Fahrzeugansaugsystem

Der Betrieb eines Verbrennungsmotors basiert auf der Verbrennung eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff in den Zylindern der Einheit. Zusätzlich zu der Tatsache, dass jedem Zylinder Luft und brennbares Material (Benzin, Diesel oder Gas) zugeführt werden müssen, ist eine genaue Berechnung des Volumens jedes Stoffes erforderlich, und sie müssen qualitativ gemischt werden. Wenn sich die Motoren verbessern, verbessern sich auch die Systeme, die für maximale Effizienz erforderlich sind.

Der Motorwirkungsgrad hängt nicht nur von der Qualität des Kraftstoffsystems und der Leistung der Zündung ab. Wenn sich der Kraftstoff nicht gut mit Luft vermischt, verbrennt das meiste nicht, sondern wird durch das Auspuffrohr aus dem Auto entfernt (wie sich dies auf den Katalysator auswirkt, wird beschrieben hier). Um die Effizienz, Umweltfreundlichkeit und Effizienz zu steigern, werden verschiedene Parameter des Aggregats verbessert.

Lassen Sie uns überlegen, welche Rolle das Ansaugsystem dabei spielt, aus welchen Elementen es besteht, was sein Zweck ist, was das Prinzip seines Betriebs ist.

Was ist ein Autoeinlasssystem?

Alte Motoren, die noch in inländischen Autos zu finden sind, hatten kein Ansaugsystem als solches. Der Vergasermotor hat einen Ansaugkrümmer, dessen Rohr durch den Vergaser zum Lufteinlass führt. Das Gerät selbst hat das folgende Funktionsprinzip.

Wenn ein Kolben in einem bestimmten Zylinder einen Ansaugtakt vollendet, wird im Hohlraum ein Vakuum erzeugt. Der Gasverteilungsmechanismus öffnet das Einlassventil. Ein Luftstrom beginnt sich durch den Verteilerkanal zu bewegen. Beim Durchgang durch die Mischkammer des Vergasers tritt eine bestimmte Menge Kraftstoff ein (dieses Volumen wird durch die beschriebenen Düsen reguliert getrennt). Die Luftreinigung erfolgt durch einen Luftfilter vor dem Vergaser.

Das Gemisch wird durch ein offenes Ventil in den Zylinder gesaugt. Jeder atmosphärische Motor hat ein Vakuumprinzip. Darin tritt das Luft-Kraftstoff-Gemisch auf natürliche Weise durch ein Vakuum im Ansaugkrümmer ein. Der primitive Einlass versorgte nur die Vergaserkammer mit Luft.

Dieses System hat einen erheblichen Nachteil: Der qualitativ hochwertige Betrieb des Systems hängt direkt von der Struktur des mit dem Zylinderkopf verbundenen Pfades ab. Wenn der MTC den Kollektor passiert, kann eine bestimmte Menge Kraftstoff auf seine Wände fallen, was sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Autos auswirkt.

Als der Injektor erschien (was es ist und wie es funktioniert, wird es erzählt getrennt) wurde es notwendig, ein vollwertiges Ansaugsystem zu schaffen, das die gleiche Funktion hat - Luft zu entnehmen und mit Kraftstoff zu mischen, aber sein Betrieb würde durch Elektronik gesteuert.

Die Elektronik berechnet den optimalen Anteil des Luft- und Kraftstoffvolumens effizienter und behält diesen Parameter in verschiedenen Betriebsarten des Verbrennungsmotors bei. Es bietet auch eine bessere Zylinderfüllung bei niedrigen Motordrehzahlen. Diese Verbesserung des Einlasses des Geräts erhöht seine Leistung, ohne den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen. Das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt 14.7 / 1. Der mechanische Typ des Einlasses kann diesen Anteil bei verschiedenen Betriebsarten des Geräts nicht aufrechterhalten.

Wenn das Auto früher nur einen Luftkanal hatte, durch den Luft auf natürliche Weise strömte (sein Volumen wurde durch die physikalischen Eigenschaften des Luftkanals und der Aktuatoren bestimmt), dann erhält ein modernes Auto ein ganzes System, das aus verschiedenen Mechanismen besteht, die eine elektrische Steuerung haben. Sie werden von einem Steuergerät gesteuert, dank dessen der BTC von besserer Qualität ist.

