Воздушная и топливная системы автомобиля. Теория

0
(0)

Знаете, утверждение «главное положить начало» не всегда справедливо. Брался за написание очередной статьи в блог 3 раза и все 3 раза безуспешно. То ли творческий кризис, то ли банальная лень. Так или иначе, тем для написания статей уже предостаточно и можно смело приступать к очередной из них. А начнем мы, пожалуй, с топливно-воздушной системы.

Ближайшие несколько статьей будут посвящены следующему:

Следуя логике, начнем мы это дело с теории. Вообще традиционная топливно-воздушная система инжекторных двигателей идентична у всех производителей, в рамках поколения. Поэтому, большая часть данной темы будет применима к большинству автомобилей, разумеется, с некоторыми различиями в месторасположении компонентов и другими особенностями конструкции конкретного автомобиля. Обзор будем проводить на примере Honda Civic 1996-2000 годов выпуска.

Итак, топливная система. Задача топливно-воздушной системы доставить в двигатель смесь топлива и воздуха в нужном количестве и в нужной пропорции. И это едва ли не самая важная составляющая автомобиля или, по крайней мере, одна из них. Так что же происходит после того, как мы заводим двигатель и как топливо перемешиваясь с воздухом попадает в двигатель?

Начнем с того, что источник и место хранения топлива – топливный бак, который как правило, находится в задней части автомобиля. Воздух для смеси берется с атмосферы. Отметим, что и топливо и воздух предварительно фильтруются. За очистку топлива отвечает топливный фильтр, а за очистку воздуха – воздушный фильтр.

Место встречи топлива и воздуха – впускной коллектор, установленный на блоке двигателя непосредственно перед впускными клапанами. Воздух во впускной коллектор подается посредством дроссельной заслонки, а топливо впрыскивается дозировано с помощью электромагнитных топливных форсунок, в тот же впускной коллектор. Получается, что воздух доходит до впускных клапанов и только там встречает струю бензина, уже непосредственно перед цилиндром и даже в самом цилиндре. Это снижает расход топлива, сокращает содержание вредных выбросов и даже немного повышает мощность и крутящий момент

Схема топливной системы Honda Civic

У Honda Civic 1996-00 на каждый цилиндр приходится одна форсунка. Однако, бывают моторы с одной форсункой (моноинжектор) на все цилиндры. Или несколько форсунок на один цилиндр.

ТОПЛИВО

Чтобы проделать путь от топливного бака к топливным форсункам на топливо со стороны бака должно воздействовать определенное давление. Давление, которого будет достаточно, чтобы топливо доходило в нужном количестве с бака до форсунок при любых условиях эксплуатации (спокойная езда, резкое ускорение). Эту функцию выполняет топливный насос с электроприводом, который у Honda Civic погружен в топливный бак (погружной).

Чтобы подавать на каждую форсунку топливо в одинаковом количестве и с одинаковым давлением, топливо подается на форсунки через топливную рейку (рампу). Топливная рейка не что иное как литая пустотелая деталь с боковыми отверстиями под каждую форсунку для установки последних и подачи на них топлива. Получается, что с одной стороны форсунки насажены на топливную рейку, а другой стороной (которая распыляет) вставляются в отверстия во впускном коллекторе.

Топливная форсунка

Работа форсунки достаточно проста – при подаче на нее электрического импульса форсунка открывается и топливо начинает впрыскиваться в воздух. Процесс впрыскивания топлива в воздух происходит во впускном коллекторе непосредственно перед впускными клапанами. В момент смесеобразования топливно-воздушная смесь всасывается через впускные клапана в цилиндр за счет движения поршня вниз. Момент и длительность впрыска каждой форсунки определяет ECU, подавая на них электрические импульсы.

Поддерживать необходимое давление в топливной системе, в конечном итоге в топливной рейке, нужно на постоянной основе, а на это топливный насос не способен, т.к. качает только в одну сторону. Как быть, если насос накачает топлива больше чем требуется? Форсунки по команде ECU закроются в требуемый момент, а чтобы нормализовать повышенное давление в системе необходимо слить излишек топлива обратно в бак. Кроме того, откуда узнать какое давление необходимо системе в конкретной ситуации? Эту работу выполняет регулятор топливного давления.

Как правило, регулятор топливного давления расположен на топливной рейке с противоположной стороны от подачи топлива. Т.е если подача топлива в рейку осуществлена с левой стороны, то регулятор топливного давления находится в правой части, после форсунок.

Топливная рейка в сборе с форсунками

Принцип действия регулятора достаточно прост. Как только давление в топливной рейке превышает необходимый уровень клапан открывается и пропускает излишек топлива обратно в топливный бак («обратка»).

Однако, кроме связи с топливом регулятор давления топлива посредством вакуумного шланга подсоединяется и к впускному коллектору. Сделано это для того, чтобы регулятор топливного давления определял давление не только в топливной рейке, но и во впускном коллекторе и на основе полученных данных при необходимости корректировал давление в топливной рейке. Предполагается, что чем выше давление (меньше разрежения) во впускном коллекторе, тем больше нагрузка на двигатель, а чем больше нагрузка, тем большее давление необходимо обеспечить в топливной рампе.

Последняя составляющая топливной системы абсорбер паров топлива. Малозначимый в техническом плане, однако вносящий значимый вклад в чистоту воздуха и экологию. Назначения абсорбера – поглощать (абсорбировать) пары бензина с бака и передавать в необходимый момент времени во впускной коллектор, тем самым не выпуская вредные пары в атмосферу, дожигая их.

Абсорбер паров топлива (EVAP canister) выполнен в виде канистры заполненной углем и находится в моторном отсеке. С топливным баком абсорбер сообщается напрямую, а вот с впускным коллектором через клапан абсорбера, который открывается и пропускает пары бензина во впускной коллектор после того как двигатель прогреется до рабочей температуры, разбавляя топливно-воздушную смесь во впускном коллекторе накопившимися парами из бака. При каких именно режимах эксплуатации автомобиля клапан абсрбера открывается сказать затрудняюсь. В конечном итоге пары бензина замещают воздух, тем самым обогащая смесь. Хочется верить в то, что в этот момент ECU учитывает “лишнее” топливо с абсорбера и уменьшает подачу топлива с форсунок, чтобы удержать смесь в оптимальной пропорции. Следуя логике можно сказать, что в момент подачи паров бензина с абсорбера во впускной коллектор отдача от двигателя уменьшается, т.к. объем чистого воздуха уменьшается за счет замещения его парами и топлива, соостветсвенно, тоже.

ВОЗДУХ

Воздушная система несколько проще топливной, однако от этого не менее важная. И главенствующую роль в ней играет дроссельная заслонка (корпус дроссельной заслонки в сборе). Сама система состоит из дроссельной заслонки (в нашем случае электро-механическая, на новых автомобилях – электронные), короба с воздушным фильтром и рукавов (гофр, патрубков), подающих отфильтрованный воздух от воздушного фильтра к дроссельной заслонке.

Дроссельная заслонка расположена непосредственно перед впускным коллектором. Принцип работы механической дроссельной заслонки очень прост – чем больше открыта заслонка, тем больше проходное сечение, соответственно в еденицу времени через нее проходит больше воздуха во впускной коллектор. Больше воздуха – больше топлива, больше топливно-воздушной смеси в камере сгорания – выше мощность. Управляет открытием и закрытием дроссельной заслонки водитель, нажимая на педаль газа. Педаль газа имеет прямое соединение с дроссельной заслонкой и при нажатии на нее дроссель открывается. Чем глубже вжимать педаль, тем больше открывается дроссель. Педаль до упора – дроссель находится в максимально открытом состоянии.

На холостом ходу двигателя дроссельная заслонка полностью закрыта. Воздух поступает в обход заслонки, через клапан холостого хода. Клапан холостого хода обычно расположен, либо на корпусе дроссельной заслонки, либо на впускном коллекторе. А для предотвращения обледенения дроссельной заслонки в холодную погоду к корпусу заслонки подводится охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя.

Блок дроссельной заслонки в сборе

Педаль газа связана с механическим приводом дроссельной заслонки через тросик газа. Механический привод дроссельной заслонки жестко закреплен с дроссельной заслонкой таким образом, что при воздействии на него механический привод передает вращательное движение на саму заслонку, открывая или закрывая ее, в зависимости от степени натяжения тросика (силы нажатия на педаль газа).

Надеюсь, общий принцип работы системы теперь разобран – водитель при помощи педали газа определяет сколько воздуха «всосет» впускной коллектор, а ECU автомобиля «подливает» необходимое количество топлива. Но как ECU узнает, сколько вошло воздуха и сколько нужно подлить топлива, когда именно? Ответ прост – множество датчиков и ECU.

ДАТЧИКИ

MAPы-шмапы, лямбды-шлямбды

Всё, как мы выяснили начинается с открытия дроссельной заслонки. ECU узнает с помощью датчика положения дроссельной заслонки (TPS – Throttle position sensor) на сколько открыта дроссельная заслонка и определяет сколько воздуха способно пройти во впускной коллектор при данном положении заслонки. В соответствии с оптимальным соотношением топливно-воздушной смеси ECU должен послать команду форсункам впрыснуть необходимое количество топлива. Однако, не все так просто.

В одиночку датчик положения дроссельной заслонки (TPS) не способен определить какой объем воздуха в действительности попал во впускной коллектор. Ведь объем и, соответственно, количество поступаемого воздуха имеет прямую зависимость от ее температуры и давления. Температуру ECU узнает благодаря показаниям датчика температуры поступаемого воздуха (IAT). Расположен этот датчик непосредственно перед дроссельной заслонкой, на гофре.

Давление же измеряет датчик абсолютного давления – MAP сенсор (Manifold Absolute Pressure). Абсолютное давление рассчитывается по формуле: абсолютное давление = атмосферное давление – давление во впускном коллекторе.Чем прохладнее воздух тем больше его помещается во впускной коллектор и тем больше он проходит через дроссельную заслонку за еденицу времени при прочих равных условиях.

Основываясь на показаниях датчиков TPS, MAP и IAT компьютер вычисляет массу поступаемого воздуха и на основе этих данных дает команду форсункам впрыскнуть нужное количество топлива. Ну как именно ECU определяет сколько топлива нужно?

Оптимальный состав топливо-воздушной смеси, при котором топливо максимально полно и эффективно сгорает, когда на 14.7 части воздуха приходится 1 часть топлива. ECU узнает с помощью трех вышеупомянутых датчиков сколько поступило воздуха и в соответствии с пропорцией 14.7:1 добавляет топливо.

Последним звеном этой системы является кислородный датчик – лямда-зонд, который расположен на выпускном коллекторе и проверяет качество приготовленной смеси. При излишне-обогащенной (много топлива) или обедненной (много воздуха) топливно-воздушной смеси, ECU корректирует ее приготовление. Именно лямбда-зонд передает информацию «мозгу» (ECU) о наличии бедной или обогащенной смеси, на основе вычисления количества кислорода в выхлопных газах. Если количество кислорода в выхлопных газах превышает норму или наоборот , лямбда-зонд говорит об этом «мозгу». Понятно, что если лямбда-зонд неисправен, то ECU начнет корректировать смесь по неверным данным. Тоже касается всех остальных датчиков. Они все важны для правильного смесеобразования. Не менее значимое влияние на смесеобразование оказывают топливные карты, но что это такое и как работает рассмотрим отдельной статьей.

ТЮНИНГ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СИСТЕМЫ

Теперь, когда мы выяснили как работает система в целом можно предположить, что замена любого рассмотренного компонента на “тюнинг” даст эффект в плане увеличения мощностных характеристик двигателя. Справедливо, но только для воздушной системы. Например, фильтр нулевого сопротивления с короткой трубой или трубой, осуществяющущей забор холодного воздуха из вне подкапотного пространства. Увеличение диаметра дроссельной заслонки.

Тюнинговые комплектующие

Замена впускного коллектора на модифицированный тоже способствует увеличению мощности. Небольшим дополнением к тюнингу «впуска» можно считать улучшенную, утолщенную прокладку между впускным коллектором и блоком двигателя, изготовленной из специального состава (прокладка Hondata). Мощности это не увеличивает, но позволяет сохранить имеющуюся за счет предотвращения передачи тепла от блока двигателя к впускному коллектору.

Конечно, впускной коллектор, в любом случае, будет греться за счет температуры подкапотного пространства. Однако, исключение основного источника тепла позволяет значительно снизить температуру корпуса впускного коллектора и, как следствие, температуру внутри него. Чем холоднее впускной колллектор, тем больше мощности в конечном итоге выдаст двигатель.

Все вышеперечисленное и подразумевают, когда говорят о тюнинге «впуска». Хотелось бы отметить, что потенциал тюнинга «впуска» раскроется в полной мере с тюнингом выпускной системы (увеличение диаметра выхлопной системы, равнодлинный выпускный коллектор 4-2-1 или 4-1, прямоточные резонаторы и глушитель, спортивный катализатор).

Тюнинг же топливной системы без серьезного увеличения общей мощности (например, установка турбины) вещь абсолютно бесполезная. Штатная топливная система имеет запас производительности в пределах 20-30%. Поэтому, увеличение мощности в тех же пределах не потребует вмешательства в топливную систему.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *