Inlaatsysteem van het voertuig

De werking van elke verbrandingsmotor is gebaseerd op de verbranding van een mengsel van lucht en brandstof in de cilinders van de eenheid. Naast het feit dat lucht en brandbaar materiaal (benzine, diesel of gas) aan elke cilinder moeten worden toegevoerd, is een nauwkeurige berekening van het volume van elke stof nodig, en ze moeten kwalitatief worden gemengd. Naarmate motoren verbeteren, doen ook de systemen die nodig zijn voor maximale efficiëntie.

Het motorrendement is niet alleen afhankelijk van de kwaliteit van het brandstofsysteem en de prestaties van de ontsteking. Als de brandstof niet goed mengt met lucht, zal het meeste niet verbranden, maar via de uitlaatpijp uit de auto worden verwijderd (hoe dit de katalysator beïnvloedt, wordt beschreven) hier). Om de efficiëntie, milieuvriendelijkheid en efficiëntie te vergroten, worden verschillende parameters van de aandrijfeenheid verbeterd.

Laten we eens kijken welke rol het inlaatsysteem hierin speelt, uit welke elementen het bestaat, wat het doel is, wat het principe is van zijn werking.

Wat is een auto-inlaatsysteem

Oude motoren, die nog steeds in binnenlandse auto's worden aangetroffen, hadden als zodanig geen inlaatsysteem. De carburateurmotor heeft een inlaatspruitstuk, waarvan de buis door de carburateur naar de luchtinlaat gaat. Het apparaat zelf heeft het volgende werkingsprincipe.

Wanneer een zuiger in een bepaalde cilinder een inlaatslag voltooit, wordt er een vacuüm gegenereerd in de holte. Het gasdistributiemechanisme opent de inlaatklep. Een luchtstroom begint door het verdeelstukkanaal te bewegen. Bij het passeren van de mengkamer van de carburateur komt er een bepaalde hoeveelheid brandstof in (dit volume wordt geregeld door de jets, die worden beschreven afzonderlijk). Luchtreiniging wordt verzorgd door een luchtfilter dat vóór de carburateur is geïnstalleerd.

Het mengsel wordt via een open klep in de cilinder gezogen. Elke atmosferische motor heeft een vacuüm-werkingsprincipe. Daarin komt het lucht-brandstofmengsel op natuurlijke wijze binnen door middel van een vacuüm in het inlaatspruitstuk. De primitieve inlaat leverde alleen lucht aan de carburateurkamer.

Dit systeem heeft een belangrijk nadeel: de hoogwaardige werking van het systeem hangt rechtstreeks af van de structuur van het pad dat met de cilinderkop is verbonden. Als de MTC door de opvangbak gaat, kan er een bepaalde hoeveelheid brandstof op de wanden vallen, wat een negatief effect heeft op de economie van de auto.

Wanneer de injector verscheen (wat het is en hoe het werkt, wordt het verteld afzonderlijk), werd het noodzakelijk om een ​​volwaardig inlaatsysteem te creëren dat dezelfde functie zou hebben: lucht opnemen en mengen met brandstof, maar de werking ervan zou worden gecontroleerd door elektronica.

Elektronica berekent efficiënter de optimale verhouding van lucht- en brandstofvolume en handhaaft deze parameter in verschillende bedrijfsmodi van de verbrandingsmotor. Het zorgt ook voor een betere cilindervulling bij lage motortoerentallen. Deze verbetering van de inlaat van de unit verhoogt de prestaties zonder het brandstofverbruik te verhogen. De optimale lucht / brandstofverhouding is 14.7 / 1. Het mechanische type van de inlaat is niet in staat deze verhouding te behouden bij verschillende bedrijfsmodi van de unit.

Als de auto eerder alleen een luchtkanaal had waardoor lucht van nature stroomde (het volume werd bepaald door de fysische eigenschappen van het luchtkanaal en de actuatoren), dan krijgt een moderne auto een heel systeem dat bestaat uit verschillende mechanismen die elektrisch worden aangestuurd. Ze worden aangestuurd door een ECU, waardoor de BTC van betere kwaliteit is.

Het is vermeldenswaard dat benzine, inclusief gas (niet-standaard of fabrieks-LPG wordt gebruikt), en dieselmotoren een vergelijkbaar inlaatsysteem krijgen. Afhankelijk van het type injectie kan het echter een iets ander apparaat hebben. In een andere recensie beschrijft de soorten injectiesystemen.

Het moderne inlaatsysteem werkt synchroon met andere systemen op de machine. Deze lijst omvat bijvoorbeeld uitlaatgasrecirculatie en brandstofinjectie. Om de cilinders beter te kunnen vullen met een vers deel van het lucht-brandstofmengsel, wordt vaak een turbocompressor bij de inlaat geïnstalleerd. Wat is een turbolader in een auto? afzonderlijke recensie.

Hoe het inlaatsysteem werkt

Het inlaatsysteem werkt op basis van het drukverschil tussen de cilinder en de atmosfeer. Het verschijnt wanneer de zuiger naar het onderste dode punt beweegt bij de inlaatslag (wanneer de slag wordt uitgevoerd, zijn de inlaat- en uitlaatkleppen gesloten) en de klep waardoor lucht en brandstof de tank binnenkomen, is open.

De hoeveelheid lucht hangt rechtstreeks af van de grootte van de cilinder zelf. Dit volume is echter instelbaar zodat de motor op een lager toerental kan draaien, en indien nodig kan de krukas meer worden rondgedraaid (als de auto accelereert). Om de bedrijfsmodus te wijzigen, wordt een speciale luchtklep, een gasklep genaamd, gebruikt.

 In de carburateur wordt dit element geassocieerd met het gaspedaal. Hoe meer de klep opent, hoe meer brandstof in het inlaatspruitstuk wordt gezogen. De injectiemotoren krijgen een speciale smoorspoel. Het heeft een kleine elektromotor die is aangesloten op een besturingseenheid. Wanneer de bestuurder het gaspedaal intrapt, gebruikt de computer geprogrammeerde algoritmen om te bepalen in welke mate de luchtklep moet worden geopend.

Om de ideale verhouding tussen lucht en brandstof te behouden, is er een gasklepsensor in de buurt van de gasklep, waarvan de signalen naar de elektronische regeleenheid worden gestuurd (in veel moderne systemen zijn twee luchtsensoren geïnstalleerd: één voor de demper en de andere erachter). Nadat deze gegevens zijn ontvangen, verhoogt / verlaagt de elektronica de hoeveelheid brandstof die via de injectorsproeiers wordt aangevoerd (hun structuur en werkingsprincipe wordt beschreven in een ander artikel).

Afhankelijk van het type injectie kan het inlaatkanaal een iets ander ontwerp hebben. Bij een gedistribueerde modificatie is het inlaatsysteem bijvoorbeeld betrokken bij de mengselvorming. Bij dit ontwerp zijn de injectoren in elke verdeelleiding zo dicht mogelijk bij de inlaatkleppen geïnstalleerd. De meeste moderne injectiemachines krijgen een dergelijk systeem.

Als de motor directe injectie heeft (in het geval van dieselmotoren is dit de enige aanpassing), dan voorziet het inlaatsysteem alleen de cilinders van een verse portie lucht. In dit geval is de verbranding van brandstof zo efficiënt mogelijk, aangezien het mengen direct in de cilinderholte plaatsvindt zonder verliezen in het inlaatkanaal.