Es ist erwähnenswert, dass Benzin, einschließlich Gas (nicht standardmäßiges oder werksseitiges Flüssiggas) und Dieselmotoren ein ähnliches Ansaugsystem erhalten. Abhängig von der Art der Injektion kann es jedoch zu einer geringfügig anderen Vorrichtung kommen. In einer anderen Bewertung spricht über die Arten von Einspritzsystemen.

Das moderne Ansaugsystem arbeitet synchron mit anderen Systemen an der Maschine. Diese Liste enthält beispielsweise die Abgasrückführung und die Kraftstoffeinspritzung. Um die Zylinder besser mit einem frischen Teil des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu füllen, wird häufig ein Turbolader am Einlass installiert. Was ist ein Turbolader in einem Auto? separate Überprüfung.

Das Funktionsprinzip des Ansaugsystems

Das Ansaugsystem arbeitet basierend auf der Druckdifferenz zwischen dem Zylinder und der Atmosphäre. Es erscheint, wenn sich der Kolben beim Einlasshub zum unteren Totpunkt bewegt (wenn der Hub ausgeführt wird, sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen) und das Ventil, durch das Luft und Kraftstoff in den Tank gelangen, geöffnet ist.

Die Luftmenge hängt direkt von der Größe des Zylinders selbst ab. Dieses Volumen ist jedoch so einstellbar, dass der Motor mit einer reduzierten Drehzahl laufen kann, und bei Bedarf kann die Kurbelwelle stärker angekurbelt werden (wenn das Auto beschleunigt). Um die Betriebsart zu ändern, wird ein spezielles Luftventil verwendet, das als Drosselklappe bezeichnet wird.

 Im Vergaser ist dieses Element dem Gaspedal zugeordnet. Je weiter das Ventil öffnet, desto mehr Kraftstoff wird in den Ansaugkrümmerweg gesaugt. Die Einspritzmotoren erhalten eine spezielle Drossel. Es hat einen kleinen Elektromotor, der an eine Steuereinheit angeschlossen ist. Wenn der Fahrer das Gaspedal drückt, bestimmt der Computer mithilfe programmierter Algorithmen, in welchem ​​Umfang das Luftventil geöffnet werden soll.

Um das ideale Verhältnis von Luft und Kraftstoff aufrechtzuerhalten, befindet sich in der Nähe der Drosselklappe ein Drosselklappensensor, dessen Signale an das elektronische Steuergerät gesendet werden (in vielen modernen Systemen sind zwei Luftsensoren installiert: einer vor dem Dämpfer und der andere dahinter). Nachdem die Elektronik diese Daten erhalten hat, erhöht / verringert sie die Kraftstoffmenge, die durch die Einspritzdüsen zugeführt wird (ihre Struktur und ihr Funktionsprinzip werden beschrieben in einem anderen Artikel).

Abhängig von der Art der Injektion kann der Ansaugtrakt ein etwas anderes Design haben. Beispielsweise ist bei einer verteilten Modifikation das Ansaugsystem an der Gemischbildung beteiligt. Bei dieser Ausführung werden die Injektoren in jedem Verteilerrohr so ​​nahe wie möglich an den Einlassventilen installiert. Die meisten modernen Einspritzmaschinen erhalten ein solches System.

Wenn der Motor über eine Direkteinspritzung verfügt (bei Dieselaggregaten ist dies die einzige Änderung), versorgt das Ansaugsystem die Zylinder nur mit einem frischen Luftanteil. In diesem Fall ist die Verbrennung von Kraftstoff so effizient wie möglich, da das Mischen direkt im Zylinderhohlraum ohne Verluste im Ansaugtrakt erfolgt.

Darüber hinaus kann das Kraftstoffsystem aufgrund der Konstruktionsmerkmale dieser Einspritzung (zusätzliche Ventile sind am Ansaugkrümmer installiert, ihre Betriebssynchronisation wird durch eine gemeinsame Welle mit elektrischem Antrieb bereitgestellt) eine unterschiedliche Gemischbildung bewirken. Es gibt zwei Haupttypen:

1. Schicht für Schicht Typ. In diesem Modus sprüht die Düse Kraftstoff in den Zylinder und verteilt ihn so weit wie möglich in der Kammer. Die Temperatur der einströmenden Luft ist hoch, wodurch das Benzin zu verdampfen beginnt und sich besser mit der Luft vermischt. Dieser Modus wird bei niedrigen Drehzahlen und bei geringen Belastungen des Verbrennungsmotors verwendet.
2. Homogener (homogener) Typ. Es ist im Wesentlichen eine magere Mischung. Theoretisch wirkt sich der Druck im Zylinder bei geschlossenen Ventilen direkt auf die Motorleistung während der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches aus. Daraus können wir schließen, dass es zur Erhöhung des Drehmoments bei minimalem Kraftstoffverbrauch erforderlich ist, das in die Kammer eintretende Luftvolumen zu erhöhen. Im Fall einer verteilten Injektion wird jedoch das folgende Problem beobachtet. Wenn der BTC-Anteil in Richtung einer Erhöhung der Luftmenge (mageres Gemisch) geändert wird, entzündet sich ein solches Gemisch schlecht. Aus diesem Grund wird diese Art der Gemischbildung bei verteilten Arten von Einspritzsystemen nicht verwendet. Bei der Direkteinspritzung ist dies jedoch real. Eine magere Zündung ist möglich, weil in unmittelbarer Nähe der Zündkerze eine relativ geringe Kraftstoffmenge versprüht wird. Verglichen mit der Gesamtmenge an Druckluft befindet sich wenig Kraftstoff im Zylinder, aber aufgrund der Tatsache, dass sich in der Nähe der Zündkerzenelektroden eine angereicherte Wolke befindet, verliert der Motor auch bei erheblichen Kraftstoffeinsparungen nicht seinen Wirkungsgrad.

Hier ist eine kurze Animation der Funktionsweise der VBM-Schaltung:

Wie funktioniert der Ansaugkrümmer? (3D-Animation)

Abhängig von der Art des Kraftstoffsystems und der Konstruktion der Aktuatoren kann es noch mehr solcher Modi geben. Jeder von ihnen wird durch eine Elektronik aktiviert, die die Motordrehzahl und die Belastung aufzeichnet. Um verschiedene Arten der Gemischbildung bereitzustellen, verwendet jeder Hersteller seine eigenen Mechanismen.

Beispielsweise sind in einigen Motoren spezielle Multimode-Düsen installiert, und in anderen sind neben der Drosselklappe auch Einlassventile installiert. Je nach Modus können sie unabhängig von der Drosselklappe öffnen und schließen.

Wenn das Luft / Kraftstoff-Gemisch durchgebrannt ist, werden die Abgase durch das Abgas entfernt. Dies ist ein anderes Fahrzeugsystem. Zusätzlich zum Entfernen des Abgases kompensiert es Pulsationen des Gasstroms und reduziert Motorgeräusche (weitere Einzelheiten zu Design und Zweck des Abgassystems finden Sie unter hier).

Der Bremskraftverstärker nutzt teilweise auch das im Ansaugkrümmer erzeugte Vakuum. Unterwegs ist es mit einem Ventil ausgestattet, das die Abgasrückführung abschaltet.

Das Schema des modernen Ansaugsystems umfasst viele verschiedene Sensoren und Aktoren, so dass es sich in Sekundenbruchteilen an die Betriebsart des Motors anpasst oder die Belastung des Aggregats ändert. Einige moderne Modelle verwenden eine spezielle Technologie, deren Ziel es ist, den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors durch Änderung der Länge und des Querschnitts des Ansaugtrakts zu verbessern.

Mit diesem Upgrade können Sie das maximale Drehmoment bei reduzierter atmosphärischer Motordrehzahl erzielen. Der Aufbau und das Funktionsprinzip eines Kollektors mit variabler Länge und variablem Querschnitt werden ausführlich in beschrieben ein anderer Artikel.

Design

Die Vorrichtung des Ansaugsystems enthält folgende Elemente:

• Lufteinlass. Jedes Automodell hat sein eigenes Design. Das Schlüsselelement in diesem Gerät ist der Luftfilter. Es befindet sich in einem Gehäuse (häufig ist es ein allseitig hermetisch abgedichtetes Tablett, es sind jedoch auch offene Filter direkt am Lufteinlass installiert), das auf einer Seite ein offenes Abzweigrohr aufweist. Durch dieses Loch tritt Luft in das Filterelement ein, wird gereinigt und tritt in das Ansaugrohr ein. Details zu Luftfiltern werden beschrieben hier.
• Drosseln. In seinem modernen Design ist es ein elektrisch betätigtes Ventil, das am Rohr installiert ist, das vom Lufteinlass zum Verteiler verläuft. Abhängig von den Anforderungen und Belastungen des Motors gibt das elektronische Steuergerät einen entsprechenden Befehl zum Öffnen / Schließen der Klappe aus. Dies steuert den internen Luftstrom.
• Empfänger (oder Sammler). Ein Ansaugkrümmer ist zwischen Drosselklappe und Zylinderkopf eingebaut. Dies ist eine komplexe Pfeife. Zum einen hat es ein und zum anderen mehrere Abzweigrohre (deren Anzahl hängt von der Anzahl der Zylinder im Block ab). Der Zweck dieses Teils besteht darin, den inneren Luftstrom auf die Zylinder zu verteilen. Wenn es sich bei dem Kraftstoffsystem um einen verteilten Typ handelt, wird in jedes Rohr ein Loch gemacht, in dem der Kraftstoffinjektor befestigt wird. In diesem Fall ist das Ansaugsystem direkt an der Bildung des Luft-Kraftstoff-Gemisches beteiligt. Wenn der Motor eine Direkteinspritzung hat (die Einspritzdüsen befinden sich in der Nähe der Zündkerzen oder der Glühkerzen für Dieselmotoren), regelt der Einlass einfach die Luftzufuhr.
• Einlassklappen. Dies sind zusätzliche Ventile, die in den Verteilerrohren installiert sind, um die Art der Gemischbildung zu regulieren. Diese Elemente werden in Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung eingesetzt.
• Luftsensoren. Sie erfassen die Stärke des Luftstroms vor und hinter dem Dämpfer sowie dessen Temperatur. Die Signale dieser Sensoren werden an die Steuereinheit gesendet.

Die ECU ist für den Synchronbetrieb aller Aktuatoren des Ansaugsystems verantwortlich. Basierend auf den vom Gaspedal, dem Massendurchflusssensor und anderen Sensoren, mit denen das Fahrzeug ausgestattet ist, empfangenen Signalen aktiviert die Elektronik einen bestimmten Algorithmus. Laut Gehirnprogramm empfangen alle Geräte gleichzeitig die entsprechenden Signale.

Wofür ist das

Wie Sie sehen, ist es ohne ein hochwertiges Ansaugsystem, das aus einer unterschiedlichen Anzahl von Sensoren und Aktoren besteht, unmöglich, ein wirtschaftliches, aber gleichzeitig recht dynamisches und umweltfreundliches Auto zu schaffen.

Der einzige Nachteil moderner Ansaugsysteme sind die Kosten und die Komplexität der Wartung. Wenn der Vergasermotor durch die Bemühungen eines erfahrenen Automechanikers diagnostiziert und repariert werden kann, wird die Elektronik nur an speziellen Geräten überprüft. Um es zu reparieren, müssen Sie ein spezialisiertes Servicecenter aufsuchen.

Als Ergänzung empfehlen wir eine Videovorlesung über das Ansaugsystem des Autos:

ICE-Theorie: Einlasssysteme

Fragen und Antworten:

Was ist ein Motoreinlass? Ein anderer Name ist das Ansaugsystem. Dies ist ein Lufteinlass, der mit einem Rohr verbunden ist, das sich in mehrere Rohre (eins pro Zylinder) verzweigt. Das System wird benötigt, um Frischluft zuzuführen und ein VTS zu bilden.

Was passiert, wenn der Ansaugkrümmer vergrößert wird? Eine Verlängerung des Ansaugkrümmers führt zu einem größeren Einlasswiderstand, was zu einer schlechteren Verbrennung des VTS führt. Dies führt zu einer Verringerung des Drehmoments und der Leistung.