Двигатель система подачи воздуха устройство

Система питания двигателя воздухом предназначена для забора воздуха из атмосферы, очистки от пыли и распределения его по цилиндрам двигателя.

Система питания двигателя воздухом (рис. 50) состоит из; воздухоочистителя, уплотнителя, колпака воздухозаборника, впускных коллекторов, патрубков и труб, соединяющих воздухозаборник с воздухоочистителем и воздухоочиститель с впускными коллекторами, индикатора засоренности.

Уплотнитель представляет собой гофрированный резиновый патрубок, в который вставлен нажимной диск, служащий опорой для распорной пружины. Последняя обеспечивает герметичность соединения уплотнителя с переходником.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Воздухоочиститель сухого типа, двухступенчатый, предназначен для очистки поступающего в двигатель воздуха от пыли: (рис. 51).

Он состоит из корпуса с пылеотбойником, крышки, предварительного очистителя, надеваемого на фильтрующий элемент. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается уплотнительным кольцом 8. Крышка крепится к корпусу тягами. Корпус воздухоочистителя изготовлен из листовой освинцованной стали толщиной 1,2 мм. Очистка воздуха в воздухоочистителе двухступенчатая. Первая ступень очистки — моноциклон, имеющий пылеотбойник, обеспечивающий вращение воздушного потока вокруг фильтрующего элемента и очистку воздуха от крупной пыли, которая собирается в бункере. Пылеотборный бункер образован крышкой и съемной заглушкой.

Рис. 50. Система питания двигателя воздухом:
1 — воздухозаборник; 2 — труба; 3 — уплотнитель; 4 — воздухоочиститель

Вторая ступень очистки — фильтрующий элемент, состоящий из наружного и внутреннего кожухов. Кожухи изготовлены из перфорированной стали и гофрированного фильтрующего картона, соединены по торцам металлическими крышками, которые приклеены специальным клеем. Фильтрующий элемент плотно прижат к днищу корпуса и уплотнен двумя торцевыми резиновыми кольцами. Крепится фильтрующий элемент в корпусе па шпильке самостопорящейся гайкой.

Предварительно очищенный в первой ступени воздух поступает во вторую ступень со сменным картонным фильтрующим элементом, где, проникая через поры картона, оставляет на его поверхности мелкие частицы пыли.

Рис. 51. Воздухоочиститель:
1 — пылеотбойник; 2 — тяга; 3 — предварительный очиститель; 4 — гайка крепления фильтрующего элемента; 5 — заглушка; 6 — стягивающие шнурка предварительного очистителя; 7 — крышка; 8 — уплотнительное кольцо; 9 — корпус; 10 — фильтрующий элемент

Для повышения эффективности очистки воздуха, поступающего в двигатель, на фильтрующий элемент надевается предварительный очиститель-оболочка из нетканого фильтровального полотна.

Очищенный воздух через патрубок поступает во впускные коллекторы и далее в цилиндры двигателя.

Индикатор (рис. 52) регистрирует загрязненность воздухоочистителя. Он состоит из корпуса, красного барабана, пружины н штуцера. По мере засоренности воздухоочистителя повышается вакуум во впускных коллекторах двигателя и при достижении разрежения 0,007 МПа (0,07 кгс/см2) индикатор срабатывает, т. е. красный барабан закрывает окно индикатора, сигнализируя о необходимости очистки или замены картонного фильтрующего элемента.

Устанавливается индикатор в кабине слева над панелью приборов.

На автомобилях ранних выпусков устанавливался воздухоочиститель другой конструкции, а индикатор засоренности его размещался на левом впускном коллекторе.

Впускные коллекторы предназначены для распределения воздуха по цилиндрам двигателя. Коллекторы отлиты из алюминиевого сплава и крепятся на боковых поверхностях головок цилиндров со стороны развала при помощи болтов через уплотнительные паронитовые прокладки. Каждый впускной коллектор имеет резьбовое отверстие, предназначенное для установки свечи термостата (рис. 53).

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.

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:

Послойное
Обедненное гомогенное
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.

Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии сгоревшего топлива в механическую. Для этого в камеру сгорания поступает горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха, а затем воспламеняется. Оптимальное соотношение компонентов обеспечивает получение максимальных динамических характеристик. За забор и впуск воздуха в цилиндры двигателя отвечает соответствующая система питания.

Основные системы наддува

Независимо от конструкции, воздух в двигатель попадает из атмосферы. Это актуально как для бензиновых, так и дизельных модификаций. В общем случае в схему входят:

воздухозаборник;
фильтр;
впускной патрубок;
турбокомпрессор;
дроссельная заслонка (для бензиновых двигателей);
промежуточный радиатор;
впускной коллектор.

Турбокомпрессором (турбиной) оснащают дизельные моторы, но принудительным наддувом оборудуют также и работающие на бензине. Наддув позволяет силовому агрегату развить более высокую мощность за счёт генерации большего давления.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Конструкция систем питания воздухом моторов любых моделей принципиальных отличий не имеет. Первый элемент — воздухозаборник, компонент двигателя, который отвечает за сообщение с атмосферой. Его устанавливают под капотом так, чтобы эффективно забирать воздушные массы на всех скоростных режимах. Раструб воздухозаборника закреплён корпусом головной оптики с правой или с левой стороны авто, около радиаторной решётки.

