Как поступает воздух в двигатель

Устройства подачи воздуха в двигатель

Основными элементами системы подачи воздуха являются воздушный фильтр, ресивер и дроссельный патрубок в сборе, на котором закреплены датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) и регулятор холостого хода (РХХ). При поступлении в двигатель 1% воздуха в обход фильтрующего элемента в 5-6 раз увеличивается скорость износа двигателя. Фильтры со сменными фильтрующими элементами имеют разъемный круглый или прямоугольный корпус.

Система впуска воздуха (рис. 2.24, а) содержит воздушный фильтр 14 с патрубками 15 и 16 подачи воздуха, расходомер воздуха 13, блок 6 дроссельной заслонки 9 с потенциометром 10, клапан рециркуляции моторного масла 7, клапан регулирования системы холостого хода 5, успокоитель пульсаций 8 и выпускной патрубок.

Рис. 2.24. Принципиальная схема подачи воздуха: а — контур подачи воздуха: 1 — регулятор давления топлива; 2 — выпускной пл трубок; 3 — трубопровод; 4 — трубопровод; 5 — клапан регулирования системы холостого хода; 6 — блок дроссельной заслонки; 7 — клапан рециркуляции паров масла; 8 — успокоитель пульсаций; 9 — дроссельная заслонка; 10 — потенциометр дроссельной заслонки; 11 — трубопровод; 12 — биметаллическое реле; 13 — расходомер воздуха; 14 — воздушный фильтр; 15 — впускной патрубок подачи подогретого воздуха; 16 — впускной патрубок атмосферного воздуха; б — система подачи воздуха автомобиля «Святогор»: 1 — подводящий шланг регулятора холостого хода; 2 — дроссельный узел; 3 — датчик температуры воздуха; 4 — отводящий рукав; 5 — отводящий патрубок воздушною фильтра; 6 — замок крепления воздушного фильтра; 7 — левый лонжерон; 8 — подводящий патрубок воздушного фильтра; 9 — ремень крепления глушителя шума впуска; 10 — опора; 11 — кронштейн крепления глушителя шума впуска; 12 — глушитель шума впуска; 13 — подводящий рукав-шланг; 14 — воздушный фильтр

Система подачи воздуха автомобиля «Святогор» (рис. 2.24, б) состоит из воздушного фильтра 14, шланга впускной трубы, дроссельного патрубка и ресивера. Воздушный фильтр установлен в передней части подкапотного пространства и закреплен на резиновых опорах. Поступлением воздуха в двигатель управляет дроссельная заслонка, соединенная приводом с педалью управления.

Воздушный фильтр 14 имеет плоскую форму, расположен на левом лонжероне 7 и крепится при помощи трех кронштейнов. Фильтр снабжен сухим плоским бумажным фильтрующим элементом. Фильтрующий элемент имеет картонную штору прямоугольной формы, по краям которой расположены полимерные уплотнения.

Глушитель шума 12 установлен на кронштейне 11, укрепленном на опоре 10 нижней поперечины у левого брызговика при помощи ремня 9.

Воздух засасывается через патрубок глушителя 12 и, выходя из глушителя, попадает через гибкий рукав-шланг 13 и патрубок 8 в воздушный фильтр 14. Очищенный воздух по отводящему рукаву 4 поступает в дроссельный узел 2, а затем во впускную трубу. У входа в дроссельный узел на отводящем рукаве 4 расположен подводящий шланг 1 регулятора холостого хода и датчик температуры воздуха 3.

Техническое обслуживание воздушного фильтра в процессе эксплуатации заключается в замене фильтрующего элемента согласно периодичности, указанной в сервисной книжке. Воздушный фильтр 14 не имеет терморегулятора для сезонной регулировки температуры воздуха. Он оснащен глушителем шума 12 впуска. Фильтрующий элемент надо заменить. Для этого необходимо отсоединить четыре замка 6 крепления крышки на корпусе воздушного фильтра и снять ее с корпуса, оставив подвешенной на рукаве 4. Далее необходимо вынуть фильтрующий элемент и заменить его новым, установив в том же положении, т.е. установить крышку на место и застегнуть замки. Воздушный ресивер обеспечивает равномерное распределение воздуха между цилиндрами.

Система подачи воздуха ВАЗ состоит из воздушного фильтра, шланга впускной трубы, дроссельного патрубка и ресивера. Воздушный фильтр изготавливают в форме кольца и установливают в передней части моторного отсека на резиновых фиксаторах. Фильтрующий элемент выполнен бумажным с большой площадью фильтрующей поверхности. Фильтры имеют разъемный круглый или прямоугольный корпус. При замене фильтрующего элемента его необходимо устанавливать так, чтобы гофры были расположены параллельно осевой линии автомобиля. Узел крепления содержит стержень с размещенными на пластине уплотнителем, шайбой и гайкой-барашком. При монтаже воздушного фильтра во избежание поступления в ВТ неочищенного воздуха очень важно правильно установить прокладки.

В верхней крышке воздушного фильтра имеется отверстие под установку ДМРВ разного диаметра. Дроссельный патрубок системы подачи воздуха закреплен на ресивере. Он дозирует количество воздуха, поступающего в ВТ. Поступлением воздуха в двигатель управляет дроссельная заслонка, соединенная приводом с педалью дросселя. Дроссельный патрубок в сборе имеет в своем составе ДПДЗ и РХХ, установленные на его корпусе.

Воздушный ресивер представляет собой емкость определенного объема. Воздушный патрубок предназначен для подачи одинакового количества воздуха в каждый цилиндр двигателя. Впускной трубопровод представляет собой емкость определенного объема.

Воздушный фильтр задерживает частицы пыли и снижает шум на впуске. Фильтрующий элемент состоит из хлопчатобумажного полотна или войлока, иногда пропитанного маслом, вставленного в обойму из двух металлических решеток.

Воздушный фильтр двигателей ЗМЗ сухого типа со сменным фильтрующим элементом 2 из пористого картона (рис. 2.25) содержит корпус верхней 3 и нижней 10 частей, верхнего 1 и нижнего 11 входных патрубков.

Рис. 2.25. Воздушный фильтр двигателя ЗМЗ-4062.10: 1 — верхний входной патрубок; 2, 4 — прокладка; 3 — верхний корпус; 5 — пластина; 6 — полость; 7, 12 — уплотнитель; 8 — гайка; 9 — шайба; 10 — нижний корпус; 11 — нижний входной патрубок

Фильтрующий элемент (автомобиля «Святогор») представляет собой неразборную конструкцию. Периодичность замены — каждые 10 тыс. км, а при сильном загрязнении (грунтовые дороги, крупные города) и раньше. Воздушный фильтр установлен в передней части подкапотного пространства и закреплен на резиновых опорах. Наружный воздух поступает через патрубок забора воздуха, расположенный внизу под корпусом воздушного фильтра. Затем воздух проходит через фильтрующий элемент воздушного фильтра, датчик массового расхода воздуха, шланг впускной трубы и дроссельный патрубок.

При замене фильтрующего элемента необходимо отвернуть болты крепления и приподнять крышку воздушного фильтра вместе с датчиком массового расхода воздуха и шлангом ВТ. Затем следует заменить фильтрующий элемент новым, устанавливая его так, чтобы его гофры были расположены параллельно осевой линии автомобиля, установить и закрепить крышку воздушного фильтра.

