Układ dolotowy pojazdu

Działanie dowolnego silnika spalinowego opiera się na spalaniu mieszanki powietrza i paliwa w cylindrach jednostki. Oprócz tego, że do każdego cylindra należy dostarczyć powietrze i materiał palny (benzyna, olej napędowy lub gaz), potrzebne jest dokładne obliczenie objętości każdej substancji i należy je zmieszać jakościowo. Wraz z ulepszaniem silników rosną także systemy, które są potrzebne do maksymalizacji ich wydajności.

Wydajność silnika zależy nie tylko od jakości układu paliwowego i wydajności zapłonu. Jeśli paliwo nie miesza się dobrze z powietrzem to większość nie spali się ale zostanie usunięta z auta przez rurę wydechową (jak to wpłynie na katalizator zostało opisane tutaj). Aby zwiększyć efektywność, przyjazność dla środowiska i sprawność, ulepszane są różne parametry bloku energetycznego.

Zastanówmy się, jaką rolę odgrywa w tym układ dolotowy, z jakich elementów się składa, jaki jest jego cel, jaka jest zasada jego działania.

Co to jest układ dolotowy samochodu

Stare silniki, które nadal można znaleźć w samochodach krajowych, jako takie nie miały układu dolotowego. Silnik gaźnika ma kolektor dolotowy, którego rura przechodzi przez gaźnik do wlotu powietrza. Samo urządzenie ma następującą zasadę działania.

Kiedy tłok w określonym cylindrze kończy suw ssania, we wnęce wytwarzane jest podciśnienie. Mechanizm dystrybucji gazu otwiera zawór wlotowy. Strumień powietrza zaczyna przepływać przez kanał kolektora. Przechodząc przez komorę mieszania gaźnika, dostaje się do niego pewna ilość paliwa (ta objętość jest regulowana przez dysze, które są opisane osobno). Oczyszczanie powietrza zapewnia filtr powietrza zainstalowany przed gaźnikiem.

Mieszanina jest zasysana do cylindra przez otwarty zawór. Każdy silnik atmosferyczny działa na zasadzie próżni. W nim mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi naturalnie za pomocą podciśnienia w kolektorze dolotowym. Prymitywny wlot dostarczał tylko powietrze do komory gaźnika.

System ten ma istotną wadę - wysoka jakość działania układu zależy bezpośrednio od konstrukcji ścieżki połączonej z głowicą cylindrów. Ponadto, gdy MTC przechodzi przez kolektor, pewna ilość paliwa może spaść na jego ściany, co negatywnie wpływa na ekonomikę samochodu.

Kiedy pojawił się wtryskiwacz (co to jest i jak działa, to mówi osobno), konieczne stało się stworzenie pełnoprawnego układu dolotowego, który miałby taką samą funkcję - pobierania powietrza i mieszania go z paliwem, ale jego pracą sterowałaby elektronika.

Elektronika efektywniej oblicza optymalną proporcję objętości powietrza i paliwa oraz utrzymuje ten parametr w różnych trybach pracy silnika spalinowego. Zapewnia również lepsze napełnianie cylindra przy niskich prędkościach silnika. Ta poprawa poboru mocy przez jednostkę zwiększa jej wydajność bez zwiększania zużycia paliwa. Optymalny stosunek ilości powietrza do paliwa wynosi 14.7 / 1. Mechaniczny typ wlotu nie jest w stanie utrzymać tej proporcji w różnych trybach pracy urządzenia.

Jeśli wcześniej samochód posiadał tylko kanał powietrzny, przez który naturalnie przepływało powietrze (o jego objętości decydowały właściwości fizyczne przewodu powietrznego i siłowników), to w nowoczesnym samochodzie jest cały system składający się z różnych mechanizmów sterowanych elektrycznie. Kontrolowane są przez ECU, dzięki czemu BTC jest lepszej jakości.

Warto wspomnieć, że benzyna, w tym gaz (na niestandardowym lub fabrycznym LPG), oraz silniki Diesla otrzymują podobny układ dolotowy. Jednak w zależności od rodzaju wtrysku może mieć nieco inne urządzenie. W innej recenzji opisuje rodzaje układów wtryskowych.

Nowoczesny układ dolotowy działa zsynchronizowany z innymi układami maszyny. Na przykład ta lista obejmuje recyrkulację spalin i wtrysk paliwa. Aby lepiej napełnić cylindry świeżą porcją mieszanki paliwowo-powietrznej, często na wlocie montuje się turbosprężarkę. Czym jest turbosprężarka w samochodzie osobna recenzja.

Jak działa układ dolotowy

Układ dolotowy działa w oparciu o różnicę ciśnień między cylindrem a atmosferą. Pojawia się, gdy tłok przesuwa się do dolnego martwego punktu podczas suwu dolotu (podczas wykonywania suwu zawory dolotowe i wydechowe są zamknięte), a zawór, przez który powietrze i paliwo wpływa do zbiornika, jest otwarty.