Bovendien, als gevolg van de ontwerpkenmerken van deze injectie (extra kleppen zijn geïnstalleerd op het inlaatspruitstuk, hun synchronisatie van de werking wordt geleverd door een gemeenschappelijke as met een elektrische aandrijving), kan het brandstofsysteem zorgen voor verschillende mengselvorming. Er zijn twee hoofdtypen:

1. Laag voor laag type. In deze modus spuit het mondstuk brandstof in de cilinder en verdeelt het zo veel mogelijk door de kamer. De temperatuur van de inkomende lucht is hoog, waardoor de benzine begint te verdampen, beter mengt met de lucht. Deze modus wordt gebruikt bij lage snelheden en bij lage belastingen van de verbrandingsmotor.
2. Homogeen (homogeen) type. Het is in wezen een mager mengsel. In theorie heeft de druk in de cilinder met gesloten kleppen direct invloed op het motorvermogen tijdens de verbranding van het lucht-brandstofmengsel. Hieruit kan worden geconcludeerd dat om het koppel bij een minimaal brandstofverbruik te verhogen, het nodig is om het volume lucht dat de kamer binnenkomt te vergroten. In het geval van verdeelde injectie wordt echter het volgende probleem waargenomen. Als het aandeel BTC wordt gewijzigd in de richting van het verhogen van de hoeveelheid lucht (arm mengsel), zal een dergelijk mengsel slecht ontbranden. Om deze reden wordt dit type mengselvorming niet gebruikt op gedistribueerde typen injectiesystemen. Maar wat directe injectie betreft, dit is echt. Een arme ontsteking is mogelijk doordat relatief weinig brandstof in de directe omgeving van de bougie wordt gesproeid. Vergeleken met de totale hoeveelheid perslucht zit er weinig brandstof in de cilinder, maar door het feit dat er een verrijkte wolk in de buurt van de bougie-elektroden zit, verliest de motor zijn efficiëntie niet, zelfs niet met aanzienlijke brandstofbesparingen.

Hier is een korte animatie van hoe het VBM-circuit werkt:

Hoe werkt het inlaatspruitstuk? (3D-animatie)

Afhankelijk van het type brandstofsysteem en het ontwerp van de actuatoren, kunnen er nog meer van dergelijke modi zijn. Elk van hen wordt geactiveerd door elektronica, die het motortoerental en de belasting ervan registreert. Om verschillende vormen van mengselvorming te bieden, gebruikt elke fabrikant zijn eigen mechanismen.

In sommige motoren zijn bijvoorbeeld speciale multi-mode nozzles geïnstalleerd, en in andere zijn naast de gasklep ook inlaatkleppen geïnstalleerd. Afhankelijk van de modus kunnen ze onafhankelijk van de gasklep openen en sluiten.

Wanneer het lucht / brandstofmengsel is opgebrand, worden de uitlaatgassen via de uitlaat afgevoerd. Dit is een ander voertuigsysteem. Naast het verwijderen van uitlaatgassen, compenseert het de pulsaties van de gasstroom en vermindert het motorgeluid (voor meer informatie over het ontwerp en het doel van het uitlaatsysteem, lees hier).

De rembekrachtiger maakt ook gedeeltelijk gebruik van het vacuüm dat in het inlaatspruitstuk wordt gegenereerd. Onderweg is hij uitgerust met een klep die het uitlaatgasrecirculatiesysteem afsluit.

Het schema van het moderne inlaatsysteem omvat veel verschillende sensoren en actuatoren, zodat het zich in een fractie van een seconde aanpast aan de bedrijfsmodus van de motor of veranderende belastingen op de krachtbron. Sommige moderne modellen gebruiken een speciale technologie, waarvan het doel is om de efficiëntie van de verbrandingsmotor te verbeteren door de lengte en dwarsdoorsnede van het inlaatkanaal te veranderen.