Дроссельный патрубок предназначен для регулирования подачи воздуха в двигатель, оборудованный системой распределенного впрыскивания топлива. Он представляет собой корпус с цилиндрическим каналом, в котором вращается на оси дроссельная заслонка. Поворот заслонки осуществляется от педали дросселя. Патрубок имеет электрический датчик положения дроссельной заслонки, сигнал с которого используется ЭБУ для управления топливоподачей, и РХХ, представляющий собой шаровый электродвигатель, тонко регулирующий подачу воздуха при закрытой дроссельной заслонке, избавляя водителя от заботы регулировки холостого хода двигателя.

Дроссельный патрубок автомобилей «Лада» установлен на входе в ресивер. В нем находится дроссельная заслонка (ДЗ), датчик положения ДЗ и РХХ. На патрубке имеются также штуцеры для удаления картерных газов и паров топлива из адсорбера. РХХ состоит из клапана с конусной иглой, управляемого шаговым электродвигателем. РХХ обеспечивает желаемую частоту вращения КВ на режимах холостого хода, изменяя количество воздуха, проходящего в обход закрытой ДЗ. Когда игла РХХ полностью выдвинута (соответствует «О» шагов), клапан полностью перекрывает проход воздуха. Когда игла вдвигается, то обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла. Полностью убранное положение иглы соответствует «255» шагам.

РХХ обеспечивает дозирование воздуха, поступающего в ВТ (рис. 2.26). Он предназначен для регулирования подачи воздуха в двигатель, оборудованный системой распределенного впрыскивания, и представляет собой корпус с цилиндрическим каналом, в котором вращается на оси ДЗ. Поворот дроссельной заслонки осуществляется за счет воздействия на педаль дросселя. Патрубок имеет электрический датчик положения дроссельной заслонки, сигнал с которого используется ЭБУ для управления топливо-подачей РХХ, представляющего собой шаговый электродвигатель, управляемый также ЭБУ. Он тонко регулирует подачу воздуха при закрытой дроссельной заслонке.

Рис. 2.26. Дроссельный патрубок: 1 — электрические выводы; 2 — винт; 3 — канал; 4 — штуцер; 5 — канал; 6 — обходной канал; 7 — патрубок; 8 — заслонка; 9 — входное отверстие; 10 — привод; 11 — входной патрубок; 12 — штуцер; 13 — выходное отверстие; 14 — корпус; 15 — выходной патрубок; 16 — отверстие; 17, 22 — разъем; 18 — электрические выводы; 19 — датчик; 20 — винт; 21 — регулятор холостого хода

Патрубок содержит, датчик 19 положения дроссельной заслонки с электрическим разъемом 17, электрическими выводами 18 и РХХ 21 с электрическим разъемом 22 и выводами 1. Датчик 19 положения дроссельной заслонки закреплен на корпусе с помощью винтов 20. В проточной части дроссельного патрубка 7 перед дроссельной заслонкой 8 и за ней размещены входное 9 и выходное 13 отверстия подачи воздуха, штуцер 4 отбора разрежения, необходимого для работы системы вентиляции картера, и штуцер адсорбера системы улавливания паров бензина. Если последняя не применяется, то штуцер для продувки адсорбера заглушен резиновой пробкой. Корпус 14 подогревается теплоносителем из системы охлаждения, поступающим через входной / / и выходной 15 патрубки. В корпус 14 по штуцеру 12 поступают ОГ системы рециркуляции. Дроссельный патрубок через отверстия 16 закреплен на корпусе ресивера.

Ручьевой привод 10 системы управления связан с осью дроссельной заслонки. С помощью дроссельной заслонки, соединенной с приводом педали управления дросселем, регулируют подачу воздуха в двигатель.

Воздушный поток проходит по обходному 6 и соединительному 5 каналу, сечение которого регулируют при помощи регулировочного винта, и выходит по каналу 3. Самопроизвольное изменение положения винта сопровождается изменением количества воздуха, поступающего в ВТ. Крепление РХХ осуществляют при помощи винтов 2. Второй винт с контргайкой позволяет установить положение заслонки, исключающей ее контакт с корпусом. Этим винтом нельзя регулировать частоту вращения КВ на режимах холостого хода.

Дроссельный патрубок системы распределенного впрыскивания топлива закреплен на ресивере. Он дозирует количество воздуха, поступающего во впускную трубу. Дроссельный патрубок в сборе состоит из датчика положения дроссельной заслонки и регулятора холостого хода. В проточной части дроссельного патрубка (за дроссельной заслонкой) находятся отверстия отбора разрежения, необходимые для работы системы вентиляции картера на режимах холостого хода и адсорбера системы улавливания паров бензина (если он установлен на автомобиле). При отсутствии на автомобиле системы улавливания паров бензина штуцер продувки адсорбера закрывают резиновой заглушкой.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на дроссельном патрубке и связан с дроссельной заслонкой. Он представляет собой потенциометр, на один конец которого подается напряжение 5 В, а другой конец соединен с «массой». С третьего вывода ползунка потенциометра идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается, изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,7 В. Когда дроссельная заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от величины угла поворота дроссельной заслонки.

Газовый смеситель двухтопливной системы питания двигателя с электронным управлением (рис. 2.27) содержит корпус 16, резиновое кольцо 8, обратный клапан 2, размещенный подвижно вокруг оси 5 с образованием додроссельного 13 и задроссельного 15 пространства, и штуцер 10 подачи газа. Корпус снабжен каналами 9 и 11, размещенными по цилиндрической поверхности и закрытыми эластичной резиной. В корпусе размещен диффузор 12, снабженный соплами 14. Заслонка выполнена разрезной, ее верхняя часть неподвижная и закреплена на корпусе с помощью винта 7, нижняя часть подвижна вокруг оси 5, закрепленной на подвижной оси с помощью двух заклепок 4.

Рис. 2.27. Газовый смеситель двухтопливной системы питания двигателя с электронным управлением: 1 — открытое положение клапана; 2 — обратный клапан; 3 — пластина крепления; 4 — заклепка; 5 — ось; 6 — пластина; 7 — винт; 8 — резиновое кольцо; 9 — канал; 10 — штуцер подачи газа; 11 — канал; 12 — диффузор; 13 — додроссельное пространство; 14 — сопло; 15 — задроссельное пространство; 16 — корпус

Газовый смеситель размещен между воздушной заслонкой и расходомером воздуха путем разрезания резинового шланга системы подачи воздуха.

При работе двигателя на бензине через диффузор 12 проходит воздушный поток, отклоняя клапан 2 до положения, представленного штриховой линией. Газ поступает по каналу 11 штуцера 10 и диффузор 12 и выходит равномерно по сечению через сопла 14 в главный воздушный поток. При возникновении обратной волны, связанной с неправильной работой системы зажигания или обеднением горючей смеси, происходит закрытие обратного клапана, и воздушный поток из цилиндра двигателя выходит в подкапотное пространство через канал 9, отжимая уплотнительное эластичное резиновое кольцо 8.

Регулятор холостого хода обеспечивает автоматическое регулирование частоты вращения КВ двигателя, управляя количеством подаваемого воздуха в обход дроссельной заслонки. Для управления режимом XX система имеет перепускной воздушный клапан н обход дроссельной заслонки, который закрыт клапаном. Клапан снабжен электромагнитом, открывающим запорный орган клапана. Закрывается клапан с помощью пружины.

При открытом клапане в ВТ по перепускному каналу поступает дополнительный воздух, на который ЭБУ подает адекватное количество дополнительного топлива. В результате обороты двигателя возрастают. При закрытом клапане дополнительный воздух не поступает в ВТ и обороты снижаются.

ЭБУ подает на электромагнит клапана управляющие импульсы постоянной частоты с переменной скважностью (временем открытого состояния клапана). Меняя скважность импульсов, ЭБУ может регулировать обороты в режиме XX в широких пределах. В некоторых системах для управления клапаном используют шаговый двигатель.

