Впускная система

Впускная система или система впуска предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха для образования топливно-воздушной смеси. Впускная система как отдельное устройство появилась с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлением системы непосредственного впрыска топлива. Обычный воздуховод превратился в отдельную систему.

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 вышеприведенных систем и еще ряда других систем обеспечивается с помощью системы управления двигателем.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности двигателя в системе впуска современных бензиновых и дизельных двигателей используется турбонаддув или турбокомпрессор.

Система впуска состоит из воздухозаборника, воздушного фильтра, дроссельной заслонки, впускного коллектора, на отдельных конструкциях двигателей используются впускные заслонки. Все эти элементы соединены патрубками.

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

Для очистки воздуха от механических частиц используется воздушный фильтр. Фильтрующий элемент изготавливается из специальной бумаги, собранной в гармошку и размещается в отдельном корпусе. Фильтрующий элемент воздушного фильтра является расходным материалом, т.е. имеет ограниченный срок службы и его необходимо регулярно менять. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля срок службы фильтрующего элемента может изменяться.

Дроссельная заслонка регулирует количество поступающего воздуха согласно величине впрыскиваемого топлива. На современных двигателях дроссельная заслонка управляется с помощью электродвигателя и не имеет механической связи с педалью газа.

Впускной коллектор распределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя, а так же используется в работе вакуумного усилителя тормозов, и для привода впускных заслонок.

Для лучшего смесеобразования на двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки. Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два канала. Через один канал воздух проходит, другой закрывает заслонка. Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

Как было сказано выше работу впускной системы обеспечивает система управления двигателем. Элементы системы управления двигателем, которые используются в работе системы впуска, можно разделить на три подсистемы: входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.

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

Расходомер воздуха устанавливается во впускной системе между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой двигателя. Он и датчик температуры воздуха на впуске служат для определения нагрузки на двигатель. На некоторых моделях двигателей функции расходомера воздуха выполняет датчик давления во впускном коллекторе. При совместной установке расходомер воздуха и датчик давления во впускном коллекторе играют роль дуюлирующих устройств. 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.

За работу впускной системы отвечают 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.

Принцип работы впускной системы

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

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 (направление отработавших газов обратно во впускной коллектор) и вакуумного усилителя тормозов.

В промежуточных режимах двигатель работает бедном гомогенном смесеобразовании. Дроссельная заслонка открывается согласно требуемого крутящего момента.

Стехиометрическое гомогенное смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. Дроссельная заслонка открывается в соответствии с требуемым крутящим моментом.