Met deze upgrade kunt u het maximale koppel halen bij een verlaagd atmosferisch motortoerental. Het ontwerp en het werkingsprincipe van een collector met een variabele lengte en doorsnede wordt in detail beschreven in een ander artikel.

ontwerp

Het apparaat van het inlaatsysteem omvat de volgende elementen:

• Luchtinlaat. Elk automodel heeft zijn eigen ontwerp. Het belangrijkste element in deze unit is het luchtfilter. Het wordt in een behuizing geplaatst (vaak is het aan alle kanten een hermetisch afgesloten bak, maar er zijn ook open filters direct op de luchtinlaat geïnstalleerd), die aan één kant een open aftakleiding heeft. Door dit gat komt lucht het filterelement binnen, wordt gereinigd en komt in de aanzuigleiding. Details over luchtfilters worden beschreven hier.
• Gashendel. In zijn moderne ontwerp is het een elektrisch bediende klep die is geïnstalleerd op de buis die loopt van de luchtinlaat naar het verdeelstuk. Afhankelijk van de behoeften en belastingen van de motor, geeft de elektronische besturingseenheid een passend commando om de klep te openen / sluiten. Dit regelt de interne luchtstroom.
• Ontvanger (of verzamelaar). Een inlaatspruitstuk is geïnstalleerd tussen de gasklep en de cilinderkop. Dit is een complexe pijp. Aan de ene kant heeft het er een en aan de andere kant verschillende aftakleidingen (hun aantal hangt af van het aantal cilinders in het blok). Het doel van dit onderdeel is om de interne luchtstroom over de cilinders te verdelen. Als het brandstofsysteem van een gedistribueerd type is, wordt in elke pijp een gat gemaakt waarin de brandstofinjector wordt bevestigd. In dit geval is het inlaatsysteem direct betrokken bij de vorming van het lucht-brandstofmengsel. Als de motor directe injectie heeft (de injectoren bevinden zich bij de bougies of gloeibougies voor dieselmotoren), dan regelt de inlaat eenvoudig de luchttoevoer.
• Inlaatkleppen. Dit zijn extra kleppen die in de verdeelleidingen zijn geïnstalleerd om het type mengselvorming te regelen. Deze elementen worden gebruikt in verbrandingsmotoren met directe injectie.
• Luchtsensoren. Ze registreren de sterkte van de luchtstroom voor en achter de demper, evenals de temperatuur. De signalen van deze sensoren worden naar de besturingseenheid gestuurd.

De ECU is verantwoordelijk voor de synchrone werking van alle actuatoren van het inlaatsysteem. Op basis van de signalen die worden ontvangen van het gaspedaal, de massadebietsensor en andere sensoren waarmee het voertuig is uitgerust, activeert de elektronica een specifiek algoritme. Volgens het hersenprogramma ontvangen alle apparaten tegelijkertijd de juiste signalen.

Waar is voor nodig

Dus, zoals u kunt zien, is het zonder een hoogwaardig inlaatsysteem, bestaande uit een ander aantal sensoren en actuatoren, onmogelijk om een ​​zuinige, maar tegelijkertijd vrij dynamische en milieuvriendelijke auto te maken.

Het enige nadeel van moderne inlaatsystemen zijn de kosten en complexiteit van onderhoud. Als de carburateurmotor kan worden gediagnosticeerd en gerepareerd door de inspanningen van een ervaren automonteur, wordt de elektronica alleen op speciale apparatuur gecontroleerd. Om het te repareren, moet u naar een gespecialiseerd servicecentrum gaan.

Als toevoeging raden we aan om een ​​videocollege te bekijken over het inlaatsysteem van de auto:

ICE Theory: Intake Systems

Vragen en antwoorden:

Wat is een motorinlaat? Een andere naam is het inlaatsysteem. Dit is een luchtinlaat die is aangesloten op een leiding die vertakt in meerdere leidingen (één per cilinder). Het systeem is nodig om verse lucht aan te voeren en een VTS te vormen.

Wat gebeurt er als het inlaatspruitstuk wordt vergroot? Verlenging van het aangezogen verdeelstuk zal resulteren in een grotere inlaatweerstand, wat zal resulteren in een slechtere verbranding van de VTS. Dit zal resulteren in een afname van koppel en vermogen.