Sistema di aspirazione del veicolo
Termini automatici,  Dispositivo auto,  Unità motore

Sistema di aspirazione del veicolo

Il funzionamento di qualsiasi motore a combustione interna si basa sulla combustione di una miscela di aria e carburante nei cilindri dell'unità. Oltre al fatto che a ciascuna bombola devono essere forniti aria e materiale combustibile (benzina, diesel o gas), è necessario un calcolo accurato del volume di ciascuna sostanza, che devono essere miscelati qualitativamente. Man mano che i motori migliorano, aumentano anche i sistemi necessari per massimizzare la loro efficienza.

L'efficienza del motore dipende non solo dalla qualità del sistema di alimentazione e dalle prestazioni dell'accensione. Se il carburante non si miscela bene con l'aria, la maggior parte di essa non brucerà, ma verrà rimossa dall'auto attraverso il tubo di scarico (viene descritto come questo influenzerà il convertitore catalitico qui). Per aumentare l'efficienza, la compatibilità ambientale e l'efficienza, vengono migliorati vari parametri dell'unità di potenza.

Consideriamo quale ruolo gioca il sistema di aspirazione in questo, in quali elementi è costituito, qual è il suo scopo, qual è il principio del suo funzionamento.

Cos'è un sistema di aspirazione per auto

I vecchi motori, che si trovano ancora nelle auto domestiche, non avevano un sistema di aspirazione in quanto tale. Il motore del carburatore ha un collettore di aspirazione, il cui tubo passa attraverso il carburatore fino alla presa d'aria. Il dispositivo stesso ha il seguente principio di funzionamento.

Sistema di aspirazione del veicolo

Quando un pistone in un particolare cilindro completa una corsa di aspirazione, viene generato un vuoto nella cavità. Il meccanismo di distribuzione del gas apre la valvola di aspirazione. Un flusso d'aria inizia a muoversi attraverso il canale del collettore. Passando attraverso la camera di miscelazione del carburatore, entra una certa quantità di carburante (questo volume è regolato dai getti, che sono descritti separatamente). La pulizia dell'aria è assicurata da un filtro dell'aria installato davanti al carburatore.

La miscela viene aspirata nel cilindro tramite una valvola aperta. Qualsiasi motore atmosferico ha un principio di funzionamento del vuoto. In esso, la miscela aria-carburante entra naturalmente per mezzo di un vuoto nel collettore di aspirazione. La primitiva presa d'aria forniva solo aria alla camera del carburatore.

Questo sistema ha uno svantaggio significativo: il funzionamento di alta qualità del sistema dipende direttamente dalla struttura del percorso collegato alla testata. Inoltre, mentre l'MTC passa attraverso il collettore, una certa quantità di carburante potrebbe cadere sulle sue pareti, il che influisce negativamente sull'economia dell'auto.

Quando è apparso l'iniettore (cos'è e come funziona, viene detto separatamente), è diventato necessario creare un sistema di aspirazione a tutti gli effetti che avrebbe la stessa funzione: prendere aria e mescolarla con il carburante, ma il suo funzionamento sarebbe stato controllato dall'elettronica.

L'elettronica calcola in modo più efficiente la proporzione ottimale di volume di aria e carburante e mantiene questo parametro in diverse modalità operative del motore a combustione interna. Fornisce inoltre un miglior riempimento del cilindro a bassi regimi del motore. Questo miglioramento nell'aspirazione dell'unità aumenta le sue prestazioni senza aumentare il consumo di carburante. Il rapporto ottimale tra volume d'aria e carburante è 14.7 / 1. Il tipo meccanico di aspirazione non è in grado di mantenere questa proporzione a diverse modalità di funzionamento dell'unità.

Se in precedenza l'auto aveva solo un condotto dell'aria attraverso il quale l'aria fluiva naturalmente (il suo volume era determinato dalle proprietà fisiche del condotto dell'aria e degli attuatori), un'auto moderna riceve un intero sistema costituito da diversi meccanismi che hanno il controllo elettrico. Sono controllati da una ECU, grazie alla quale il BTC è di migliore qualità.

Sistema di aspirazione del veicolo

Vale la pena ricordare che la benzina, compreso il gas (che utilizza GPL non standard o di fabbrica) e i motori diesel ricevono un sistema di aspirazione simile. Tuttavia, a seconda del tipo di iniezione, potrebbe avere un dispositivo leggermente diverso. In un'altra recensione parla dei tipi di sistemi di iniezione.

Il moderno sistema di aspirazione funziona in sincronia con altri sistemi sulla macchina. Ad esempio, questo elenco include il ricircolo dei gas di scarico e l'iniezione di carburante. Per riempire meglio i cilindri con una porzione fresca della miscela aria-carburante, spesso viene installato un turbocompressore all'ingresso. Che cos'è un turbocompressore in un'auto è revisione separata.

Il principio di funzionamento del sistema di aspirazione

Il sistema di aspirazione funziona in base alla differenza di pressione tra il cilindro e l'atmosfera. Appare quando il pistone si sposta al punto morto inferiore nella corsa di aspirazione (quando viene eseguita la corsa, le valvole di aspirazione e di scarico sono chiuse) e la valvola attraverso la quale l'aria e il carburante entrano nel serbatoio è aperta.

La quantità di aria dipende direttamente dalle dimensioni del cilindro stesso. Tuttavia, questo volume è regolabile in modo che il motore possa funzionare a una velocità ridotta e, se necessario, l'albero motore può essere azionato di più (quando l'auto sta accelerando). Per cambiare la modalità di funzionamento, viene utilizzata una speciale valvola dell'aria chiamata valvola a farfalla.

 Nel carburatore, questo elemento è associato al pedale dell'acceleratore. Più la valvola si apre, più carburante viene aspirato nel percorso del collettore di aspirazione. I motori di iniezione ricevono uno speciale starter. Ha un piccolo motore elettrico che è collegato a una centralina. Quando il guidatore preme il pedale dell'acceleratore, l'ECU utilizza algoritmi programmati per determinare in che misura aprire la valvola dell'aria.

Sistema di aspirazione del veicolo

Per mantenere la proporzione ideale di aria e carburante, è presente un sensore dell'acceleratore vicino all'acceleratore, i cui segnali vengono inviati alla centralina elettronica (in molti sistemi moderni sono installati due sensori dell'aria: uno davanti alla serranda, e l'altro dietro). Dopo aver ricevuto questi dati, l'elettronica aumenta / diminuisce la quantità di carburante che viene fornita attraverso gli ugelli degli iniettori (viene descritta la loro struttura e il principio di funzionamento in un altro articolo).

A seconda del tipo di iniezione, il tratto di aspirazione può avere un design leggermente diverso. Ad esempio, in una modifica distribuita, il sistema di aspirazione è coinvolto nella formazione della miscela. In questo modello, gli iniettori sono installati in ciascun tubo del collettore il più vicino possibile alle valvole di aspirazione. La maggior parte delle moderne macchine a iniezione riceve un tale sistema.

Se il motore ha l'iniezione diretta (nel caso delle unità diesel, questa è l'unica modifica), il sistema di aspirazione fornisce solo ai cilindri una porzione di aria fresca. In questo caso la combustione del carburante è quanto più efficiente possibile, poiché la miscelazione avviene direttamente nella cavità del cilindro senza perdite nel tratto di aspirazione.

Inoltre, a causa delle caratteristiche progettuali di questa iniezione (alette aggiuntive sono installate sul collettore di aspirazione, la loro sincronizzazione di funzionamento è fornita da un albero comune con un azionamento elettrico), il sistema di alimentazione può fornire una formazione di miscela diversa. Esistono due tipi principali:

  1. Tipo strato per strato. In questa modalità, l'ugello spruzza il carburante nel cilindro, distribuendolo il più possibile in tutta la camera. La temperatura dell'aria in ingresso è elevata, a causa della quale la benzina inizia ad evaporare, mescolandosi meglio con l'aria. Questa modalità viene utilizzata a basse velocità e a bassi carichi sul motore a combustione interna.
  2. Tipo omogeneo (omogeneo). È essenzialmente una miscela magra. In teoria, la pressione nel cilindro con le valvole chiuse influisce direttamente sulla potenza del motore durante la combustione della miscela aria-carburante. Da ciò, possiamo concludere che per aumentare la coppia con un consumo minimo di carburante, è necessario aumentare il volume d'aria che entra nella camera. Tuttavia, nel caso dell'iniezione distribuita, si osserva il seguente problema. Se la proporzione di BTC viene modificata nella direzione di aumentare la quantità di aria (miscela magra), tale miscela si accenderà male. Per questo motivo, questo tipo di formazione della miscela non viene utilizzato su tipi distribuiti di sistemi di iniezione. Ma per quanto riguarda l'iniezione diretta, questo è reale. L'accensione magra è possibile grazie al fatto che una quantità relativamente piccola di carburante viene spruzzata nelle immediate vicinanze della candela. Rispetto alla quantità totale di aria compressa, c'è poco carburante nel cilindro, ma a causa del fatto che c'è una nuvola arricchita vicino agli elettrodi delle candele, il motore non perde la sua efficienza anche con un notevole risparmio di carburante.

Ecco una rapida animazione di come funziona il circuito VBM:

Come funziona il collettore di aspirazione? (Animazione 3D)

A seconda del tipo di sistema di alimentazione e del design degli attuatori, potrebbero esserci ancora più modalità simili. Ognuno di loro è attivato dall'elettronica, che registra la velocità del motore e il carico su di esso. Per fornire diverse modalità di formazione della miscela, ogni produttore utilizza i propri meccanismi.

Ad esempio, in alcuni motori sono installati speciali ugelli multimodali e in altri, oltre alla valvola a farfalla, sono installate anche valvole di aspirazione. A seconda della modalità, possono aprirsi e chiudersi indipendentemente dalla valvola a farfalla.

Sistema di aspirazione del veicolo

Quando la miscela aria / carburante è bruciata, i gas di scarico vengono rimossi attraverso lo scarico. Questo è un sistema del veicolo diverso. Oltre a rimuovere lo scarico, compensa le pulsazioni del flusso di gas e riduce il rumore del motore (per maggiori dettagli sul design e lo scopo del sistema di scarico, leggere qui).

Il servofreno utilizza anche parzialmente il vuoto generato nel collettore di aspirazione. Lungo il percorso è dotato di una valvola che interrompe il sistema di ricircolo dei gas di scarico.

Lo schema del moderno sistema di aspirazione include molti sensori e attuatori diversi, in modo che si adatti in una frazione di secondo alla modalità di funzionamento del motore o ai carichi variabili sull'unità di potenza. Alcuni modelli moderni utilizzano una tecnologia speciale, il cui scopo è migliorare l'efficienza del motore a combustione interna modificando la lunghezza e la sezione trasversale del tratto di aspirazione.

Questo aggiornamento consente di estrarre la coppia massima a un regime motore atmosferico ridotto. Il design e il principio di funzionamento di un collettore di lunghezza e sezione variabili sono descritti in dettaglio in un altro articolo.

disegno

Il dispositivo del sistema di aspirazione comprende i seguenti elementi:

  • Presa d'aria. Ogni modello di auto ha il proprio design. L'elemento chiave di questa unità è il filtro dell'aria. Viene posto in un alloggiamento (spesso si tratta di un vassoio a chiusura ermetica su tutti i lati, ma ci sono anche filtri aperti installati direttamente sulla presa d'aria), che ha un tubo di derivazione aperto su un lato. Attraverso questo foro l'aria entra nell'elemento filtrante, viene pulita ed entra nel tubo di aspirazione. Vengono descritti i dettagli sui filtri dell'aria qui.Sistema di aspirazione del veicolo
  • Acceleratore. Nel suo design moderno, è una valvola ad azionamento elettrico che viene installata sul tubo che va dalla presa d'aria al collettore. A seconda delle esigenze e dei carichi del motore, la centralina elettronica emette un apposito comando di apertura / chiusura della serranda. Controlla il flusso d'aria interno.Sistema di aspirazione del veicolo
  • Ricevitore (o collezionista). Un collettore di aspirazione è installato tra l'acceleratore e la testata del cilindro. Questa è una pipa complessa. Da un lato, ne ha uno e, dall'altro, diversi tubi di derivazione (il loro numero dipende dal numero di cilindri nel blocco). Lo scopo di questa parte è distribuire il flusso d'aria interno tra i cilindri. Se il sistema di alimentazione è di tipo distribuito, verrà praticato un foro su ciascun tubo in cui verrà fissato l'iniettore di carburante. In questo caso, il sistema di aspirazione è direttamente coinvolto nella formazione della miscela aria-carburante. Se il motore ha l'iniezione diretta (gli iniettori sono vicini alle candele o alle candelette per i motori diesel), l'aspirazione regola semplicemente l'alimentazione dell'aria.Sistema di aspirazione del veicolo
  • Flap di aspirazione. Si tratta di valvole aggiuntive che vengono installate all'interno dei tubi del collettore al fine di regolare il tipo di formazione della miscela. Questi elementi sono utilizzati nei motori a combustione interna con iniezione diretta.Sistema di aspirazione del veicolo
  • Sensori d'aria. Registrano la forza del flusso d'aria davanti e dietro la serranda, nonché la sua temperatura. I segnali di questi sensori vengono inviati alla centralina.Sistema di aspirazione del veicolo

L'ECU è responsabile del funzionamento sincrono di tutti gli attuatori del sistema di aspirazione. In base ai segnali ricevuti dal pedale dell'acceleratore, dal sensore di flusso di massa e da altri sensori di cui è dotato il veicolo, l'elettronica attiva uno specifico algoritmo. Secondo il programma cerebrale, tutti i dispositivi ricevono simultaneamente i segnali appropriati.

Cosa serve

Quindi, come puoi vedere, senza un sistema di aspirazione di alta qualità, composto da un numero diverso di sensori e attuatori, è impossibile creare un'auto economica, ma allo stesso tempo abbastanza dinamica ed ecologica.

L'unico inconveniente dei moderni sistemi di aspirazione è il costo e la complessità della manutenzione. Se il motore del carburatore può essere diagnosticato e riparato dagli sforzi di un meccanico automobilistico esperto, l'elettronica viene controllata solo su apparecchiature speciali. Per ripararlo, è necessario visitare un centro di assistenza specializzato.

Inoltre, ti suggeriamo di guardare una lezione video sul sistema di aspirazione dell'auto:

Teoria ICE: sistemi di aspirazione

Domande e risposte:

Cos'è l'aspirazione del motore? Un altro nome è il sistema di aspirazione. Si tratta di una presa d'aria collegata ad un tubo che si dirama in più tubi (uno per cilindro). Il sistema è necessario per fornire aria fresca e formare un VTS.

Cosa succede se si allarga il collettore di aspirazione? L'allungamento del collettore aspirato comporterà una maggiore resistenza in ingresso, che si tradurrà in una combustione più scadente del VTS. Ciò si tradurrà in una diminuzione della coppia e della potenza.

2 commento

  • P

    Qualcuno di voi legge il testo prima di pubblicarlo online? Articolo mal costruito. Intestazioni di sezione non corrispondenti, duplicate, alcuni termini semplicemente gettati nel testo senza spiegazione (probabilmente l'autore stesso non li capisce, ha semplicemente riscritto/tradotto il testo da qualche parte). Ma ho scoperto, ad esempio, che "le valvole chiuse sono chiuse". E due volte. Imbarazzante

Aggiungi un commento