После попадания в заборник поток движется в фильтр. Это обязательный компонент воздушной системы двигателя, отвечающий за очистку потока от пыли. Если мельчайшие частицы из атмосферы будут беспрепятственно поступать в ДВС, начнётся интенсивный износ стенок цилиндров, что приведёт к поломке мотора. Фильтр очистки поступающего воздуха включает фильтрующий элемент и корпус. Устанавливают его в подкапотном пространстве недалеко от воздухозаборника, к корпусу авто крепят через резиновые демпферы.

Миновав фильтр, воздушный поток попадает во впускной патрубок. Это соединительная труба, предназначенная для дистанцирования элементов системы. В нижней части патрубка делают «ловушку» для воды. Это небольшое углубление, куда стекает жидкость, попавшая в устройство для подачи воздуха после преодоления глубоких луж.

В корпусе фильтра или во впускном патрубке устанавливают датчик, измеряющий скорость движения воздушных масс.

Регулирует обороты коленвала дроссельная заслонка. Механизм напрямую связан с педалью акселератора, при нажатии на которую увеличивается воздушный поток. В корпусе дросселя расположен регулятор холостых оборотов и датчик положения заслонки. Первый отвечает за поддержание минимального вращения коленвала, второй — передаёт информацию блоку управления о степени открытия механизма.

После дроссельной заслонки поток попадает во впускной коллектор. Это последняя деталь в схеме на пути подачи воздуха в цилиндры. Делают его из металла (сплава на основе алюминия) или пластика. Коллектор отвечает за формирование горючей смеси, которая в дальнейшем попадает в камеру сгорания. Впрыск горючего осуществляют инжекторы, установленные непосредственно в корпусе детали.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Компоновка мотора, работающего на солярке, от бензинового практически не отличается. В схеме питания отсутствует дроссельная заслонка, установлен турбокомпрессор и реализован более сложный принцип формирования топливной смеси. В двигатель с дизельной аппаратурой и турбиной воздушный поток попадает через заборник, который представляет собой полный аналог элемента бензинового мотора. Очистка воздушной массы также происходит в фильтре. Однако для силовых агрегатов, устанавливаемых на спецтехнику, предусмотрена многоступенчатая фильтрация. В условиях сильной запылённости используют инерционный предварительный очиститель и другие подобные решения.

После фильтра воздушные массы попадают в центробежный нагнетатель. Турбина работает за счёт энергии отработанных газов и предназначена для генерации большего крутящего момента. Поток, проходя через нагнетатель, нагревается. Для его охлаждения предусмотрен промежуточный теплообменник — интеркулер. Элемент позволяет незначительно повысить мощность ДВС по сравнению с базовыми характеристиками.

Последний элемент системы — коллектор. В отличие от бензинового, в дизельном нет дроссельного узла, а воздух беспрепятственно попадает в цилиндры. Генерация крутящего момента регулируется количеством впрыскиваемого топлива. Однако в современных моторах заслонка всё же есть, но выполняет она другую функцию. Совместно с клапаном EGR она способна улучшить экологические показатели мотора на переходных режимах работы. Снижение токсичности выхлопных газов происходит за счёт повторного их использования при формировании горючей смеси.

Система регенерации выхлопных газов позволяет снизить их токсичность, но в то же время существенно сокращает ресурс силового агрегата. Моторы, оснащённые этой технологией, работают в 4-5 раз меньше до капитального ремонта.

Как увеличить подачу воздуха в двигатель

От количества и качества поступающих в мотор воздушных масс зависят его эксплуатационные характеристики. Для генерации большей мощности владельцы авто пытаются увеличить подачу воздуха. Для этого в конструкцию силового агрегата вносят изменения. Установка модернизированной системы питания позволяет получить несколько дополнительных лошадиных сил.

Наиболее простой и бюджетный способ — установка фильтра нулевого сопротивления взамен штатного. Однако этот метод используют на спортивных и специально подготовленных авто. Для стоковых двигателей прирост мощности будет минимален, а расходы на более частую замену фильтрующего элемента существенно возрастут.

Часто повышают крутящий момент за счёт доработки штатной системы подачи воздуха. Способ подразумевает комплексный подход к модернизации. В первую очередь измеряют местные сопротивления движению потока, затем меняют конфигурацию воздухозаборника, корпуса фильтра, впускного патрубка так, чтобы движению воздуха ничего не мешало.

Существенно повысить «резвость» атмосферного мотора позволяет электрический нагнетатель. Монтаж турбины осуществляют во впускной патрубок. В результате улучшается общий процесс смесеобразования, мощность двигателя растет, повышается эластичность во время работы ДВС на разных режимах, автомобиль демонстрирует улучшенные динамические характеристики.

Увеличить поступление воздушных масс позволяет вынос воздухозаборника из подкапотного пространства. «Холодный впуск» обеспечивает снижение температуры в коллекторе, а также незначительное повышение давления во время движения. Однако вынос воздухозаборника сопряжён с риском попадания в него воды, что может привести к гидроудару и поломке двигателя.

Система питания двигателя — сложный компонент, исправность которого обеспечивает нормальное функционирование силового агрегата. Для улучшения динамических характеристик возможен тюнинг отдельных элементов, отвечающих за подачу воздуха в цилиндры.