Hệ thống nạp xe

Hoạt động của bất kỳ động cơ đốt trong nào đều dựa trên sự đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong các xi lanh của tổ máy. Ngoài thực tế là không khí và vật liệu dễ cháy (xăng, dầu diesel hoặc khí) phải được cung cấp cho mỗi xi lanh, cần phải tính toán chính xác về thể tích của từng chất và chúng phải được trộn đều về mặt chất lượng. Khi động cơ được cải thiện, các hệ thống cần thiết để đạt hiệu quả tối đa cũng vậy.

Hiệu suất của động cơ không chỉ phụ thuộc vào chất lượng của hệ thống nhiên liệu và hiệu suất của quá trình đánh lửa. Nếu nhiên liệu không hòa trộn tốt với không khí, hầu hết chúng sẽ không cháy mà sẽ được đưa ra khỏi xe qua ống xả (mô tả điều này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến bộ chuyển đổi xúc tác đây). Để tăng hiệu suất, thân thiện với môi trường và hiệu quả, các thông số khác nhau của bộ nguồn đang được cải thiện.

Chúng ta hãy xem xét vai trò của hệ thống nạp trong việc này, nó bao gồm những yếu tố nào, mục đích của nó là gì, nguyên lý hoạt động của nó là gì.

Hệ thống nạp ô tô là gì

Các động cơ cũ vẫn còn được tìm thấy trên các xe trong nước không có hệ thống nạp như vậy. Động cơ chế hòa khí có một đường ống nạp, đường ống này đi qua bộ chế hòa khí để nạp không khí. Bản thân thiết bị có nguyên lý hoạt động như sau.

Khi một piston trong một xi lanh cụ thể thực hiện một hành trình nạp, một chân không được tạo ra trong khoang. Cơ cấu phân phối khí mở van nạp. Một luồng không khí bắt đầu di chuyển qua kênh góp. Đi qua buồng trộn của bộ chế hòa khí, một lượng nhiên liệu nhất định sẽ đi vào nó (thể tích này được điều chỉnh bởi các phản lực, được mô tả riêng). Làm sạch không khí được cung cấp bởi một bộ lọc không khí được lắp đặt phía trước bộ chế hòa khí.

Hỗn hợp được hút vào xi lanh thông qua một van mở. Bất kỳ động cơ khí quyển nào cũng có nguyên lý hoạt động chân không. Trong đó, hỗn hợp không khí-nhiên liệu đi vào tự nhiên nhờ chân không trong ống nạp. Khí nạp sơ khai chỉ cung cấp không khí cho buồng chế hòa khí.

Hệ thống này có một nhược điểm đáng kể - hoạt động chất lượng cao của hệ thống trực tiếp phụ thuộc vào cấu trúc của đường dẫn kết nối với đầu xi lanh. Ngoài ra, khi MTC đi qua bộ thu, một lượng nhiên liệu nhất định có thể rơi vào thành của nó, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến tính kinh tế của xe.

Khi kim phun xuất hiện (nó là gì và nó hoạt động như thế nào, nó được cho biết riêng), cần phải tạo ra một hệ thống nạp chính thức có cùng chức năng - lấy không khí và trộn nó với nhiên liệu, nhưng hoạt động của nó sẽ được điều khiển bằng điện tử.

Điện tử tính toán hiệu quả hơn tỷ lệ tối ưu của thể tích không khí và nhiên liệu và duy trì thông số này ở các chế độ vận hành khác nhau của động cơ đốt trong. Nó cũng giúp làm đầy xi lanh tốt hơn ở tốc độ động cơ thấp. Sự cải tiến về lượng nạp của bộ phận này giúp tăng hiệu suất của nó mà không làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Tỷ lệ không khí trên nhiên liệu tối ưu là 14.7 / 1. Loại cơ khí của cửa nạp không thể duy trì tỷ lệ này ở các chế độ vận hành khác nhau của thiết bị.

Nếu trước đó ô tô chỉ có một ống dẫn khí để không khí lưu thông tự nhiên (thể tích của nó được xác định bởi các đặc tính vật lý của ống dẫn khí và bộ truyền động), thì một chiếc ô tô hiện đại nhận được cả một hệ thống bao gồm các cơ chế khác nhau có điều khiển điện. Chúng được kiểm soát bởi một ECU, nhờ đó BTC có chất lượng tốt hơn.

Điều đáng nói là xăng, kể cả khí đốt (sử dụng LPG phi tiêu chuẩn hoặc nhà máy), và động cơ diesel đều nhận được một hệ thống nạp tương tự. Tuy nhiên, tùy thuộc vào loại tiêm, nó có thể có một thiết bị hơi khác nhau. Trong một bài đánh giá khác nói về các loại hệ thống phun.

Hệ thống nạp hiện đại hoạt động đồng bộ với các hệ thống khác trên máy. Ví dụ, danh sách này bao gồm tuần hoàn khí xả và phun nhiên liệu. Để làm đầy tốt hơn một phần hỗn hợp nhiên liệu-không khí mới vào các xi-lanh, một bộ tăng áp thường được lắp đặt ở đầu vào. Bộ tăng áp trong ô tô là gì đánh giá riêng biệt.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống nạp

Hệ thống nạp hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa xi lanh và khí quyển. Nó xuất hiện khi piston di chuyển đến tâm chết dưới cùng của hành trình nạp (khi hành trình được thực hiện, van nạp và van xả đóng lại), và van mà không khí và nhiên liệu đi vào bình chứa mở.

Lượng không khí trực tiếp phụ thuộc vào kích thước của chính xi lanh. Tuy nhiên, khối lượng này có thể điều chỉnh để động cơ có thể chạy với tốc độ giảm dần, và nếu cần thiết có thể quay trục khuỷu nhiều hơn (khi xe đang tăng tốc). Để thay đổi chế độ hoạt động, một van khí đặc biệt gọi là van tiết lưu được sử dụng.

 Trong bộ chế hòa khí, yếu tố này được liên kết với bàn đạp ga. Van càng mở, càng nhiều nhiên liệu được hút vào đường ống nạp. Các động cơ phun nhận được một cuộn cảm đặc biệt. Nó có một động cơ điện nhỏ được kết nối với một bộ phận điều khiển. Khi người lái nhấn bàn đạp ga, máy tính sử dụng các thuật toán được lập trình để xác định mức độ mở van gió.

Để duy trì tỷ lệ không khí và nhiên liệu lý tưởng, có một cảm biến ga gần bướm ga, các tín hiệu từ đó được gửi đến bộ điều khiển điện tử (trong nhiều hệ thống hiện đại, hai cảm biến không khí được lắp đặt: một ở phía trước van điều tiết, và cái khác đằng sau nó). Sau khi nhận được dữ liệu này, thiết bị điện tử sẽ tăng / giảm lượng nhiên liệu được cung cấp qua các vòi phun (mô tả cấu trúc và nguyên lý hoạt động của chúng trong một bài báo khác).

Tùy thuộc vào loại tiêm, đường nạp có thể có thiết kế hơi khác nhau. Ví dụ, trong một sửa đổi phân tán, hệ thống nạp tham gia vào quá trình hình thành hỗn hợp. Trong thiết kế này, các kim phun được lắp trong mỗi ống góp càng gần van nạp càng tốt. Hầu hết các máy phun hiện đại đều nhận được một hệ thống như vậy.

Nếu động cơ có hệ thống phun trực tiếp (trong trường hợp động cơ diesel, đây là sửa đổi duy nhất), thì hệ thống nạp chỉ cung cấp một phần không khí mới cho các xi-lanh. Trong trường hợp này, quá trình đốt cháy nhiên liệu càng hiệu quả càng tốt, vì quá trình trộn diễn ra trực tiếp trong khoang xi lanh mà không bị thất thoát trong đường nạp.

Hơn nữa, do các đặc điểm thiết kế của loại phun này (các cánh đảo gió bổ sung được lắp đặt trên đường ống nạp, hoạt động đồng bộ của chúng được cung cấp bởi một trục chung với một ổ điện), hệ thống nhiên liệu có thể tạo ra các hỗn hợp khác nhau. Có hai loại chính:

1. Loại từng lớp. Ở chế độ này, vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào xi lanh, phân phối nó càng nhiều càng tốt trong buồng. Nhiệt độ của không khí vào cao, do đó xăng bắt đầu bay hơi, hòa trộn tốt hơn với không khí. Chế độ này được sử dụng ở tốc độ thấp và tải thấp trên động cơ đốt trong.
2. Loại đồng nhất (đồng nhất). Về bản chất nó là một hỗn hợp nạc. Về lý thuyết, áp suất trong xi lanh với các van đóng ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động cơ trong quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí. Từ đó có thể kết luận rằng để tăng mômen xoắn ở mức tiêu hao nhiên liệu tối thiểu thì cần phải tăng thể tích không khí đi vào buồng. Tuy nhiên, trong trường hợp tiêm phân phối, vấn đề sau đây được quan sát thấy. Nếu thay đổi tỷ lệ BTC theo hướng tăng lượng không khí (hỗn hợp nạc) thì hỗn hợp như vậy sẽ bốc cháy kém. Vì lý do này, kiểu hình thành hỗn hợp này không được sử dụng trên các loại hệ thống phun phân tán. Nhưng liên quan đến việc tiêm trực tiếp, điều này là có thật. Có thể đánh lửa nhẹ do thực tế là một lượng nhiên liệu tương đối nhỏ được phun vào vùng lân cận của bugi. So với tổng lượng khí nén, nhiên liệu trong xi lanh có ít hơn, nhưng do có một đám mây giàu gần các điện cực của bugi nên động cơ không bị giảm hiệu suất thậm chí còn tiết kiệm nhiên liệu đáng kể.

Đây là hình ảnh động nhanh về cách hoạt động của mạch VBM:

Ống nạp hoạt động như thế nào? (phim hoạt hình 3D)

Tùy thuộc vào loại hệ thống nhiên liệu và thiết kế của bộ truyền động, thậm chí có thể có nhiều chế độ như vậy hơn. Mỗi một trong số chúng được kích hoạt bởi thiết bị điện tử, ghi lại tốc độ động cơ và tải trọng trên nó. Để cung cấp các chế độ hình thành hỗn hợp khác nhau, mỗi nhà sản xuất sử dụng các cơ chế riêng của mình.

Ví dụ, trong một số động cơ, các vòi phun nhiều chế độ đặc biệt được lắp đặt, và ở những động cơ khác, ngoài van tiết lưu, van nạp cũng được lắp đặt. Tùy thuộc vào chế độ, chúng có thể đóng mở độc lập với van tiết lưu.

Khi hỗn hợp không khí / nhiên liệu đã cháy hết, các khí thải được loại bỏ qua ống xả. Đây là một hệ thống xe khác. Ngoài việc loại bỏ khí thải, nó còn bù lại xung động của dòng khí và giảm tiếng ồn của động cơ (để biết thêm chi tiết về thiết kế và mục đích của hệ thống xả, hãy đọc đây).

Bộ trợ lực phanh cũng sử dụng một phần chân không được tạo ra trong ống nạp. Trên đường đi, nó được trang bị một van cắt hệ thống tuần hoàn khí thải.

Sơ đồ của hệ thống nạp hiện đại bao gồm nhiều cảm biến và thiết bị truyền động khác nhau, để nó điều chỉnh trong tích tắc chế độ vận hành của động cơ hoặc thay đổi tải trên bộ nguồn. Trong một số mẫu xe hiện đại, một công nghệ đặc biệt được sử dụng, mục đích là nâng cao hiệu suất của động cơ đốt trong bằng cách thay đổi chiều dài và tiết diện của đường nạp.

Nâng cấp này cho phép bạn trích xuất mô-men xoắn cực đại ở tốc độ động cơ khí quyển giảm. Thiết kế và nguyên lý hoạt động của bộ thu có chiều dài và tiết diện thay đổi được mô tả chi tiết trong một bài báo khác.