Ilość powietrza zależy bezpośrednio od wielkości samego cylindra. Jednak ta objętość jest regulowana, aby silnik mógł pracować na niższych obrotach, a jeśli to konieczne, wał korbowy może być bardziej obrócony (gdy samochód przyspiesza). Aby zmienić tryb pracy, używany jest specjalny zawór powietrza zwany zaworem dławiącym.

 W gaźniku element ten jest powiązany z pedałem przyspieszenia. Im bardziej zawór się otwiera, tym więcej paliwa jest zasysane do ścieżki kolektora dolotowego. Silniki wtryskowe otrzymują specjalny dławik. Ma mały silnik elektryczny, który jest podłączony do jednostki sterującej. Kiedy kierowca wciśnie pedał gazu, ECU używa zaprogramowanych algorytmów, aby określić, w jakim stopniu otworzyć zawór powietrza.

Aby zachować idealną proporcję powietrza i paliwa, w pobliżu przepustnicy znajduje się czujnik przepustnicy, z którego sygnały przesyłane są do elektronicznej jednostki sterującej (w wielu nowoczesnych układach montowane są dwa czujniki powietrza: jeden przed przepustnicą i drugi za nim). Po otrzymaniu tych danych elektronika zwiększa / zmniejsza ilość paliwa podawanego przez dysze wtryskiwaczy (opisano ich budowę i zasadę działania w innym artykule).

W zależności od rodzaju wtrysku, przewód dolotowy może mieć nieco inną konstrukcję. Na przykład w rozproszonej modyfikacji układ dolotowy bierze udział w tworzeniu mieszanki. W tej konstrukcji wtryskiwacze są instalowane w każdym kolektorze jak najbliżej zaworów dolotowych. Większość nowoczesnych wtryskarek otrzymuje taki system.

Jeśli silnik ma wtrysk bezpośredni (w przypadku jednostek wysokoprężnych jest to jedyna modyfikacja), to układ dolotowy dostarcza do cylindrów jedynie świeżą porcję powietrza. W tym przypadku spalanie paliwa jest możliwie najbardziej wydajne, ponieważ mieszanie odbywa się bezpośrednio we wnęce cylindra bez strat w przewodzie dolotowym.

Ponadto, ze względu na cechy konstrukcyjne tego wtrysku (na kolektorze dolotowym zamontowane są dodatkowe klapy, ich synchronizację pracy zapewnia wspólny wał z napędem elektrycznym) układ paliwowy może zapewnić różne formowanie mieszanki. Istnieją dwa główne typy:

1. Typ warstwa po warstwie. W tym trybie dysza wtryskuje paliwo do cylindra, rozprowadzając je możliwie jak najbardziej w całej komorze. Temperatura napływającego powietrza jest wysoka, dzięki czemu benzyna zaczyna parować, lepiej mieszając się z powietrzem. Ten tryb jest używany przy niskich prędkościach i przy małych obciążeniach silnika spalinowego.
2. Typ jednorodny (jednorodny). Jest to zasadniczo uboga mieszanka. Teoretycznie ciśnienie w cylindrze przy zamkniętych zaworach wpływa bezpośrednio na moc silnika podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Z tego można wywnioskować, że aby zwiększyć moment obrotowy przy minimalnym zużyciu paliwa, konieczne jest zwiększenie objętości powietrza wpływającego do komory. Jednak w przypadku wtrysku rozproszonego obserwuje się następujący problem. Jeśli proporcja BTC zostanie zmieniona w kierunku zwiększania ilości powietrza (mieszanka uboga), to taka mieszanka będzie się słabo zapalać. Z tego powodu ten rodzaj tworzenia mieszanki nie jest stosowany w rozproszonych typach układów wtryskowych. Ale jeśli chodzi o wtrysk bezpośredni, to prawda. Chudy zapłon jest możliwy dzięki temu, że w bezpośrednim sąsiedztwie świecy zapłonowej rozpyla się stosunkowo niewielką ilość paliwa. W porównaniu z całkowitą ilością sprężonego powietrza w cylindrze jest mało paliwa, ale dzięki temu, że w pobliżu elektrod świecy zapłonowej znajduje się wzbogacona chmura, silnik nie traci sprawności nawet przy znacznych oszczędnościach paliwa.

Oto krótka animacja pokazująca, jak działa obwód VBM:

Jak działa kolektor dolotowy? (animacja 3D)

W zależności od typu układu paliwowego i konstrukcji siłowników, takich trybów może być jeszcze więcej. Każdy z nich jest aktywowany przez elektronikę, która rejestruje prędkość obrotową silnika i jego obciążenie. Aby zapewnić różne sposoby tworzenia mieszanki, każdy producent stosuje własne mechanizmy.

Na przykład w niektórych silnikach instalowane są specjalne dysze wielomodowe, aw innych oprócz przepustnicy instalowane są również zawory dolotowe. W zależności od trybu mogą otwierać i zamykać niezależnie od przepustnicy.

Po wypaleniu mieszanki paliwowo-powietrznej spaliny są usuwane przez wydech. To jest inny system pojazdu. Oprócz usuwania spalin kompensuje pulsacje przepływu gazów i redukuje hałas silnika (więcej szczegółów na temat konstrukcji i przeznaczenia układu wydechowego czytaj tutaj).

