Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое впускной тракт двигателя

Проверяем подсос воздуха во впускном коллекторе: симптомы и признаки

Любой двигатель внутреннего сгорания обязан работать на смеси воздуха и топлива, которые жёстко регулируются электроникой, если это двигатель инжекторный, или механикой, если мотор карбюраторный. Любой дисбаланс в пропорции воздуха и топлива приводит к некорректной работе двигателя, падению мощности, увеличению расхода топлива. Подсос воздуха во впускном коллекторе может крепко повлиять на стабильность работы мотора. Как проверить и определить неисправность, выявить основные симптомы подсоса, разберёмся прямо сейчас.

Почему нужна очистка впуска: дизель и частые проблемы из-за сажи

Владельцы авто с дизельным двигателем хорошо знают, что любые сбои и отклонения в работе данного типа ДВС требуют немедленной диагностики и устранения. Дело в том, что даже непродолжительная эксплуатация дизеля, который начал троить, дымить и т.д., может в скором времени привести к намного более серьезным последствиям.

Однако даже если вдруг стали заметны определенные сбои (пропала тяга, появились скачки оборотов, при перегазовках идет черный густой дым и т.д.), такие признаки не всегда указывают на то, что обязательно необходим сложный и дорогой ремонт. Другими словами, владельцу не стоит сразу расстраиваться, так как решение проблемы может оказаться весьма простым.

Дело в том, что во многих случаях виновником сбоев в работе дизельного двигателя является банальная грязь и отложения, которые скапливаются во впускном тракте. При этом дизельный двигатель ведет себя так, как будто наступил критический износ агрегата.

  • Что касается самих причин загрязнения впуска, их существует достаточно много. На территории СНГ обычно виновником можно считать низкое качество дизельного топлива, пониженное цетановое число, наличие дополнительных примесей. В результате создаются все условия для усиленного нагарообразования и коксования.
  • Также не стоит забывать о том, что для снижения токсичности выхлопа все современные дизели имеют систему EGR, то есть во впускном коллекторе стоит специальный клапан EGR, который позволяет реализовать рециркуляцию отработанных газов.

Если коротко, когда двигатель работает под небольшой нагрузкой, через этот клапан часть выхлопа поступает во впуск и смешивается с воздухом, который подается в цилиндры. В процентном соотношении около 15% отработавших газов составляют долю в общей массе топливно-воздушного заряда.

Благодаря тому, что в добавленном таким образом выхлопе нет кислорода, замедляется скорость горения топливно-воздушной смеси, в результате чего понижается и температура горения. Это приводит к снижению оксидов азота (NOx) в составе выхлопных газов.

Кроме экологических задач система рециркуляции также позволяет снизить риск возникновения детонации в тех режимах, когда дизель работает на максимально обедненных смесях. Отключение системы ЕГР (клапан для подачи выхлопа во впуск закрыт) происходит тогда, когда двигатель находится под высокими или постоянными нагрузками, то есть нужна исключительно «богатая» мощностная смесь.

  • Еще добавим, что к дополнительному загрязнению впускного коллектора причастен и сапун системы вентиляции картера, который также сбрасывает избытки картерных газов во впуск. Как известно, в картере присутствует масляный туман, при этом маслоуловители до конца не способны задержать все частицы смазки.

Получается, во впуске накапливается не просто сажа, а маслянистая грязь, которая активно загрязняет все поверхности и сам клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR.

При этом важно понимать, что если клапан начнет «подвисать» или заклинит, отработавшие газы могут постоянно подаваться во впускной коллектор, то есть это будет происходить на всех режимах. Естественно, в подобной ситуации не следует ожидать от мотора тяги, а от дизельного автомобиля разгонной динамики.

