Sistema de admissão de veículos

O funcionamento de qualquer motor de combustão interna é baseado na combustão de uma mistura de ar e combustível nos cilindros da unidade. Além do fato de que ar e material combustível (gasolina, diesel ou gás) devem ser fornecidos a cada cilindro, é necessário um cálculo preciso do volume de cada substância, e eles devem ser misturados qualitativamente. À medida que os motores melhoram, o mesmo ocorre com os sistemas necessários para a eficiência máxima.

A eficiência do motor não depende apenas da qualidade do sistema de combustível e do desempenho da ignição. Se o combustível não se misturar bem com o ar, a maior parte dele não queimará, mas será removido do carro através do tubo de escape (como isso afetará o conversor catalítico foi descrito aqui) Para aumentar a eficiência, respeito ao meio ambiente e eficiência, vários parâmetros da unidade de energia estão sendo aprimorados.

Vamos considerar que papel o sistema de admissão desempenha nisso, em que elementos ele consiste, qual é sua finalidade, qual é o princípio de seu funcionamento.

O que é um sistema de admissão de carro

Os motores antigos, que ainda são encontrados em carros nacionais, não tinham um sistema de admissão propriamente dito. O motor do carburador possui um coletor de admissão, cujo tubo passa pelo carburador até a admissão de ar. O próprio dispositivo tem o seguinte princípio de operação.

Quando um pistão em um cilindro específico completa um curso de admissão, um vácuo é gerado na cavidade. O mecanismo de distribuição de gás abre a válvula de admissão. Um fluxo de ar começa a se mover através do canal múltiplo. Ao passar pela câmara de mistura do carburador, entra uma certa quantidade de combustível (esse volume é regulado pelos jatos, que são descritos separadamente) A limpeza do ar é fornecida por um filtro de ar instalado na frente do carburador.

A mistura é sugada para o cilindro através de uma válvula aberta. Qualquer motor atmosférico tem um princípio de operação de vácuo. Nele, a mistura ar-combustível entra naturalmente por meio de um vácuo no coletor de admissão. A entrada primitiva apenas fornecia ar para a câmara do carburador.

Este sistema tem uma desvantagem significativa - a operação de alta qualidade do sistema depende diretamente da estrutura do caminho conectado à cabeça do cilindro. Além disso, conforme o MTC passa pelo coletor, uma certa quantidade de combustível pode cair em suas paredes, o que afeta negativamente a economia do carro.

Quando o injetor apareceu (o que é e como funciona, é informado separadamente), tornou-se necessário criar um sistema de admissão completo que teria a mesma função - retirar o ar e misturá-lo com o combustível, mas seu funcionamento seria controlado por eletrônicos.

A eletrônica calcula com mais eficiência a proporção ideal de volume de ar e combustível e mantém esse parâmetro em diferentes modos de operação do motor de combustão interna. Ele também fornece melhor enchimento do cilindro em baixas rotações do motor. Essa melhora na entrada da unidade aumenta seu desempenho sem aumentar o consumo de combustível. A proporção ideal de ar para combustível é 14.7 / 1. O tipo mecânico de admissão não é capaz de manter esta proporção nos diferentes modos de operação da unidade.

Se antes o carro tinha apenas um duto de ar pelo qual o ar fluía naturalmente (seu volume era determinado pelas propriedades físicas do duto de ar e dos atuadores), um carro moderno recebe todo um sistema composto por vários mecanismos controlados eletricamente. Eles são controlados por um ECU, graças ao qual o BTC é de melhor qualidade.

Vale ressaltar que a gasolina, inclusive o gás (utilizando GLP fora do padrão ou de fábrica), e os motores a diesel recebem sistema de admissão semelhante. No entanto, dependendo do tipo de injeção, pode haver um dispositivo ligeiramente diferente. Em outra revisão descreve os tipos de sistemas de injeção.

O moderno sistema de admissão funciona em sincronia com outros sistemas da máquina. Por exemplo, esta lista inclui a recirculação dos gases de escape e a injeção de combustível. Para encher melhor os cilindros com uma nova porção da mistura ar-combustível, um turbocompressor é freqüentemente instalado na entrada. O que é um turbocompressor em um carro é revisão separada.

Como funciona o sistema de admissão

O sistema de admissão opera com base na diferença de pressão entre o cilindro e a atmosfera. Ele aparece quando o pistão se move para o ponto morto inferior no curso de admissão (quando o curso é executado, as válvulas de admissão e escape são fechadas) e a válvula através da qual o ar e o combustível entram no tanque está aberta.

A quantidade de ar depende diretamente do tamanho do próprio cilindro. No entanto, esse volume é ajustável para que o motor possa funcionar em uma velocidade menor e, se necessário, o virabrequim pode ser girado mais (quando o carro está acelerando). Para alterar o modo de operação, uma válvula de ar especial chamada válvula borboleta é usada.

 No carburador, esse elemento está associado ao pedal do acelerador. Quanto mais a válvula se abre, mais combustível é puxado para o caminho do coletor de admissão. Os motores de injeção recebem um choke especial. Possui um pequeno motor elétrico que é conectado a uma unidade de controle. Quando o motorista pressiona o pedal do acelerador, a ECU usa algoritmos programados para determinar até que ponto a válvula de ar deve ser aberta.

Para manter a proporção ideal de ar e combustível, há um sensor de acelerador próximo ao acelerador, cujos sinais são enviados para a unidade de controle eletrônico (em muitos sistemas modernos, dois sensores de ar são instalados: um na frente do amortecedor, e o outro atrás dele). Tendo recebido esses dados, a eletrônica aumenta / diminui a quantidade de combustível que é fornecida através dos bicos injetores (sua estrutura e princípio de operação são descritos em outro artigo).

Dependendo do tipo de injeção, o trato de entrada pode ter um design ligeiramente diferente. Por exemplo, em uma modificação distribuída, o sistema de admissão está envolvido na formação da mistura. Neste projeto, os injetores são instalados em cada tubo coletor o mais próximo possível das válvulas de admissão. A maioria das máquinas injetoras modernas recebe esse sistema.

Se o motor tiver injeção direta (no caso das unidades a diesel, esta é a única modificação), o sistema de admissão apenas fornece aos cilindros uma porção de ar fresco. Neste caso, a combustão do combustível é o mais eficiente possível, pois a mistura ocorre diretamente na cavidade do cilindro sem perdas no trato de admissão.

Além disso, devido às características de projeto desta injeção (aletas adicionais são instaladas no coletor de admissão, sua sincronização de operação é fornecida por um eixo comum com acionamento elétrico), o sistema de combustível pode fornecer diferentes formações de mistura. Existem dois tipos principais:

1. Camada por camada. Neste modo, o bico pulveriza o combustível no cilindro, distribuindo-o tanto quanto possível pela câmara. A temperatura do ar que entra é elevada, por isso a gasolina começa a evaporar, misturando-se melhor com o ar. Este modo é usado em baixas velocidades e com baixas cargas no motor de combustão interna.
2. Tipo homogêneo (homogêneo). É essencialmente uma mistura pobre. Em teoria, a pressão no cilindro com as válvulas fechadas afeta diretamente a potência do motor durante a combustão da mistura ar-combustível. A partir disso, pode-se concluir que para aumentar o torque no mínimo consumo de combustível é necessário aumentar o volume de ar que entra na câmara. No entanto, no caso de injeção distribuída, o seguinte problema é observado. Se a proporção de BTC for alterada no sentido de aumentar a quantidade de ar (mistura pobre), essa mistura terá uma ignição fraca. Por este motivo, este tipo de formação de mistura não é usado em tipos de sistemas de injeção distribuídos. Mas, no que diz respeito à injeção direta, isso é real. A ignição enxuta é possível devido ao fato de que uma quantidade relativamente pequena de combustível é borrifada nas imediações da vela de ignição. Comparado com a quantidade total de ar comprimido, há pouco combustível no cilindro, mas devido ao fato de haver uma nuvem enriquecida próximo aos eletrodos da vela, o motor não perde sua eficiência mesmo com significativa economia de combustível.

Aqui está uma animação rápida de como funciona o circuito VBM:

Como funciona o coletor de admissão? (animação 3D)

Dependendo do tipo de sistema de combustível e do projeto dos atuadores, pode haver ainda mais desses modos. Cada um deles é ativado por componentes eletrônicos, que registram a rotação do motor e a carga do mesmo. Para fornecer diferentes modos de formação de mistura, cada fabricante usa seus próprios mecanismos.

Por exemplo, em alguns motores são instalados bicos multimodo especiais e, em outros, além da válvula borboleta, também são instaladas válvulas de admissão. Dependendo do modo, eles podem abrir e fechar independentemente da válvula borboleta.

Quando a mistura ar / combustível se queima, os gases de exaustão são removidos pela exaustão. Este é um sistema de veículo diferente. Além de remover o escapamento, ele compensa as pulsações do fluxo de gás e reduz o ruído do motor (para mais detalhes sobre o projeto e a finalidade do sistema de escapamento, leia aqui).

O servofreio também usa parcialmente o vácuo gerado no coletor de admissão. Ao longo do caminho, é equipado com uma válvula que corta o sistema de recirculação dos gases de escape.

O esquema do sistema de admissão moderno inclui muitos sensores e atuadores diferentes, de modo que se ajusta em uma fração de segundo ao modo de operação do motor ou à mudança de cargas na unidade de força. Alguns modelos modernos usam uma tecnologia especial, cujo objetivo é melhorar a eficiência do motor de combustão interna alterando o comprimento e a seção transversal do trato de admissão.

Esta atualização permite que você extraia o torque máximo em velocidades atmosféricas reduzidas do motor. O projeto e o princípio de operação de um coletor com comprimento e seção variáveis ​​são descritos em detalhes em outro artigo.

projeto

O dispositivo do sistema de admissão inclui os seguintes elementos:

• Entrada de ar. Cada modelo de carro tem seu próprio design. O elemento-chave nesta unidade é o filtro de ar. Ele é colocado em um alojamento (muitas vezes é uma bandeja hermeticamente fechada em todos os lados, mas também existem filtros abertos instalados diretamente na entrada de ar), que possui um tubo de derivação aberto em um dos lados. Através deste orifício, o ar entra no elemento do filtro, é limpo e entra no tubo de admissão. Detalhes sobre filtros de ar são descritos aqui.
• Throttle. Em seu design moderno, é uma válvula com acionamento elétrico que é instalada na tubulação que vai da entrada de ar ao manifold. Dependendo das necessidades e cargas do motor, a unidade de controle eletrônico emite um comando adequado para abrir / fechar o damper. Isso controla o fluxo de ar interno.
• Receptor (ou coletor). Um coletor de admissão é instalado entre o acelerador e a cabeça do cilindro. Este é um tubo complexo. Por um lado, tem um e, por outro, vários tubos ramificados (o seu número depende do número de cilindros do bloco). O objetivo desta parte é distribuir o fluxo de ar interno entre os cilindros. Se o sistema de combustível for do tipo distribuído, será feito um orifício em cada tubo no qual o injetor de combustível será fixado. Nesse caso, o sistema de admissão está diretamente envolvido na formação da mistura ar-combustível. Se o motor tiver injeção direta (os injetores ficam próximos às velas de ignição ou de incandescência para motores a diesel), a entrada simplesmente regula o suprimento de ar.
• Retalhos de admissão. Estas são válvulas adicionais que são instaladas dentro dos tubos do manifold para regular o tipo de formação da mistura. Esses elementos são usados ​​em motores de combustão interna com injeção direta.
• Sensores de ar. Eles registram a intensidade do fluxo de ar na frente e atrás do amortecedor, bem como sua temperatura. Os sinais desses sensores são enviados para a unidade de controle.

A ECU é responsável pela operação síncrona de todos os atuadores do sistema de admissão. Com base nos sinais recebidos do pedal do acelerador, do sensor de fluxo de massa e de outros sensores com os quais o veículo está equipado, a eletrônica ativa um algoritmo específico. De acordo com o programa do cérebro, todos os dispositivos recebem simultaneamente os sinais apropriados.

Para que serve

Portanto, como você pode ver, sem um sistema de admissão de alta qualidade, composto por um número diferente de sensores e atuadores, é impossível criar um carro econômico, mas ao mesmo tempo bastante dinâmico e ecologicamente correto.

A única desvantagem dos sistemas de admissão modernos é o custo e a complexidade da manutenção. Se o motor do carburador puder ser diagnosticado e reparado pelos esforços de um mecânico de automóveis experiente, os componentes eletrônicos serão verificados apenas em equipamentos especiais. Para repará-lo, é necessário visitar um centro de serviço especializado.

Como complemento, sugerimos assistir a um vídeo-aula sobre o sistema de admissão do carro:

Teoria ICE: Sistemas de admissão

Perguntas e Respostas:

O que é uma admissão do motor? Outro nome é o sistema de admissão. Esta é uma entrada de ar conectada a um tubo que se ramifica em vários tubos (um por cilindro). O sistema é necessário para fornecer ar fresco e formar um VTS.

O que acontece se o coletor de admissão for ampliado? O alongamento do coletor aspirado resultará em maior resistência de entrada, o que resultará em combustão mais pobre do VTS. Isso resultará em uma diminuição no torque e na potência.