрессор с непосредственным механическим приводом от двигателя. • Турбонагнетатель – компрессор, привод которого осуществляется за счет энергии отработавших газов.

В 80-х годах наблюдалось обострение интереса производителей к турбонаддуву, как к методу получения большей мощности от двигателя заданного объема. Японцы поспешили представить несколько моделей с турбонагнетателями объемом от 500 до 750 кубиков, однако они не смогли утвердить прочное направление, и за ними не последовало никаких разработок в этой области.

Турбо-восьмидесятые, Yamaha XJ650T 1980

Разрез турбонагнетателя

А работает турбонаддув так. Турбонагнетатель состоит из компактной турбины, которая приводится в действие отработавшими газами. Она вращается с очень высокой скоростью (порядка 180 000 оборотов в минуту!). На другом конце вала расположен центробежный компрессор, применяющийся для нагнетания воздуха в двигатель под давлением, намного превышающем атмосферное. При увеличении объемов воздуха, попадающего в камеры сгорания на каждом такте впуска, пропорционально увеличивается количество топлива, которое может быть подано и сожжено. Таким образом, повышается мощность. Также турбина содержит клапан с датчиком давления, предназначение которого – не допустить рост давления во впускном коллекторе выше заданного предела. В большинстве конструкций с турбонаддувом используется система впрыска топлива. ECU контролирует частоту вращения двигателя, температуру и давление наддува для обеспечения постоянной корректировки количества подаваемого топлива. Вы, наверное, уже догадались, что карбюратор не подойдет по причине необходимости соблюдения высокой точности состава смеси. Да и высокое давление будет создавать для карбов кучу технических проблем, что окончательно определяет выбор в пользу впрыска.

Мотоциклетный турбонагнетатель производства E&E

Прирост мощности, который обеспечивает установка турбины – гигантский. Он настолько огромен, что его практически нереально реализовать на обычных дорогах. Впрочем, небезызвестный Ghostrider доказал, что на шоссе можно уживаться и с 500-сильной Хаябусой, было бы желание. А главное – большая и незамутненная вера в то, что с тобой-то ничего никогда не случится, а как же…

Suzuki Hayabusa. 500 лошадиных сил и большая вера в чудо

Поэтому нормальные люди ограничивают использование турбо-байков такими местами, где они действительно приходятся к месту. Например, спринт или драг-рейсинг.

Драг-рейсинг — лучшее применение турбины

******

Надеюсь, вы получили представление о том, что происходит «на вдохе» вашего мотоцикла. В следующих раз разговор пойдет о «выдохе», то есть о выхлопной системе. До скорого!

Впускная система

Впускная система (другое наименование – система впуска) предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха и образования топливно-воздушной смеси. Термин «впускная система» появился с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлением системы непосредственного впрыска топлива. Оборудование для питания двигателя воздухом перестало быть просто воздуховодом, а превратилось в отдельную систему.

В своей работе система впуска взаимодействует со многими системами двигателя, в том числе с системой впрыска, системой рециркуляции отработавших газов, системой улавливания паров бензина, вакуумным усилителем тормозов. Взаимодействие перечисленных систем и еще ряда других систем обеспечивает система управления двигателем.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизелных двигателей используется турбонаддув.

Характерные неисправности системы впуска

Самый большой враг системы впуска — грязь. Она может попадать даже в воздуховоды, защищенные высококачественными воздушными фильтрами. Фильтр сделан из хлопчатобумажной ткани, и его необходимо менять по мере загрязнения или по регламенту. Тем не менее, мельчайшие частицы грязи способны просочиться даже через самый лучший и новый фильтр. Попадая внутрь системы, пыль способствует образованию налета, затрудняющего работу механических частей, в первую очередь, дроссельной заслонки. Кроме того, пыль оседает на чувствительном элементе ДМРВ, нарушая его показания.

Система EGR прекрасно защищает окружающую среду, но может стать безжалостным убийцей для системы впуска

Не менее губительны для работы системы впрыска нарушения в работе системы EGR, то есть рециркуляции отработавших газов. Система, созданная для защиты окружающей среды, нередко становится «убийцей» системы впрыска. В случае попадания масла из неисправной EGR во впускной коллектор, оно смешивается с пылью и попадает в камеру сгорания, покрывая все слоем налета и нагара. Поэтому к исправности двигателя, оснащенного системой рециркуляции, предъявляются повышенные требования.

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:

Следящие устройства (датчики)
Блок управления (ЭБУ, он же ЭСУД)
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.