Регулятор холостого хода автомобиля «Волга» ГАЗ-3110 (рис. 2.28) содержит корпус 9, снабженный полостью постоянного и переменного объемов. В полости постоянного объема размещен поворотный стакан 7, закрепленный одним концом в шариковом подшипнике 14, снабженном стопорным 13 и уплотнительным 15 кольцами. Постоянный электромагнит 8 электромагнитной цепью связан с якорем 10, снабженным электромагнитной обмоткой 6.

Рис. 2.28. Регулятор системы холостого хода двигателей ЗМЗ: 1 — винт крепления; 2 — штекерная колодка; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — шайба крепления; 5 — фланец крепления якоря; 6 — обмотка якоря; 7 — поворотный стакан; 8 — магнит; 9 — корпус; 10 — якорь неподвижный; 11 — ось якоря; 12 — магнитопровод; 13 — стопорное кольцо подшипника; 14 — шариковый подшипник; 15 — уплотнение подшипника; 16 — входной канал; 17 — входной патрубок; 18 — поворотная заслонка; 19 — упор; 20 — роликовый подшипник; 21 — вал заслонки; 22 — полость переменного объема; 23 — выходной патрубок

Полость постоянного объема закрыта крышкой с уплотнителем 3, прикрепленным к стопорной шайбе 4 с помощью винтов 1. Во входном канале 16 входного патрубка 17 размещена заслонка 18.

Штекерная колодка 2 через электрические выводы сообщена с обмоткой 6 якоря 10. В полости 22 переменного объема размещена поворотная заслонка 18, жестко закрепленная на валу 21 в шариковом 14 и роликовом 20 подшипниках. Ход заслонки 18 ограничен упором 19. Полость 22 через входной канал 16 сообщена с системой впускного тракта.

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков, определяет необходимое положение заслонки 2 (рис. 2.29) и выдает на обмотки 6 регулятора электрические импульсы определенной скважности. Электрический ток, проходя по электрическим цепям I-III обмоток, создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом 7 и заставляет его повернуться на определенный угол (шаг). Одновременно поворачивается и заслонка 2, изменяя проходное сечение регулятора.

Рис. 2.29. Электрическая схема привода регулятора: 1 — канал; 2 — заслонка; 3 — полость; 4 — канал; 5 — выходной канал; 6 — обмотка; 7 — магнит; I-III — электрические цепи

РХХ 0 280 140 545 выполнен на базе двухфазного двигателя. Поворот заслонки 2 осуществляется двухмоторным электродвигателем с неподвижными обмотками (якорем) и вращающимся магнитом 7.

РХХ автомобиля «Святогор» состоит из механической и электрической частей. Механическая часть содержит корпус с проходным сечением для дополнительного воздуха и шток подпружиненного клапана. После получения сигнала закрытия дроссельной заслонки ЭБУ замыкает соленоид с «массой».

Сопротивление исправного РХХ между его контактами должно быть 8-10 Ом. Сердечник воздействует на шток и обеспечивает его перемещение. Клапан при этом отходит от седла и пропускает дополнительный воздух в ВТ.

Дополнительное поступление воздуха из-за негерметичности ВТ сопровождается повышением в нем давления. ЭБУ определяет и выдает команду на ограничение поступления дополнительного воздуха путем перемещения штока в сторону уменьшения проходного сечения клапана.

Повышение сопротивления на впуске (до дроссельной заслонки) в случае перегнутых воздушных рукавов или засорения воздушного фильтра сопровождается командой на увеличение проходного сечения, по которой клапан занимает новое положение, пропуская большее количество воздуха. Электрический клапан размещен на специальной площадке уравнительной камеры ВТ. Частота вращения КВ на режимах холостого хода составляет 800-900 мин -1 , сопротивление электромагнитной катушки — 9,5±1,0 Ом, а напряжение — 12 В.

Электрическая схема привода регулятора (см. рис. 2.29) содержит канал 1, заслонку 2, полость 3, выходной канал 5 и электрические цепи I и III. Привод регулирует подачу воздуха на холостом ходу и при запуске двигателя. Основа РХХ — мощный шаговый двигатель. Надежность его работы зависит от смазки, которая иногда отсутствует, от качества используемого моторного масла, правильности регулирования тепловых зазоров клапанов, состояния системы вентиляции картера, свечей. Ошибка регулятора приводит к неустойчивой работе или остановке двигателя на режимах XX и создает проблемы с запуском.

Регулятор подачи дополнительного воздуха холостого хода предназначен для поддержания установленных оборотов на режимах холостого хода. РХХ расположен на дроссельном патрубке и состоит из шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного штока-клапана. На прогретом двигателе ЭБУ поддерживает постоянную частоту вращения КВ независимо от изменения нагрузки (включение света фаз, подогрев сидения).

При подаче импульса на одну из обмоток двигателя игла делает один шаг вперед, на другую — шаг назад. Управление двигателем производит ЭБУ. В системе «Микас» он называется регулятором добавочного воздуха.

Регулятор обеспечивает поддержание заданной частоты вращения КВ двигателя на режимах холостого хода, пуска, прогрева и режимах ПХХ. В качестве исполнительного механизма в системах регулирования используют шаговые электродвигатели.

РХХ автомобилей семейства «Лада» (рис. 2.30) содержит двухполюсный шаговый электродвигатель 9 и соединенный с ним подвижный конусный клапан 4. Электродвигатель 9 содержит статор с двумя катушками и шаговый шток 12, размещенный на двух опорах, в которые запрессована втулка с внутренней резьбой, по которой перемещается шток 12.

Рис. 2.30. Регулятор холостого хода автомобилей семейства «Лада Самара»: а — принципиальная схема: 1 — трубопровод; 2 — дроссельное пространство; 3 — входной канал; 4 — конусный клапан; 5-8 — электрические контакты; 9 — электродвигатель; 10 — втулка; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — кольцевая щель; 14 — выходной канал; 15 — задроссельное пространство; 16 — дроссельная заслонка; 17 — электрический разъем; 18 — ходовая резьба штока; б — общий вид регулятора; в — схема управления: 1 — зажигание выключено; 2 — контакт разомкнут; 3 — механический упор; 4 — напряжение питания не подается; 5 — прекращение питания компьютера; 6 — зажигание включено; 7 — период пуска (стартер включен); 8, 9 — клапан открыт при непрогретом двигателе; 10 — открытое состояние клапана

Конусный клапан 4 расположен в канале подачи воздуха для обеспечения регулирования РХХ. Шток РХХ выдвигается или втягивается в зависимости от управляющего сигнала блока управления. РХХ регулирует частоту вращения КВ на режиме холостого хода, управляя количеством воздуха, подаваемого в обход закрытой дроссельной заслонки. В полностью выдвинутом положении (выдвинутое до упора положение соответствует «0» шагов) конусный клапан перекрывает подачу воздуха в обход дросельной заслонки. При открытии клапан обеспечивает расход воздуха, пропорциональный перемещению штока (количеству шагов) от своего седла. Полностью открытое положение клапана соответствует перемещению штока на «255» шагов. На прогретом двигателе ЭБУ, управляя перемещением штока, поддерживает постоянную частоту вращения КВ на режимах холостого хода независимо от состояния двигателя и от изменения нагрузки (включение электрического вентилятора, компрессора кондиционера, фар и др.).

Электромагнитные обмотки не связаны между собой и снабжены контактами 5-6 и 7-8. Одна обмотка с контактами 5-6 обеспечивает движение иглы вперед, а другая с контактами 7-8 — назад. Перемещение конусного клапана 4 на один шаг происходит в момент подачи на обмотку питания, следующий шаг перемещения — подача питания в обратной полярности на ту же обмотку.

В состав регулятора входят трубопровод 1 с размещенной в нем воздушной заслонкой 16, дроссельный патрубок с входным 3 и выходным 14 каналами. Он также снабжен подпружиненным запорным конусным клапаном 4 с шаговым штоком 12 и пружиной 11, размещенной во втулке 10. Шаговый шток перемещается по резьбе с помощью шагового электродвигателя.

Шаговый электродвигатель управляет штоком 12 клапана регулировки проходного сечения воздушного канала, параллельного основному. Игла выдвигается или убирается по сигналам ЭБУ. Ход штока между крайними положениями составляет 6 мм. При каждом выключении зажигания шаговый двигатель выдвигает шток до механического упора, а затем клапан перемещается в среднее исходное положение запуска. При включении зажигания клапан занимает положение в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Клапан РХХ размещен в обходном канале подачи воздуха дроссельной заслонки. Для увеличения частоты вращения на режимах холостого хода клапан РХХ открывается, увеличивая подачу воздуха в обход дроссельной заслонки.

Дополнительный воздушный поток из додроссельного пространства 2 по входному каналу 3 через щель 13 и по выходному каналу 14 поступает в задроссельное пространство 15. В корпусе двигателя 9 размещена электрическая катушка, сообщенная с контактами 5-8 коллектора двигателя. РХХ размещен на ВТ.

Конусная игла 4 регулятора, установленная в обходном канале подачи воздуха, на режиме XX выдвигается или убирается шаговым электродвигателем 9, управляемым сигналами ЭБУ. Для увеличения частоты вращения КВ на режимах холостого хода ЭБУ открывает РХХ, увеличивая подачу воздуха в обход дроссельной заслонки 16. Для понижения частоты вращения КВ блок управления перемещает иглу, уменьшая количество воздуха, подаваемого в обход дроссельной заслонки. При полностью выдвинутом положении до седла, соответствующем «О» шагов, игла перекрывает подачу воздуха в обход дроссельной заслонки. Когда игла убирается, РХХ обеспечивает расход воздуха, пропорциональный числу шагов от своего седла.

Для регулирования положения исполнительного элемента этого типа требуется стратегия восстановления центрального значения диапазона. Схема управления клапаном РХХ показана на рис. 2.30, в. Необходимая частота вращения КВ двигателя при закрытой дроссельной заслонке определяется блоком управления, обеспечивающим увеличение или уменьшение частоты вращения КВ на режимах холостого хода.

В процессе торможения двигателя при закрытой дроссельной заслонке РХХ увеличивает количество воздуха, подаваемого в обход дроссельной заслонки, обеспечивая обеднение горючей смеси. На клеммы РХХ подается импульсный сигнал с неизменной частотой (100-200 Гц) и скважностью, регулируемой в зависимости от необходимой степени изменения сечения канала. Изменение скважности управляющего сигнала приводит к изменению силы среднего тока, протекающего по обмоткам РХХ, и положения регулирующего элемента.

Система регулирования обеспечивает автоматическое увеличение частоты вращения КВ двигателя после холодного пуска.

Блок управления обеспечивает замыкание и размыкание цепи питания на «массу», чтобы подать напряжение на шаговый электродвигатель, который изменяет положение клапана, позволяющего пропускать поток воздуха в обход дроссельной заслонки.

С учетом показаний датчика температуры ЭБУ управляет регулятором XX и длительностью импульса впрыскивания (открытия форсунки). Чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем больше должна быть частота вращения КВ, достигающая 1650 мин -1 при температуре -30°С.

Механизм управления воздушной дроссельной заслонкой иллюстрируется рис. 2.31. Привод воздушной дроссельной заслонки должен обеспечивать работу двигателя на всех режимах — от холостого хода до максимальной мощности. При необходимости регулировка привода осуществляется в следующем порядке: ослабить крепление конца троса 8 в зажиме на секторе; ослабить гайку болта; вытянуть конец троса до соприкосновения верхнего рычага педали с буфером; закрепить конец троса зажимом в положении сектора; отвести назад верхний рычаг педали настолько, чтобы сектор занял крайнее положение; прижать педаль к коврику и затянуть гайку болта. Привод содержит воздушную заслонку, размещенную в дроссельном патрубке 3, снабженном фланцем 4 для крепления расходомера и закрепленном на патрубке, а также педаль управления воздушной заслонкой, размещенной на рычаге.

Рис. 2.31. Привод воздушной заслонки: 1 — шланг; 2 — болт; 3 — дроссельный патрубок; 4 — фланец; 5 — болт; 6 — сектор; 7 — патрубок; 8 — трос; 9 — трос; 10 — гайки; 11 — наконечник; 12 — защитная оболочка троса; 13 — наконечник; 14 — буфер; 15 — верхний рычаг; 16 — болт; 17 — планка; 18 — рычаг; 19 — педаль; 20 — пол; 21 — стенка; 22 — опора; 23 — оболочка троса; 24 — трубопровод; 25 — штуцер

На стенке 21 расположена опора 22 с осью вращения рычага и подвижная планка со стяжным болтом 16. Приводной трос 8 размещен в защитной оболочке 12 и наконечнике с возможностью регулирования хода педали дросселя, закрепленного с помощью гаек на кронштейне.

Новое положение троса 8 обеспечивает изменение положения дроссельной заслонки. Наконечник обеспечивает натяжение троса, а буфер — ограничение верхнего рычага. К дроссельному патрубку 3 Подключен патрубок 7 и шланг 1 со штуцером 25.

При полном открытии воздушной дроссельной заслонки педаль обязательно должна упираться в коврик пола 20. Корректировку произведенной регулировки можно выполнить перемещением наконечника гайками.

Положение педали 19 и сектора 6 соответствует полному открытию воздушной дроссельной заслонки, а другое положение -полному ее закрытию. При проведении регулировки работы двигателя не следует изменять частоту вращения КВ путем вытягивания троса на участке между сектором и регулировочным наконечником, так как это может привести к перегибу троса и преждевременному его износу. Управление воздушной заслонкой осуществляют с помощью ножного привода. Такая конструкция существенно облегчает труд водителя и позволяет легко управлять двигателем на всех режимах его работы.

Физика камеры сгорания. Часть 9. Питание ДВС, или организация подачи топливо-воздушной смеси

Надеюсь, не я один ждал продолжения своего цикла статей "ФКС", поэтому сегодня мы будем с вами не просто крутить механику, как было в предыдущей серии статей, а уже попробуем запитать ДВС смесью и заставим его работать.

Многим может показаться, что после рассмотрения поведения ШПГ и КШМ целесообразно было бы повращать распредвал и поподнимать клапана, но уверяю вас, что без попытки виртуально завести мотор с неизвестной нам пока конфигурацией газораспределения сразу окунуться в процессы наполнения было бы крайне неудобно. Поэтому мы сегодня представим некоторый бензиновый двигатель внутреннего сгорания и приступим к его оживлению.

Что необходимо, чтобы собранный мотор начал работать? Правильно! Воздух, топливо и зажигание.

Сегодня мы рассмотрим только воздух и топливо.

Согласитесь, бессмысленно лить топливо в цилиндры, когда мы понятия не имеем, сколько же воздуха поступает туда. То же самое можно сказать и про зажигание. Поэтому всё всегда начинается с воздуха.

На самом деле конструктивные особенности атмосферного мотора определяют потребление воздуха. Ни электроникой, ни чем бы то ни было другим эти законы изменить нельзя. Но под мотором я подразумеваю не только столб, а в том числе впуск и выпуск.