Xây dựng

Thiết bị của hệ thống nạp bao gồm các yếu tố sau:

• Khí nạp. Mỗi mẫu xe đều có thiết kế riêng. Yếu tố quan trọng trong thiết bị này là bộ lọc không khí. Nó được đặt trong một hộp (thường là một khay kín ở tất cả các mặt, nhưng cũng có các bộ lọc mở được lắp trực tiếp trên cửa hút gió), có một ống nhánh mở ở một bên. Qua lỗ này, không khí đi vào phần tử lọc, được làm sạch và đi vào đường ống nạp. Thông tin chi tiết về bộ lọc không khí được mô tả đây.
• Bướm ga. Trong thiết kế hiện đại, nó là một van điều khiển bằng điện được lắp trên đường ống chạy từ khí nạp đến ống góp. Tùy theo nhu cầu và tải trọng của động cơ, bộ phận điều khiển điện tử ra lệnh đóng / mở van điều tiết phù hợp. Điều này kiểm soát luồng không khí bên trong.
• Người nhận (hoặc người thu tiền). Một ống nạp được lắp đặt giữa van tiết lưu và đầu xi lanh. Đây là một đường ống phức tạp. Một mặt, nó có một và mặt khác, một số ống nhánh (số lượng của chúng phụ thuộc vào số lượng xi lanh trong khối). Mục đích của bộ phận này là phân phối luồng không khí bên trong giữa các xi lanh. Nếu hệ thống nhiên liệu thuộc loại phân phối, thì trên mỗi ống sẽ có một lỗ để cố định kim phun nhiên liệu. Trong trường hợp này, hệ thống nạp tham gia trực tiếp vào quá trình hình thành hỗn hợp không khí-nhiên liệu. Nếu động cơ có phun trực tiếp (kim phun gần bugi hoặc bugi phát sáng đối với động cơ diesel), thì cửa nạp chỉ đơn giản là điều chỉnh lượng không khí cung cấp.
• Cánh đảo gió. Đây là những van bổ sung được lắp đặt bên trong các ống góp để điều chỉnh kiểu hình thành hỗn hợp. Các yếu tố này được sử dụng trong động cơ đốt trong phun trực tiếp.
• Cảm biến không khí. Chúng ghi lại cường độ của luồng không khí phía trước và phía sau van điều tiết, cũng như nhiệt độ của nó. Các tín hiệu từ các cảm biến này được gửi đến bộ phận điều khiển.

ECU chịu trách nhiệm về hoạt động đồng bộ của tất cả các cơ cấu chấp hành của hệ thống nạp. Dựa trên các tín hiệu nhận được từ bàn đạp ga, cảm biến lưu lượng khối lượng và các cảm biến khác mà xe được trang bị, thiết bị điện tử sẽ kích hoạt một thuật toán cụ thể. Theo chương trình của não, tất cả các thiết bị đồng thời nhận các tín hiệu thích hợp.

Nó để làm gì

Vì vậy, như bạn có thể thấy, nếu không có một hệ thống nạp chất lượng cao, bao gồm một số cảm biến và bộ truyền động khác nhau, thì không thể tạo ra một chiếc xe kinh tế, nhưng đồng thời khá năng động và thân thiện với môi trường.

Hạn chế duy nhất của các hệ thống nạp hiện đại là chi phí và sự phức tạp của việc bảo trì. Nếu động cơ chế hòa khí có thể được chẩn đoán và sửa chữa bằng nỗ lực của một thợ cơ khí ô tô có kinh nghiệm, thì các thiết bị điện tử chỉ được kiểm tra trên thiết bị đặc biệt. Để sửa chữa, bạn cần đến trung tâm bảo hành chuyên dụng.

Ngoài ra, chúng tôi khuyên bạn nên xem video bài giảng về hệ thống nạp của ô tô:

Lý thuyết ICE: Hệ thống lấy nước

Câu hỏi và trả lời:

Lượng khí nạp của động cơ là gì? Một tên khác là hệ thống nạp. Đây là một cửa nạp không khí được kết nối với một đường ống phân nhánh ra nhiều đường ống (mỗi ống một xi lanh). Hệ thống này là cần thiết để cung cấp không khí trong lành và tạo thành VTS.

Điều gì xảy ra nếu ống nạp được mở rộng? Việc kéo dài ống góp hút sẽ dẫn đến lực cản đầu vào lớn hơn, dẫn đến quá trình đốt cháy VTS kém hơn. Điều này sẽ làm giảm mô-men xoắn và công suất.