Wzmacniacz hamulca również częściowo wykorzystuje podciśnienie wytwarzane w kolektorze dolotowym. Po drodze wyposażony jest w zawór odcinający układ recyrkulacji spalin.

Schemat nowoczesnego układu dolotowego obejmuje wiele różnych czujników i siłowników, dzięki czemu w ułamku sekundy dostosowuje się do trybu pracy silnika lub zmieniających się obciążeń jednostki napędowej. Niektóre nowoczesne modele wykorzystują specjalną technologię, której celem jest poprawa wydajności silnika spalinowego poprzez zmianę długości i przekroju przewodu dolotowego.

To ulepszenie pozwala uzyskać maksymalny moment obrotowy przy zmniejszonych prędkościach atmosferycznych silnika. Budowa i zasada działania kolektora o zmiennej długości i przekroju została szczegółowo opisana w inny artykuł.

projekt

Urządzenie układu dolotowego zawiera następujące elementy:

• Wlot powietrza. Każdy model samochodu ma swój własny projekt. Kluczowym elementem tego urządzenia jest filtr powietrza. Umieszczony jest w obudowie (często jest to taca hermetycznie uszczelniona ze wszystkich stron, ale są też filtry otwarte montowane bezpośrednio na wlocie powietrza), która ma otwartą rurkę odgałęzioną z jednej strony. Przez ten otwór powietrze dostaje się do elementu filtrującego, jest oczyszczane i wchodzi do rury wlotowej. Opisano szczegóły dotyczące filtrów powietrza tutaj.
• Przepustnica. W swojej nowoczesnej konstrukcji jest to zawór uruchamiany elektrycznie, montowany na rurze biegnącej od wlotu powietrza do kolektora. W zależności od potrzeb i obciążenia silnika, centrala elektroniczna wydaje odpowiednie polecenie otwarcia / zamknięcia przepustnicy. Kontroluje wewnętrzny przepływ powietrza.
• Odbiornik (lub kolektor). Kolektor dolotowy jest zainstalowany między przepustnicą a głowicą cylindrów. To jest złożona rura. Z jednej strony ma jedną, az drugiej kilka odgałęzień (ich liczba zależy od ilości cylindrów w bloku). Zadaniem tej części jest rozprowadzenie wewnętrznego przepływu powietrza między cylindrami. Jeśli układ paliwowy jest typu rozproszonego, na każdej rurze zostanie wykonany otwór, w którym zostanie zamocowany wtryskiwacz paliwa. W tym przypadku układ dolotowy jest bezpośrednio zaangażowany w tworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej. Jeśli silnik ma wtrysk bezpośredni (wtryskiwacze znajdują się w pobliżu świec zapłonowych lub świec żarowych do silników Diesla), to dolot reguluje po prostu dopływ powietrza.
• Klapy wlotowe. Są to dodatkowe zawory, które są instalowane wewnątrz rur kolektora w celu regulacji rodzaju tworzenia mieszanki. Elementy te stosowane są w silnikach spalinowych z wtryskiem bezpośrednim.
• Czujniki powietrza. Rejestrują siłę przepływu powietrza przed i za klapą oraz jej temperaturę. Sygnały z tych czujników są przesyłane do jednostki sterującej.

ECU odpowiada za synchroniczne działanie wszystkich siłowników układu dolotowego. Na podstawie sygnałów otrzymywanych z pedału gazu, czujnika przepływu masy i innych czujników, w które wyposażony jest pojazd, elektronika uruchamia określony algorytm. Zgodnie z programem mózgowym wszystkie urządzenia jednocześnie otrzymują odpowiednie sygnały.

Co jest potrzebne

Jak więc widać, bez wysokiej jakości układu dolotowego, składającego się z różnej ilości czujników i siłowników, nie da się stworzyć samochodu ekonomicznego, ale jednocześnie dość dynamicznego i ekologicznego.

Jedyną wadą nowoczesnych układów dolotowych jest koszt i złożoność konserwacji. Jeśli silnik gaźnika można zdiagnozować i naprawić wysiłkami doświadczonego mechanika samochodowego, wówczas elektronika jest sprawdzana tylko na specjalnym sprzęcie. Aby go naprawić, musisz odwiedzić wyspecjalizowane centrum serwisowe.

Jako dodatek proponujemy obejrzenie wykładu wideo na temat układu dolotowego samochodu:

Teoria ICE: systemy dolotowe

Pytania i odpowiedzi:

Co to jest wlot silnika? Inna nazwa to układ dolotowy. Jest to wlot powietrza połączony z rurą, która rozgałęzia się na kilka rur (po jednej na cylinder). System jest potrzebny do dostarczania świeżego powietrza i tworzenia VTS.

Co się stanie, jeśli kolektor dolotowy zostanie powiększony? Wydłużenie kolektora ssącego spowoduje większe opory wlotowe, co będzie skutkowało gorszym spalaniem VTS. Spowoduje to spadek momentu obrotowego i mocy.