Схема впускной системы

 

   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:

• 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.

Впускная система имеет  следующее общее устройство:

• воздухозаборник;
• воздушный фильтр;
• дроссельная заслонка;
• впускной коллектор;
• впускные заслонки (на отдельных конструкциях двигателей);
• соединительные патрубки;
• конструктивные элементы системы управления двигателем.

Схема впускной системы  

 

 

На примере двигателя  с непосредственным впрыском топлива

Схема подготовлена по материалам Volkswagen AG 

 

• воздушный фильтр
• расходомер воздуха
• адсорбер
• запорный клапан системы улавливания паров бензина
• блок управления дроссельной заслонкой
• датчик давления во впускном коллекторе
• клапан управления впускными заслонками
• вакуумный привод впускных заслонок
• датчик положения впускной заслонки
• датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов
• клапан системы рециркуляции отработавших газов
• блок управления системы управления двигателем

Схема впускной системы 

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;
• исполнительные устройства.

К примеру, впускная система  двигателя с непосредственным впрыском топлива имеет следующие датчики:

• расходомер воздуха;
• датчик температуры воздуха на впуске;
• датчик положения дроссельной заслонки;
• датчик давления во впускном коллекторе;
• датчик положения впускной заслонки;
• датчик положения клапана рециркуляции;
• датчик 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.

 

 

 

 

 

Система изменения  фаз газораспределения 

 

 

Система изменения  фаз газораспределения (общепринятое международное название Variable Valve Timing, VVT) предназначена для регулирования параметров работы газораспределительного механизма в зависимости от режимов работы двигателя. Применение данной системы обеспечивает повышение мощности и крутящего момента двигателя, топливную экономичность и снижение вредных выбросов.

К регулируемым параметрам работы газораспределительного механизма  относятся:

• момент открытия (закрытия) клапанов;
• продолжительность открытия клапанов;
• высота подъема клапанов.

В совокупности эти параметры  составляют фазы газораспределения – продолжительность тактов впуска и выпуска, выраженную углом поворота коленчатого вала относительно «мертвых» точек. Фаза газораспределения определяется формой кулачка распределительного вала, воздействующего на клапан.

На разных режимах работы двигателя требуется разная величина фаз газораспределения. Так, при  низких оборотах двигателя фазы газораспределения  должны иметь минимальную продолжительность («узкие» фазы). На высоких оборотах, наоборот, фазы газораспределения должны быть максимально широкими и при  этом обеспечивать перекрытие тактов впуска и выпуска (естественную рециркуляцию отработавших газов).

Кулачок распределительного вала имеет определенную форму и  не может одновременно обеспечить узкие  и широкие фазы газораспределения. На практике форма кулачка представляет собой компромисс между высоким  крутящим моментом на низких оборотах и высокой мощностью на высоких  оборотах коленчатого вала. Это противоречие, как раз и разрешает система  изменения фаз газораспределения.

В зависимости от регулируемых параметров работы газораспределительного механизма различают следующие способы изменяемых фаз газораспределения:

• поворот распределительного вала;
• применение кулачков с разным профилем;
• изменение высоты подъема клапанов.

Наиболее распространенными  являются системы изменения фаз  газораспределения, использующие поворот  распределительного вала:

• VANOS (Double VANOS) от BMW;
• VVT-i (Dual VVT-i), Variable Valve Timing with intelligence от Toyota;
• VVT, Variable Valve Timing от Volkswagen;
• VTC, Variable Timing Control от Honda;
• CVVT, Continuous Variable Valve Timing от Hyundai, Kia, Volvo, General Motors;
• VCP, Variable Cam Phases от Renault.

Принцип работы данных систем основан на повороте распределительного вала по ходу вращения, чем достигается  раннее открытие клапанов по сравнению  с исходным положением.

Система изменения фаз  газораспределения данного типа имеет следующее общее устройство:

• гидроуправляемая муфта;
• система управления.

Схема системы  автоматического изменения фаз  газораспределения 

 

 

Схема подготовлена по материалам Volkswagen AG

• датчик Холла впускного распределительного вала
• гидроуправляемая муфта впускного вала (фазовращатель)
• впускной распределительный вал
• датчик Холла выпускного распределительного вала
• гидроуправляемая муфта выпускного вала (фазовращатель)
• выпускной распределительный вал
• электрогидравлический распределитель впускного вала (электромагнитный клапан)
• электрогидравлический распределитель выпускного вала (электромагнитный клапан)
• блок управления двигателем
• сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости
• сигнал расходомера воздуха
• сигнал датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя
• масляный насос

Схема системы автоматического изменения  фаз газораспределения 

Гидроуправляемая  муфта (обиходное название фазовращатель) непосредственно осуществляет поворот распределительного вала. Муфта состоит из ротора, соединенного с распределительным валом, и корпуса, в роли которого выступает шкив привода распределительного вала. Между ротором и корпусом имеются полости, к которым по каналам подводится моторное масло. Заполнение той или иной полости маслом обеспечивает поворот ротора относительно корпуса и соответственно поворот распределительного вала на определенный угол.

В большинстве своем гидроуправляемая муфта устанавливается на распределительный  вал впускных клапанов. Для расширения параметров регулирования в отдельных  конструкциях муфты устанавливаются  на впускной и выпускной распределительные  валы.

Система управления обеспечивает автоматическое регулирование работы гидроуправляемой муфты. Конструктивно она включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства. В работе системы управления используются датчики Холла, оценивающие положения распределительных валов, а также другие датчики системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, расходомер воздуха. Блок управления двигателем принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительное устройство – электрогидравлический распределитель. Распределитель представляет собой электромагнитный клапан и обеспечивает подвод масла к гидроуправляемой муфте и отвод от нее в зависимости от режимов работы двигателя.