Теперь мы начнем вращать (пока принудительно, ибо мы ещё не умеем его питать) коленчатый вал двигателя. Двигатель начинает работать аналогично компрессору. Мы чувствуем разрежение во впускном коллекторе, чувствуем пульсации давления в выпускном коллекторе. Но нужно не забывать, что задача у ДВС не нагнетать куда-либо давление, поэтому выхлоп должен быть открыт в атмосферу.

Как мы раньше заметили, во впуске имеется некоторое разрежение воздуха. Даже при снятой дроссельной заслонке. Это нормально. Воздух принудительно закачивается поршнями из коллектора, но обратно не отдает, а выкидывает в выхлопную систему. Вот с разрежением то мы сейчас и поработаем.

Во-первых, давайте определимся, что такое разрежение? Это некоторое давление ниже значения атмосферного, т.е. 1 бара, или 100 кПа. Многие путаются в понятиях разрежение растёт и давление растёт, особенно, когда сталкиваются с различного рода литературой.

Давайте четко для себя уясним, что нулевое разрежение равно атмосферному давлению. А разрежение в 1 бар (где-то можно встретить понятие отрицательного давления, т.е. — 1 бар) — это нулевое давление, т.е. фактически вакуум. Важно понимать, что как такового отрицательного давления в природе существовать не может, это просто термин для удобства, когда работают с разреженными системами. Разность давлений может быть хоть минус 100 бар, но давление даже в минус 0,0000001 бар существовать не может.

Так вот, когда мы будем говорить "давление" — это абсолютное давление. Когда мы будем говорить "разрежение", то мы будем говорить о разнице атмосферного давления и абсолютного давления системы (отступления ради скажу, что когда говорят, что настройка турбины производится на 0,5 бара, то подразумевается избыточное давление, т.е. по факту имеется ввиду 1,5 бара абсолютного давления).

Итак, вернемся к нашему двигателю. Когда двигатель не вращается, то давление во впускном коллекторе у него равно атмосферному. Когда мы начинаем вращать его, то с повышением оборотов начинает расти разряжение в коллекторе, иными словами — падать абсолютное давление. И чем меньше сечение для проникновения воздуха в коллектор (т.е. щель открытия дроссельной заслонки или открытие клапана холостого хода, или же это жиклер), тем больше будет разрежение на том же моторе при тех же оборотах.

Практика показывает, что в режиме поддержания оборотов оборотов, т.е. для компенсации только внутренних сил, как правило требуется разряжение в 0,6…0,8 бар (или же 0,2…0,4 бара абсолютного давления). О чем это говорит? О том, что не важно, какое количество оборотов вы развиваете мотором, разряжение остается почти одинаковым (изменение не столь значительное, не более 0,1 бара), если не происходит увеличения оборотов. Тут у многих возникает резонный вопрос: как же так? А как же разные объемы двигателей, и как же двигатель может вращаться больше раз в секунду, если давление почти то же самое? Заранее отвечу: для больших объемов двигателей потому и ставят большие дроссельные заслонки и клапана холостого хода открываются на большее значение, а что же касается увеличенных оборотов, то тут ответ в самом вопросе: да, разрежение то же, но количество воздуха, поступающее в цилиндр за единицу времени больше на более высоких оборотах, нежели на низких. Т.е. двигатель всегда стремится выйти на это значение разрежения во впускном коллекторе с небольшими поправками на преодоление возрастающих сил.

Как же меняются обороты двигателя? Мы открываем дроссельную заслонку, увеличивая сечение поступления воздуха, разрежение падает (т.е. давление становится больше и ближе к атмосферному), поэтому происходит увеличение оборотов до тех пор, пока разрежение в коллекторе опять не достигнет требуемого нам значения.

Как же узнать, сколько воздуха в попугаях попадает в цилиндры? Тут на помощь приходит закон Менделеева-Клапейрона. Он, правда, для идеального газа, но поможет нам понять суть для абсолютно неидеального воздуха:

p — абсолютное давление (в Па),
V — объем воздуха (в кубических метрах),
m — масса воздуха (в г),
R — универсальная газовая постоянная ( R = 8,314 ДЖ/(моль*К) ),
T — температура воздуха (в Кельвинах),
М — молярная масса воздуха (28,98 г/моль)

Для знатоков системы Си поясню, что умышленно ввел граммы, а не килограммы, ибо они сокращаются для массы и молярной массы.

Итак, хорошо, что немного освежили курс физики, но пока это нам абсолютно ничего не дает. Едем дальше:

выразим массу через давление:

А вот это нам уже что-то да даёт. Используя эту формулу, мы можем посчитать, сколько воздуха поступает в двигатель за полный цикл, т.е. 2 оборота (помним, что сейчас мы ведём речь о четырехтактном моторе).

Таким образом, подставив вместо V рабочий объём двигателя, мы сможем высчитать массу воздуха, потребляемую двигателем за два оборота. Должен отметить, что на практике за объем принимается не совсем объем двигателя, а вводится понятие коэффициент наполнения, который может быть как меньше, так и больше 1-цы, причем его значение может меняться от оборотов. Но этим как раз и занимается наука о газораспределении, и именно поэтому мы пока отложили данный вопрос. Пока же будем считать, что коэффициент наполнения у нас всегда равен единицы.

Итак, приходим у некоторому примеру:

Давление во впуске — 30 к Па (как писали выше),
Объем двигателя — 2 литра, или же 0,002 кубических метра,
Температура воздуха — 27 градусов по Цельсию (Или же 300 К).

m = p*V*M/ (R*T) = 30 000 Па * 0,002 м3 * 28,98 г/моль / (8,314 ДЖ/(моль*К) * 300 К) = 0,697 г

Особо внимательные, наверное, заметили, что если вписывать значения не в Си, а заменить Па на кПа, при этом кубические метры на литры, то результат будет тот же.

Итак, мы получили, что 4-хтактный 2-хлитровый двигатель в режиме поддержания оборотов у нас потребляет 0,697 г воздуха за 2 оборота.
Если этот мотор имеет 4 цилиндра, то один цилиндр за такт впуска потребляет четверть, т.е. 0,174 грамма воздуха.
Если же мотор 6-тицилиндровый, то один цилиндр потребляет в полтора раза меньше четырехцилиндрового, т.е. 0,116 грамм.

При открывании дроссельной заслонки давление в коллекторе растет (а разрежение падает — не забываем). Если мы с холостого хода открыли дроссель на полную, то разрежение достигает порядка 0,1 бара, или же абсолютное давление достигает значения 0,9 бара.

Тогда в этот же мотор за два оборота начинает поступать воздух массой:

m = p*V*M/ (R*T) = 90 кПа * 2 л * 28,98 г/моль / (8,314 ДЖ/(моль*К) * 300 К) = 2 г

Если заметили, то я как раз произвел подмену размерностей для удобства.

С увеличением оборотов разряжение будет расти, так как при том же сечении открытой дроссельной заслонки количество оборотов в минуту будет увеличиваться, до тех пор пока опять мы не выйдем на низкое давление в коллекторе порядка 0,2…0,3 атмосфер.

Чтобы не было недомолвок, поясню один момент: когда разрежение увеличится и обороты стабилизируются, это ни в коем разе не говорит, что двигатель начнет потреблять столько же воздуха, как и потреблял до этого. Более того, он будет потреблять даже больше, чем при раскрытии дросселя, если обороты значительно увеличатся. Поясню:

Мы открыли дроссель на 1000 об/мин. Давление в коллекторе поднялось до 0,9 бара. Начали потреблять 2 грамма воздуха за 2 оборота. Т.е. 1000 г/мин.
Теперь двигатель развил 6000 об/мин. Давление в коллекторе упало до 0,3 бара. Начали потреблять 0,697 грамм за 2 оборота. Но при этом уже 2091 г/мин.