  • Идем далее. Выделив среди частых причин загрязнения впускного тракта дизельного двигателя систему ЕГР и вентиляцию картера, к этому также стоит добавить неисправные свечи накала. Дело в том, что если свечи работают некорректно, тогда запуск холодного дизельного ДВС сильно осложняется. Во впускной коллектор начинает попадать дизельное топливо, которое еще больше загрязняет впуск.
Читать еще:  Газ 3221 двигатель 405 технические характеристики

С учетом вышесказанного становится вполне очевидно, что впускной коллектор со временем покрывается плотным маслянистым слоем грязи, в результате чего дизельный мотор начинает работать неустойчиво, теряет мощность, появляется дымный выхлоп и т.д.

Система выпуска

Система выпуска необходима для отвода отработанных газов и снижения шума при их выхлопе. Состоит из выпускного коллектора и выхлопной трубы. В современных двигателях для улучшения экологических показателей дополнительно между выпускным коллектором и выхлопной трубой устанавливается каталитический нейтрализатор.


Рисунок 4.43 Система выпуска.

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор (схематически изображен на рисунке 4.43) — это деталь, устанавливаемая непосредственно на головку блока цилиндров и предназначенная для перенаправления отработанных газов далее – в выхлопную трубу.

Этот элемент системы выпуска сильно нагревается, потому в современных автомобилях прикрыт термоизоляционной крышкой. Выпускной коллектор может иметь различную форму, быть изготовленным различными способами и представлять собой литую деталь или набор патрубков (смотрите рисунок 4.44) одинаковой длины, изогнутых в причудливые формы (в быту часто называют «паук»). Сделано это для улучшения отвода отработанных газов от одного цилиндра за счет разряжения, создаваемого при выхлопе газов из другого (следующего согласно «тактности»).


Рисунок 4.44 Двигатель с выпускным коллектором из патрубков.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор — устройство, предназначенное для «дожигания» несгоревшего топлива, которое содержится в отработанных газах, и «удаления» части вредных веществ. Не будем вдаваться в подробности химических процессов, происходящих внутри данного устройства, просто скажем о том, что установка данного прибора значительно снизила выбросы вредных веществ, содержащихся в отработанных газах.

Примечание
В основном, срок службы каталитического нейтрализатора равен сроку службы автомобиля. Однако в отечественных условиях эксплуатации, при использовании топлива низкого качества, в которое, вопреки нормам, добавляют этилированные присадки, специальное пористое наполнение катализатора разрушается, что приводит к ухудшению работы двигателя в целом. В отдельных случаях частицы разрушающегося рабочего элемента попадают в цилиндры, что приводит к выходу из строя поршневой группы.

Выхлопная труба

Выхлопная труба (рисунок 4.43 и 4.45) представляет собой трубку, состоящую из нескольких секций, в промежутках которой установлены глушители.


Рисунок 4.45 Выхлопная труба в сборе.

Дело в том, что сгорание топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя происходит настолько быстро, что получается почти взрыв и, как только выпускной клапан открывается, звук начинает распространяться от выпускного канала в головке блока через выпускной коллектор в выхлопную трубу. Дабы исключить грохот и шум, придумали глушители, которые, хоть и отбирают какую-то долю мощности двигателя, но делают это исключительно с благими намерениями – чтобы работа двигателя была по возможности незаметной.

Новые наработки

Конструкторы постоянно совершенствуют устройство составных частей двигателя, касается это и системы впуска.

Они улучшают используемые датчики, чтобы повысить их точность и долговечность. В основном, это сводится к использованию новых принципов работы.

Более интересными являются наработки, касающиеся конструкции элементов исполнительного механизма, в частности – коллектора.

К примеру, инжекторные моторы с прямым впрыском оснащаются коллекторами с дополнительными заслонками – впускными (они же – вихревые). При этом вносятся конструктивные изменения и в головке блока. Такая впускная система подразумевает наличие двух каналов подачи воздуха к впускным клапанам. И разделение этих каналов делается в головке блока. Используемые впускные заслонки применяются для перекрытия этих каналов.

Система впуска такой конструкции позволяет получить три типа смесеобразования для обеспечения максимально эффективной работы силового агрегата:

  1. Послойное
  2. Обедненное гомогенное
  3. Стехиометрическое гомогенное
Читать еще:  112 двигатель мерседеса технические характеристики

А суть этой доработки сводится к тому, что на определенных режимах впускные заслонки перекрывают тот или иной канал, чтобы получить требуемое смесеобразование.

Еще один вариант конструктивного исполнения коллектора впускной системы – переменной длины. Суть работы этого коллектора сводится к тому, что при холостом ходу воздух движется по длинному пути, но при начале работы мотора под нагрузкой открывается специальный клапан, который сокращает путь движения воздуха, что обеспечивает более быстрое наполнение цилиндров воздухом.

Коллектор двигателя HEMI

В дальнейшем, возможно появление еще каких-то более интересных решений для получения максимальной эффективности работы этой составляющей силового агрегата.

Изменение геометрии впускного коллектора

Как уже упоминалось, под каждый двигатель подбирается своя геометрия впускного коллектора. Это позволяет варьировать обороты и улучшать или ухудшать процесс сгорания топлива.

Во всех случаях, изменение геометрии оборачивается изменением скорости воздушного потока.

Вариантов изменения геометрии, как несложно догадаться, всего три:

  • Уменьшить или увеличить длину труб;
  • Сузить или расширить сечение труб;
  • Комбинированный подход.

Так как «играть» длинной труб, зачастую, не представляется возможным, обычно выбирают второй вариант — изменение сечения. Для этого используют специальные заслонки, которые регулируют потоки воздуха иначе, чем заводской механизм.

В автомобилях премиального сегмента присутствует комбинированная система изменения геометрии впускного коллектора.

Это как раз те случаи, когда производитель предлагает разные варианты режимов движения, вроде Comfort, Dinamic и пр. На изменение характеристик мотора отчасти влияет именно работа заслонок впускного коллектора.

Объемная эффективность [ править ]

Конструкция и ориентация впускного коллектора являются основным фактором объемного КПД двигателя. Резкие изменения контура вызывают падение давления, в результате чего в камеру сгорания поступает меньше воздуха (и / или топлива); высокопроизводительные коллекторы имеют плавные контуры и плавные переходы между соседними сегментами.

В современных впускных коллекторах обычно используются бегунки — отдельные трубы, идущие к каждому впускному отверстию на головке блока цилиндров, выходящие из центрального объема или «камеры давления» под карбюратором. Цель бегуна — воспользоваться резонансом Гельмгольца.свойство воздуха. Через открытый клапан воздух проходит со значительной скоростью. Когда клапан закрывается, воздух, который еще не вошел в клапан, все еще имеет большой импульс и сжимается против клапана, создавая карман высокого давления. Этот воздух высокого давления начинает выравниваться с воздухом более низкого давления в коллекторе. Из-за инерции воздуха выравнивание будет иметь тенденцию к колебаниям: сначала воздух в бегунке будет под более низким давлением, чем в коллекторе. Затем воздух в коллекторе пытается уравновеситься обратно в бегунок, и колебания повторяются. Этот процесс происходит со скоростью звука, и в большинстве коллекторов бегунок проходит вверх и вниз много раз, прежде чем клапан снова откроется.

Чем меньше площадь поперечного сечения бегунка, тем выше изменение давления при резонансе для данного воздушного потока. Этот аспект резонанса Гельмгольца воспроизводит один результат эффекта Вентури . Когда поршень ускоряется вниз, давление на выходе впускного рабочего колеса уменьшается. Этот импульс низкого давления проходит до входного конца, где он преобразуется в импульс избыточного давления. Этот импульс возвращается через бегунок и нагнетает воздух через клапан. Затем клапан закрывается.

Чтобы использовать всю мощь резонансного эффекта Гельмгольца, открытие впускного клапана должно быть правильно рассчитано по времени, иначе импульс может иметь отрицательный эффект. Это представляет собой очень сложную проблему для двигателей, поскольку синхронизация клапанов является динамической и зависит от частоты вращения двигателя, тогда как синхронизация импульсов является статической и зависит от длины впускного коллектора и скорости звука. Традиционное решение заключалось в настройке длины впускного коллектора для конкретной скорости двигателя, при которой желательна максимальная производительность. Однако современные технологии привели к появлению ряда решений, связанных с электронным управлением фазами газораспределения (например, Valvetronic ) и динамической геометрией впуска (см. Ниже).