Вдаваясь в детали, можно сказать, что значения разрежения и давления, о которых мы говорили, берутся средние. На деле же во впускном коллекторе постоянно пульсируют воздушные потоки, при этом пульсирует и давление. Но это задача более серьезного уровня, и на эти тонкости обращают опять же при расчетах механизмов газораспределения и при расчетах впускных коллекторов. Я неоднократно в беседах говорю, что правильно рассчитанный впускной коллектор, как и выпускной, — ключ к хорошей работе ДВС. Но это уже совсем другая тема=)

Буквально только что мы повращали двигатель и понаблюдали, сколько же воздуха он потребляет. Но мы же не хотим тратить собственные силы и энергию на перекачку воздуха из впуска в выпуск, а хотим, чтобы наоборот, двигатель сам крутился, да ещё и нас возил. Причем как возил!

Ну, а законы физики гласят: "За всё надо платить". Энергия не берётся ниоткуда и не уходит в никуда. А в ДВС энергия берется из топлива. В нашем случае — из бензина.

Чтобы знать, сколько топлива подавать, надо знать, сколько кислорода поступает в цилиндры. Совсем недавно мы научились считать, сколько воздуха попадает, а значит, можем понять и сколько кислорода с ним.

Считается, что массовая доля кислорода в воздухе составляет примерно 23,1…23,2 процента. Следовательно, рассмотренный ранее двухлитровый двигатель потребляет при той же температуре за два оборота:

При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,697 г * 0,231 = 0,161 г кислорода
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 2 г * 0,231 = 0,462 г кислорода

Считается, что оптимальное соотношение воздух-топливо составляет 14,7, или же кислород-топливо 3,4. На деле же обычно максимальная мощность достигается примерно при 12,6…13,6 воздуха к топливу, а минимальный расход при 15.

Пусть мы решили пойти по сохранению стехиометрии и пишем свои топливные карты по AFR = 14,7.
Тогда за два оборота мы должны подать:
При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,161 г кислорода / 3,4 = 0,047 г топлива
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 0,462 г кислорода / 3,4 = 0,135 г топлива.

Если наш двигатель четырехцилиндровый, то мы должны подавать одной форсункой при последовательном впрыске в 4 раза меньше:
При давлении в коллекторе 0,3 бара — 0,047 г /4 = 0,0117 г топлива
При давлении в коллекторе 0,9 бар — 0,135 г / 4 = 0,0337 г топлива

Если двигатель вращается с максимальной частотой 6000 оборотов/мин, то один оборот происходит за 0,00016 минуты. Такт впуска ещё меньше в два раза, т.е. 0,00008 минуты. За этот период мы должны успеть подать 0,0117 грамм топлива (считаем, что отстроена система впуска так, что разрежение уже 0,3 бара и больше крутить нет смысла). Тогда нам потребуется форсунка с производительностью:

0,0117 г / 0,00008 минуты = 146,25 г/мин при номинальном давлении топливной рейки.

Зная, какая производительность у нашего инжектора, можно заполнять таблицу зависимости времени открытия форсунок от двух параметров: оборотов и нагрузки. Получается такая трехмерная картинка, которую интересующиеся люди видели не раз.

На деле же не все таблицы рассчитываются так, как нам тут могло тут показаться. Дело в том, что чаще всего вот эту разницу между значениями 0,3 и 0,9 бар обеспечивает вакуумный регулятор давления в топливной рейке, а таблицы строятся с пониманием того, какую коррекцию по давлению, а значит и производительности, вносит регулятор давления топливной рейки. Условно говоря, если регулятор обеспечивает изменение производительности форсунки линейно изменению давления, то тогда в самом простом случае можно составить таблицу только зависимости от оборотов, сохраняя в каждом случае соотношение воздух-топливо 14,7. Опять же, даже в случае с таким идеальным регулятором давления на практике строится трехмерная таблица, потому что форсунки имеют некоторые задержки от начала открытия до подачи топлива (лаг форсунки) и при возрастании нагрузки (уменьшении разрежения) обычно всё-таки отходят от базовых 14,7 и начинают активнее лить, чтобы повысить мощность, тем самым улучшив динамические показатели.

Буду заканчивать на сегодня, ибо устал уже писать. Постарался передать информацию максимально доступно. Да, мы, конечно, ещё так и не запустили двигатель, а просто смыли масляную плёнку с поршней, при этом разбавив масло бензином, ибо искру мы так и не подали, а льём и льём в цилиндры, но и этот объем информации потребует некоторого времени у вас на осмысление.

В заключение скажу, что алгоритм оценки поступления воздуха не всегда основывается на разрежении, как в карбюраторных системах и системах с MAP-сенсором, очень неплохо используются датчики массового (MAF) и реже объемного расхода воздуха (VAF, в простонародии — лопата). Кому интересно, может прочитать про них и, если желает, поделиться ссылкой здесь для остальных.

О системе подачи воздуха

Впускная система (другое наименование – система подачи воздуха) 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.

Конструкция впускной системы включает воздухозаборник, воздушный фильтр, дроссельную заслонку, впускной коллектор. на отдельных конструкциях двигателей используются впускные заслонки. Все элементы впускной системы соединены патрубками.

Схема впускной системы: 1-воздушный фильтр,2-расходомер воздуха,3-адсорбер,4-запорный клапан системы улавливания паров бензина,5-блок управления дроссельной заслонкой,6-датчик давления во впускном коллекторе,7-клапан управления впускными заслонками,8-вакуумный привод впускных заслонок,9-датчик положения впускной заслонки,10-датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов,11-клапан системы рециркуляции отработавших газов,12-блок управления системы управления двигателем.

Воздухозаборник обеспечивает забор воздуха из атмосферы и представляет собой патрубок определенной формы.

Воздушный фильтр служит для очистки воздуха от механических частиц. Фильтрующий элемент изготавливается из специальной бумаги и размещается в отдельном корпусе. Фильтрующий элемент воздушного фильтра является расходным материалом, т.е. имеет ограниченный срок службы. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля срок службы фильтрующего элемента может изменяться.

Дроссельная заслонка регулирует величину поступающего воздуха в соответствии с величиной впрыскиваемого топлива. На современных двигателях дроссельная заслонка приводится в действие с помощью электродвигателя и не имеет механической связи с педалью газа.

Впускной коллектор распределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя и придает ему необходимое движение. Разряжение, возникаемое во впускном коллекторе используется в работе вакуумного усилителя тормозов, а также для привода впускных заслонок.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки. Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два впускных канала. Один канал перекрывает заслонка, через другой – воздух проходит безпрепятственно. Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

Работу впускной системы обеспечивает система управления двигателем. Конструктивные элементы системы управления двигателем, которые используются в работе системы впуска, можно разделить на три группы: входные датчики, блок управления иисполнительные устройства.

К примеру, впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива имеет следующие входные датчики: расходомер воздуха, температуры воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки, давления во впускном коллекторе, положения впускной заслонки, положения клапана рециркуляции, давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов.

Расходомер воздуха и датчик температуры воздуха на впуске служат для определения нагрузки на двигатель. На некоторых моделях двигателей расходомер воздуха не устанавливается. Его функции выполняет датчик давления во впускном коллекторе. При совместной установке расходомер воздуха и датчик давления во впускном коллекторе дублируют друг друга. Датчик давления во впускном коллекторе также используется в работе системы рециркуляции отработавших газов для расчета количества перепускаемых газов. Величина нагрузки двигателя определяется с помощью датчика температуры воздуха на впуске и дополнительного датчика атмосферного давления. Остальные датчики обеспечивают работу соответствующих систем.

Работой впускной системы управляют следующие исполнительные устройства:

• блок управления дроссельной заслонкой;
• электродвигатель привода впускных заслонок или клапан управления вакуумным приводом заслонок (на двигателе с непосредственным впрыском топлива);
• запорный клапан системы улавливания паров бензина;
• электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов.

Исполнительные устройства активирует блок управления двигателем.

Принцип работы впускной системы

Работа впускной системы основана на разности давлений в цилиндре двигателя и атмосфере, возникающей на такте впуска. Объем поступающего воздуха при этом пропорционален объему цилиндра. Величина поступающего воздуха регулируется положением дроссельной заслонки в зависмости от режима работы двигателя.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке работают впускные заслонки. Совместная работа дроссельной и впускных заслонок обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное смесеобразование;
• бедное гомогенное смесеобразование;
• стехиометрическое гомогенное смесеобразование.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка большую часть времени открыта полностью. Заслонка прикрывается только для обеспечения разряжения, необходимого в работе системы улавливания паров бензина (продувка адсорбера), системы рециркуляции отработавших газов (перепуск отработавших газов во впускной коллектор) и вакуумного усилителя тормозов (создание необходимого разрежения). Впускные заслонки закрыты.

Стехиометрическое (легковоспламеняемое) гомогенное (однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. Дроссельная заслонка открывается в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки открыты.

На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах. Дроссельная заслонка открывается также в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки закрыты.

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы

В четырехтактном дизеле (рис. 2 «Рабочий цикл четырехтактного дизеля«) клапа­ны механизма газораспределения управ­ляют впуском воздуха и выпуском ОГ. Они открывают или закрывают впуск­ные и выпускные каналы головки цилин­дров. Каждый впускной и выпускной ка­нал может иметь один, два или три кла­пана.

Рис. 2 : а — впуск; b — сжатие; с — рабочий ход; d — выпуск. 1. Впускной распределительный вал. 2. Форсунка. 3. Впускной клапан. 4. Выпускной клапан. 5. Выемка в днище поршня. 6. Поршень. 7. Стенка цилиндра. 8. Шатун. 9. Коленчатый вал. 10. Выпускной распределительный вал. а — угол поворота коленчатого вала. d — диаметр цилиндра. М — крутящий момент. s — ход поршня. V_c — объем камеры сгорания. V_h — рабочий объем. ВМТ — верхняя мертвая точка поршня. НМТ — нижняя мертвая точна поршня.

Первый такт — впуск (а)

Поршень 6, находящийся в верхней мер­твой точке (ВМТ), движется вниз и уве­личивает объем цилиндра. Дроссельная заслонка отсутствует, и воздух через от­крытый впускной клапан 3 поступает не­посредственно в цилиндр. В нижней мертвой точке (НМТ) поршня объем ци­линдра достигает своего максимального значения (V_h + V_c).

Второй такт — сжатие (Ь)

Клапаны механизма газораспределения закрыты. Движущийся поршень сжима­ет заключенный в цилиндре воздух, ко­торый, сообразно степени сжатия (от 6 у больших двигателей до 24 у двигателей легковых автомобилей), нагревается до высокой температуры, максимально до­ходящей до 900°С. В конце процесса сжа­тия форсунка впрыскивает топливо в ра­зогретый воздух под высоким давлением (в настоящее время приблизительно до 2000 бар).

В ВМТ поршня объем цилиндра до­стигает минимального значения (объем камеры сгорания V_c )

Третий такт — рабочий ход (с)

После задержки воспламенения (не­сколько градусов угла поворота коленча­того вала) начинается рабочий ход. Тон­ко распыленное дизельное топливо вос­пламеняется в сильно сжатом горячем воздухе в камере сгорания и сгорает, вследствие этого заряд топливовоздуш­ной смеси в цилиндре продолжает разо­греваться дальше и давление в цилиндре поднимается еще выше. Освобожденная при сгорании энергия определяется ко­личеством впрыснутого топлива (каче­ственное регулирование). Под действием давления поршень движется вниз, при этом тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Кривошипно-шатунный механизм преобразует кинетическую энергию поршня в энергию вращения коленчатого вала.

Четвертый такт — выпуск (d)

Уже незадолго до нижней мертвой точки поршня открыва­ется выпускной клапан 4. Находящиеся под давлением горячие газы начинают выходить из цилиндра. Движущийся вверх поршень вытесняет остальные ОГ. После двух оборотов коленчатого вала новый рабочий цикл начинается с такта впуска.

Кулачки впуска и выпуска распреде­лительного вала служат для открытия и закрытия клапанов. У двигателей с од­ним распределительным валом движе­ние от кулачков чаще всего передается на клапаны с помощью коромысел. Фа­зы газораспределения включают н себя моменты открытия и закрытия клапа­нов по отношению к положению колен­чатого вала (рис. 4 «Диаграмма фаз распределения четырехтактного дизеля«), поэтому они указы­ваются в градусах угла поворота колен­чатого вала. Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатым ремнем, цепью или набором шестерен. При четы­рехтактном процессе рабочий цикл со­вершается за два оборота коленчатого ва­ла, поэтому распределительный вал вра­щается с вдвое меньшей частотой, чем коленчатый. Передаточное отношение между коленчатым и распределительным валами составляет, таким образом, 2:1.

При переходе от такта выпуска к так­ту впуска все клапаны некоторое время открыты одновременно — этот момент называется перекрытием клапанов. При этом оставшиеся в камере сгорания отработавшие газы вытесняются свежим зарядом воздуха в выпускной коллектор, одновременно охлаждая цилиндр.

Дизельное топливо

Дизельное топливо является одним из продуктов переработки нефти. В нем содержатся различные углеводороды (парафины, нафтены, ароматические и др.). Число атомов углерода, входящих в молекулы дизельного топлива, достигает тридцати. Основное качество дизельного топлива — легкость воспламенения при соприкосновении с горячим воздухом. Воспламеняемость топлива характеризуется цетановым числом. Чем выше это число, тем менее стойки к окислению молекулы топлива и легче оно воспламеняется. У дизельного топлива цетановое число составляет 40 — 50 (чаще всего 45).

Важной характеристикой топлива также является его вязкость при различных температурах. Для обеспечения нормальной работы двигателя топливо не должно застывать при низкой температуре (до -60 °С)

Кроме того, необходимо, чтобы топливо не было токсичным, обладало антикоррозионными и смазывающими свойствами, а также не создавало паровые пробки в топливопроводах при температурах до 50 °С.

Для автотракторных дизелей используется топливо марок А (арктическое), 3 (зимнее) и Л (летнее). Наиболее широко распространено топливо марок З (при отрицательной температуре воздуха) и Л (при температурах выше 0 °С).

Почему возникает необходимость прокачать топливную систему дизельного ДВС и как это сделать

Как уже было сказано выше, топливо в дизеле подается под высоким давлением. Указанное давление создает ТНВД (топливный насос высокого давления). В том случае, если происходит подсос воздуха, давление в насосе не достигает нужных значений для реализации эффективного впрыска топлива в цилиндры дизельного двигателя.

Естественно, в подобной ситуации дизельный мотор плохо заводится, работа в режиме холостого хода и под нагрузкой может быть нестабильной (дизель троит), обороты начинают плавать, силовой агрегат может глохнуть прямо в движении и т.д. Отметим, что не только завоздушивание проявляется в виде указанных симптомов, однако также вполне может являться одной из причин.

Далее нужно пригласить помощника, который стартером будет крутить двигатель. Главное, определить, поступает или не поступает горючее из трубопроводов. Если подачи нет, в системе может быть воздух и она нуждается в прокачке.

• Прежде всего, первым прокачивается фильтр топлива. Для этого при помощи ключа немного откручивается винт на корпусе фильтра.
• Далее нужно качать топливо насосом ручной подкачки. Прокачка длится до тех пор, пока через отверстие винта горючее не начнет вытекать, причем без воздушных пузырьков. Теперь винт на корпусе фильтра можно закрутить.

Отметим, что не все дизеля имеют насос ручной подкачки. На таких моторах прокачать топливный фильтр дизеля будет несколько затруднительнее, так как топливоподкачивающий насос в случае завоздушивания фильтра также не работает.

Для решения задачи винт на корпусе фильтра откручивается, далее стартером помощник крутит мотор

Обратите внимание, процедура может занять много времени и существует риск полностью разрядить аккумулятор. По этой причине рекомендуется проводить прокачку стартером в условиях гаража или задействовать бустер (пуско-зарядное устройство), чтобы минимизировать разряд АКБ

Как прокачать ТНВД

После того, как фильтр топлива был прокачан, далее нужно приступать к удалению воздуха из топливного насоса высокого давления.

Сначала потребуется открутить центральный болт, который расположен по центру между штуцерами магистралей высокого давления;
Далее включается зажигание, после чего прокачка осуществляется при помощи ручного подкачивающего насоса. Прокачка длится до тех пор, пока из отверстия под ранее открученный центральный болт не появится горючее.
Теперь болт можно немного закрутить, чтобы было легче контролировать наличие или отсутствие пузырьков воздуха в вытекающем горючем.
Если в процессе прокачки дизельное топливо так и не появилось в отверстии под болт, тогда можно прокрутить двигатель стартером и продолжить прокачку до появления чистого топлива без воздуха.
После того, как пузырьки воздуха исчезнут, болт снова нужно открутить и начать крутить мотор от стартера

При этом следует обратит внимание на то, как солярка выталкивается из отверстия.
В норме горючее должно выходить с пульсацией, дозировано. В этом случае можно предполагать, что ТНВД исправен, а проблемы с работой мотора возникли из-за завоздушивания системы. Болт можно затягивать.

Болт можно затягивать.

В ситуации, когда топливо не появляется в отверстии, высока вероятность выхода из строя подкачивающего насоса, который интегрирован в ТНВД. Как в первом, так и во втором случае, ТНВД необходимо снимать, после чего в сервисе производится диагностика и ремонт насоса высокого давления.

После прокачки ТНВД и закручивания болта, нужно будет ослаблять штуцера на топливопроводах и отводить каждый в строну. Далее помощник крутит мотор стартером до того момента, пока горючее не начнет вытекать через штуцер. Если солярка не вытекает, нужно еще выкрутить штуцер накидным ключом. Далее прокачка повторяется.

Убедившись в том, что топливо пошло через открученный штуцер, указанный штуцер закручивается, после чего аналогичные действия поочередно выполняются с другими штуцерами. Успешным результатом можно считать такой, когда дизтопливо подается из всех штуцеров в то время, когда стартер вращает коленвал.

Теперь можно вернуть накидные гайки топливопроводов на штуцеры ТНВД, после чего производится затяжка. Двигатель нужно продолжать крутить стартером, параллельно накидные гайки топливопроводов ставятся на форсунки.

Также отметим, что стартеру каждые 15 сек. непрерывной работы рекомендуется давать передышку около 60-120 сек. Игнорирование данной рекомендации может привести к поломкам стартера или значительному сокращению его ресурса.

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.

Всасывание воспламенение

Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе подачи топливовоздушной смеси в цилиндр и способе ее воспламенения. В бензиновом двигателе топливо смешивается с всасываемым воздухом до попадания в цилиндр, получаемая смесь поджигается в необходимый момент свечой зажигания.

На всех режимах, за исключением режима полностью открытой дроссельной заслонки, дроссельная заслонка ограничивает воздушный поток, и наполнение цилиндров происходит не полностью.

В дизеле воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия в дизеле (обычно 20:1), воздух от сжатия нагревается до температуры свыше 700°С.

Вы можете быть удивлены тем, что простая операция сжатия воздуха может сильно разогреть его, но для любого велосипедиста нет ничего необычного в том, что сжатый воздух разогревается, что легко обнаружить, пощупав велосипедный насос после накачки шины.

Вернемся к дизельному двигателю. Когда поршень поднимается в верхнюю мертвую точку (конец такта сжатия), топливо под очень высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания в распыленном до мельчайших частиц состоянии. Топливо смешивается с воздухом, и, так как температура воздуха очень высокая, происходит сгорание топливовоздушной смеси. При сгорании смесь выделяет энергию, которая движет поршень вниз (рабочий ход).

При снижении температуры воздуха текучесть дизельного топлива ухудшается из-за образования парафина. Из-за этого дизельное топливо становится густым и забивает топливный фильтр. По этой причине фирмы-производители дизельного топлива добавляют в него зимой специальные присадки, которые повышают текучесть топлива и гарантируют надежный запуск до температуры минус 22°С Если при неожиданном похолодании (ниже -10°С) в баке находится летнее топливо, то нужно добавить в бак специальную разжижающую присадку, следуя инструкциям ее производителя.

При запуске двигателя в холодную погоду температура сжатого воздуха в цилиндре может оказаться недостаточной для воспламенения топлива. Решить эту проблему помогает система предварительного накала (подогрева). Двигатели могут быть оснащены автоматической системой предварительного подогрева, в которой использованы электрические накальные свечи, подогревающие воздух в камерах сгорания непосредственно до запуска двигателя и во время его. В большинстве дизелей не применяется дроссельная заслонка во впускном коллекторе.

Исключение составляют двигатели, в которых применяется пневматический регулятор, работа которого зависит от разрежения во впускном коллекторе. Также редко дроссельная заслонка используется для создания разрежения, необходимого для работы усилителя тормозов (обычно для этой цели используется отдельный вакуумный насос). Кроме исключения свечей зажигания, дизельный двигатель имеет и другие преимущества.

Самое большое из них состоит в том, что из-за сжатия поступающего воздуха в гораздо большей степени, чем в бензиновом двигателе (типичная степень сжатия составляет около 14:1 на больших двигателях и около 24:1 на небольших современных двигателях) дизель является более термически эффективным двигателем. Это значит, что он выдает большую мощность от заданного количества топлива.

Результатом является следующее: автомобиль с дизельным двигателем пройдет на данном количестве топлива большее расстояние, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем того же рабочего объема.

Сборка мотора

Сборка производится в прямо противоположном порядке:

• Подшипники нагреваются с помощью специального трансформатора, а потом насаживаются, нет необходимости покупать трансформатор – его можно изготовить самостоятельно.
• После установки подшипника наденьте крышку спереди, и тогда подшипник зайдет в предназначенное для него гнездо.
• Нагрейте полумуфту и посадите на место, установите ротор обратно, шплинтуя шпонкой.
• Наденьте вторую крышку, затяните болты, простукивая аккуратно с помощью молотка или небольшой кувалды.
• Проверните вал рукой, чтобы определить, насколько свободно он вертится, при перекосе вал будет тормозить.
• Если все нормально, закрепите движок болтами и апробируйте, выполнив пробный пуск, убедившись, что все выровнялось, дайте движку поработать в течение 15 минут.

Зная, как отремонтировать асинхронный электродвигатель, вы сможете починить долговечный электромотор разнообразных устройств таких, как заточные станки или мини-пилорамы. К самым простым и распространенным неполадкам относятся перегоревший предохранитель или сработавшая защита.

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.