Читать еще:  Газель какой двигатель самый мощный

В результате «настройки резонанса» некоторые системы впуска без наддува работают с объемным КПД выше 100%: давление воздуха в камере сгорания перед тактом сжатия превышает атмосферное давление. В сочетании с этой конструктивной особенностью впускного коллектора, конструкция выпускного коллектора, а также время открытия выпускного клапана могут быть откалиброваны таким образом, чтобы обеспечить большую откачку воздуха из цилиндра. Выпускные коллекторы создают разрежение в цилиндре непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки. [ необходима цитата ] Открывающийся впускной клапан может тогда — при типичных степенях сжатия — заполнить 10% цилиндра перед началом движения вниз. [ необходима цитата ] Вместо достижения более высокого давления в цилиндре впускной клапан может оставаться открытым после того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, в то время как воздух все еще поступает внутрь. [ Необходима цитата ] [ неопределенно ]

В некоторых двигателях впускные направляющие прямые для минимального сопротивления. Однако в большинстве двигателей полозья имеют изгибы, некоторые из которых очень извилистые для достижения желаемой длины полозья. Эти витки позволяют получить более компактный коллектор с более плотной упаковкой всего двигателя. Кроме того, эти «змеевиковые» направляющие необходимы для некоторых конструкций направляющих переменной длины / разъема, и позволяют размер камеры статического давления.быть уменьшенным. В двигателе как минимум с шестью цилиндрами усредненный впускной поток почти постоянен, а объем нагнетания может быть меньше. Чтобы избежать стоячих волн в камере статического давления, она сделана максимально компактной. Каждый впускной желоб использует меньшую часть поверхности камеры статического давления, чем воздухозаборник, который подает воздух в камеру статического давления по аэродинамическим причинам. Все бегунки размещаются на одинаковом расстоянии от главного входа. Бегуны, чьи цилиндры стреляют близко друг к другу, не считаются соседями.

В 180-градусных впускных коллекторах , изначально разработанных для карбюраторных двигателей V8, в двух плоскостях раздельный впускной коллектор разделяет впускные импульсы, которые испытывает коллектор, на 180 градусов в порядке зажигания. Это сводит к минимуму интерференцию волн давления одного цилиндра с волнами давления другого, обеспечивая лучший крутящий момент за счет плавного среднего потока. Такие коллекторы, возможно, изначально были разработаны для двух- или четырехкамерных карбюраторов, но теперь используются как с дроссельной заслонкой, так и с многоточечным впрыском топлива . Примером последнего является двигатель Honda J, который преобразуется в одноплоскостной коллектор около 3500 об / мин для увеличения пикового расхода и мощности.

В более старых коллекторах стояка тепла с «мокрыми бегунами» для карбюраторных двигателей использовалось отведение выхлопных газов через впускной коллектор для обеспечения испарения тепла. Величина отклонения потока выхлопных газов регулировалась клапаном стояка тепла в выпускном коллекторе и использовалась биметаллическая пружина, которая изменяла натяжение в соответствии с теплом в коллекторе. В современных двигателях с впрыском топлива такие устройства не требуются.

Тюнинг впускного коллектора

Любители автотюнинга не обходят своим вниманием и впускной коллектор. При правильном подходе, действительно, удается улучшить показатели мощности двигателя, пример на видео, ниже.

  1. Улучшение формы. Довольно сложно добиться того, что во все цилиндры двигателя поступает одинаковое количество воздуха. Потому мастера заменяют штатный коллектор на многодроссельный впуск. На каждый цилиндр двигателя устанавливается отдельный дроссель, получается независимая система.
  2. Совершенствование внутренней поверхности. При производстве коллекторов на внутренней части могут остаться небольшие погрешности: наплывы, заусенцы, шероховатости. Это немного тормозит поток воздуха, поэтому умельцы шлифуют внутреннюю поверхность коллектора, чтобы убрать все препятствия.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector