Система холодного впуска

Система холодного впуска – это современный и весьма популярный вид моторного тюнинга, который способен, квалифицировано уменьшить степень нагрева воздуха входящего в двигатель, тем самым повышая эффективность наполнение им цилиндров. То есть чтобы при нажатии на педаль акселератора происходила лучшая отдача, воздух с которым работает двигатель, должен быть максимально холоден. Именно эту функцию призвана выполнять система впуска воздуха.

Понятие системы холодного впуска и его схема действия

В любом тюнинге мотора и просто его обслуживании, топливно-воздушная смесь – одна из главных составляющих, от которой зависят характеристики мощности. Однако штатные воздушные фильтры комплектуются фильтрующим элементом из невероятно плотного материала, а его конструкция не может обеспечить достаточное количество потоков данной смеси, направленных в цилиндры. Так вот система впуска холодного воздуха представляет собой фильтр с нулевым сопротивлением (так называемый «нулевик»), имеющим микроскопические отверстия, которые позволяют прогонять значительно больший объем.

В целом, доработка впускной системы проводится в двух направлениях: увеличение объема входящего воздуха и снижение сопротивления воздуху на впуске. Для того чтобы добиться данных характеристик доработке подвергаются: патрубок, впускной коллектор, воздушный фильтр и ресивер. Эффект увеличения мощности автомобиля (лошадиных сил) зависит от того, насколько стандартный фильтр стеснял двигатель, поскольку именно штатный фильтр является самым большим ограничением в подаче воздуха в двигатель внутреннего сгорания.

Фильтрующего элемент «нулевик» выпускается двух типов:

• хлопковый нетканый материал, уложенный гофром и армированный металлической сеткой, используется на автомобилях, передвигающихся по асфальтовым покрытиям;
• мелкоячеистый полиуретан (иначе – поролоновые фильтры), в которых сетка меньше сопротивляется всасыванию, а непосредственно сам элемент гораздо лучше задерживает пыль и имеет большую поверхность очистки (данный тип чаще используется на автомобилях для гонок по внедорожным трассам, например система холодного впуска pro sport с более агрессивной подачей воздуха двигателю).

Как правило, данный элемент располагают вне подкапотного пространства автомобиля, в зоне с более холодным воздухом, например, под крылом, вместо фары, в бампере или за решеткой. С двигателем фильтр соединятся патрубком. Это более целесообразно, поскольку для работы двигателя берется не горячий воздух, что существенно снижает его функционал, а холодный плотный непосредственно из атмосферы.

Фильтр нулевого сопротивления представляет собой карбоновый или алюминиевый (это зависит от компании-производителя) конус. Он плотно насажен на фильтрующий компонент и экранирует теплый воздух, поступающий от двигателя внутреннего сгорания. Безусловно, конструкция обеспечивает не нулевое, но весьма сниженное сопротивление воздушному потоку. И избранная для фильтра форма конуса, и конфигурация самого фильтрующего компонента в процессе работы создают, вспомогательные завихрения, которые способствуют более результативному наполнению цилиндров двигателя.

Каждый водитель знает насколько сильно давление встречного воздуха – для этого достаточно высунуть в окно руку. Чем поток холоднее и плотнее, тем лучше сгорает топливо, с которым он вступает во взаимодействие. Именно эта сила используется системой холодного впуска для увеличения мощности двигателя и экономии расхода транспортным средством топлива.

Достоинства и недостатки системы

Итак, один из способов добавить несколько лошадиных сил автомобилю – это установить фильтры нулевого сопротивления. Но как и любая система, система впуска холодного воздуха имеет свои преимущества и несовершенства.

Преимущества системы холодного впуска:

• увеличение мощности двигателя и его крутящего момента;
• оперативный запуск турбокомпрессора;
• увеличивает чувствительность педали акселератора;
• существенное снижение расхода топлива;
• снижается вероятность получения детонации;
• двигатель работает плавно и мягко;

• дополнительный шум от фильтра нулевого сопротивления;
• возможность гидроудара при неординарных вариантах монтажа устройства и эксплуатации автомобиля;
• трудоемкость в процессе установки;
• необходимость удалять или изменять месторасположения некоторые заводские крепления, датчики и блоки;
• некоторые модели фильтров нулевого сопротивления недостаточно хорошо очищают воздух, следовательно, существует вероятность порчи двигателя.

Виды систем холодного впуска

Тюнинг-фирмы выпускают комплекты холодного впуска различных цветов, материалов, размеров, входных диаметров и форм. Выбор этого аксессуара на сегодняшний день зависит только от личных предпочтений владельца транспортного средства. Они могут быть универсальными или предназначенными для определенных моделей машин. Рассмотрим некоторые из них:

1. Система Cold Air Intake (CAI). Зачастую характеризуется большим сопротивлением, поскольку комплектуется бумажным фильтром и разработками изготовителя для снижения уровня шума. Забор воздуха осуществляется из горячего двигательного отсека. Причем высокая температура потока формируется не только забором воздуха из подкапотного пространства, но и пластиковыми элементами впускного тракта, инсталлированными вплотную к двигателю.

2. Система APR Carbonio выполнена из карбона. Этот материал выпускается на основе авиационных технологий из углеродистого волокна. Системы из карбона обладают рядом исключительных характеристик, которые на порядок выше заводских аналогов. Также данная конструкция имеет еще одну технологическую особенность: во впускном коллекторе создается дополнительное давление от поступающего потока воздуха. Как можно ближе к этому участку, у самой передней кромки капота располагается элемент низкого сопротивления. Число изгибов и поворотов впускного тракта снижено, что так же способствует оптимизации и увеличению скорости движения воздуха, поскольку все входящие потоки направляются непосредственно в фильтр.

3. Холодный впуск K&N отличается от других систем короткой трубой. Данные устройства предназначены для категоричного сокращения ограничений в заборном тракте. Поток выпрямлен, что позволяет автомобилю легче всасывать воздух и обеспечивает высокую полезную мощность оборотов двигателя. Система устанавливается на автомобиль достаточно легко. Корпус фильтра закрыт, а это увеличивает защиту устройства от грязи и пыли. Конус фильтра довольно большой (152 мм), что делает его не слишком эффективным, но для увеличения притока воздуха можно снять верхнюю крышку. Комплектуется моющимися фильтрами. В отличие от стандартных бумажных фильтров обладает многослойной поверхностью с пропиткой и улучшенной конфигурацией элемента. Пропускает на 50 процентов больше воздуха, чем обычные стандартные фильтры, без снижения качества фильтровки.

4. Система Takeda сухого типа от производителя aFe Power (США) разработана и выпущена одна из первых. Выпускная рама выполнена из двух частей. Система оптимальна для дождливого периода, поскольку можно трансформировать выпускной фильтр из длинного в короткий, перенося устройство под капот. А в сухой и жаркий период можно удлинить и переместить, например, под крыло, облегчая забор свежего воздуха. Фильтр не требует обработки маслом, очищается водой с небольшим количеством моющего средства. Основным недостатком считается повышенная угроза гидроудара в дождливую погоду.

5. Высокопроизводительные системы впуска воздуха AEM (США) разрабатываются непосредственно для каждой конкретной модели машин и определенного двигателя с целью получить максимальную отдачу во всем диапазоне оборотов. Впускной патрубок изготавливается из алюминия и покрыт специфическим керамическим теплоотводным напылением. В зависимости от типа двигателя внутреннего сгорания и конфигураций модели формы системы холодного впуска могут существенно изменяться. Во всех модификациях AEM применяются инновационные износостойкие синтетические сухие фильтры, не требующие масляной пропитки. Впускные фильтры этой компании производятся для большинства японских, американских и европейских автомобилей. Производитель дает пожизненную гарантию.

Заключение

Установка данного оборудования требует высокой квалификации специалиста и занимает достаточно много времени, поскольку требует поиска и выбора участка в подкапотном пространстве максимально удаленного от источников тепла на конкретном автомобиле, дабы полностью исключить попадания в цилиндры горячего воздуха.

К тому же необходимо подчеркнуть, что установка «нулевика» имеет смысл только тогда, когда весь двигатель подвергся доработке. Все знают, что чудес не бывает, поэтому снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, одним словом, только ухудшив качество фильтрации. Таким образом, при установке фильтра нулевого сопротивления на стандартный мотор игра и вовсе не стоит свеч. Согласитесь, глупо получать теоретическую прибавку мощности за счет снижения ресурса мотора авто.

Материалы: http://autoshtorm.ru/stati/sistema_holodnogo_vpuska_dlya_effektivnoy_raboti_dvigatelya

Вопреки распространенному мнению, двигатель работает не на бензине или дизеле, а на смеси, состоящей из мельчайших капель топлива и воздуха. Для смешения этих двух компонентов на протяжении истории автомобилестроения придумана целая разветвленная система впуска.

Система состоит из нескольких частей - устройств подачи воздуха и топлива, а также из коллектора, где происходит смешение двух компонентов. В результате работы системы впуска в двигатель подается топливо-воздушная смесь, которая сгорает в нем практически без остатка.

Чем сложнее система впуска, тем больше вероятность появления неисправности. Это убедительно доказывают системы FSI первого поколения от компании Volkswagen

Каждый компонент системы впуска имеет сложную конструкцию. Система забора воздуха состоит из приемного патрубка определенного, рассчитанного инженерами для двигателя данной мощности, диаметра.

Пройдя по патрубку, поток воздуха сначала поступает в дозирующее устройство - дроссельный узел, а затем строго отмеренное количество воздуха поступает во впускной коллектор. В нем поток воздуха смешивается с топливом, которое поступает через вмонтированные в стенки коллектора форсунки, или централизованно, самотеком из карбюратора. В наиболее современных конструкциях систем прямого впрыска коллектор не применяется, и смешение топлива с воздухом происходит непосредственно в цилиндрах.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки. Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два впускных канала. Один канал перекрывает заслонка, через другой – воздух проходит беспрепятственно. Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

Главнейший враг системы впуска - пыль, поэтому замена воздушного фильтра никогда не будет бесполезной тратой времени и денег

В зависимости от конструкции впускной системы в список компонентов может входить и турбокомпрессор (гораздо более известный просто как "турбина"), который увеличивает объем воздуха, поступающего в двигатель.

Работа системы впуска тесно связана с процессами, происходящими в других системах автомобиля: в системе впрыска, рециркуляции отработанных газов, улавливания паров топлива и так далее. Основным связующим звеном в этой цепи является разрежение, создающееся во впускном коллекторе во время работы двигателя. Вакуум используется в качестве движущей силы для различных механизмов - клапана системы рециркуляции картерных газов, вакуумного усилителя тормозов и тп.

С развитием микропроцессорных систем управления и автоматизации процессов, происходящих в двигателе, работу впускной системы и ее взаимодействие с другими системами контролирует блок управления двигателем. Для работы ЭБУ требуются данные измерений, которые поставляют в режиме реального времени различные датчики:

датчик температуры воздуха на впуске;

датчик давления во впускном коллекторе;

датчик положения дроссельной заслонки;

С переходом на микропроцессорное управление работой двигателя система впуска стала "основной ареной" сражений за оптимизацию расхода топлива

Расходомер и температурный датчик нужны для определения необходимой нагрузки на двигатель. В некоторых вариантах системы вместо расходометра используется датчик давления в коллекторе. Датчик положения дроссельной заслонки нужен для определения режима работы (разгон - торможение и тп). В зависимости от конструкции в системе могут быть и дополнительные, не перечисленные здесь датчики.

С развитием автоматизации процессов в систему впуска для точности работы были введены различные исполнительные механизмы: блок управления дроссельной заслонкой, электродвигатель привода впускных заслонок, запорный клапан системы улавливания паров бензина, электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов и так далее.

Совместная работа дроссельной и впускных заслонок современного инжекторного двигателя с системой непосредственного впрыска обеспечивает несколько видов смесеобразования. Разный состав смеси необходим для функционирования двигателя в разных режимах.

Послойное смесеобразование нужно для работы двигателя на небольших оборотах. В этом случае, дроссельная заслонка находится в полностью открытом состоянии большую часть времени, а впускные - в закрытом.

Гомогенное (однородное) смесеобразование используется для высоких оборотов двигателя. При этом степень открытия дроссельной заслонки напрямую зависит от необходимого крутящего момента двигателя. Впускные же заслонки находятся в открытом положении.

Существует и такое смесеобразование (бедное гомогенное), при котором двигатель работает на средних оборотах. Открытие заслонки происходит при этом также в зависимости от крутящего момента, а впускные заслонки закрыты.

Самый большой враг системы впуска - грязь. Она может попадать даже в воздуховоды, защищенные высококачественными воздушными фильтрами. Фильтр сделан из хлопчатобумажной ткани, и его необходимо менять по мере загрязнения или по регламенту. Тем не менее, мельчайшие частицы грязи способны просочиться даже через самый лучший и новый фильтр. Попадая внутрь системы, пыль способствует образованию налета, затрудняющего работу механических частей, в первую очередь, дроссельной заслонки. Кроме того, пыль оседает на чувствительном элементе ДМРВ, нарушая его показания.

Система EGR прекрасно защищает окружающую среду, но может стать безжалостным убийцей для системы впуска

Не менее губительны для работы системы впрыска нарушения в работе системы EGR, то есть рециркуляции отработавших газов. Система, созданная для защиты окружающей среды, нередко становится "убийцей" системы впрыска. В случае попадания масла из неисправной EGR во впускной коллектор, оно смешивается с пылью и попадает в камеру сгорания, покрывая все слоем налета и нагара. Поэтому к исправности двигателя, оснащенного системой рециркуляции, предъявляются повышенные требования.

Материалы: http://blamper.ru/auto/wiki/dvigatel/sistema-vpuska-dvigatelya-3526

Впускная система (другое наименование – система впуска) предназначена для впуска в двигатель необходимого количества воздуха и образования топливно-воздушной смеси. Термин «впускная система» появился с развитием конструкции двигателей внутреннего сгорания, особенно с появлением системы непосредственного впрыска топлива. Оборудование для питания двигателя воздухом перестало быть просто воздуховодом, а превратилось в отдельную систему.

В своей работе система впуска взаимодействует со многими системами двигателя, в том числе:

· системой рециркуляции отработавших газов;

· системой улавливания паров бензина;

· вакуумным усилителем тормозов.

Взаимодействие перечисленных систем и еще ряда других систем обеспечивает система управления двигателем.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, повышения мощности в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизельных двигателей используется турбонаддув.

Впускная система имеет следующее общее устройство:

· впускные заслонки (на отдельных конструкциях двигателей);

· конструктивные элементы системы управления двигателем.

Схема впускной системы

Воздухозаборник обеспечивает забор воздуха из атмосферы и представляет собой патрубок определенной формы.

Воздушный фильтр служит для очистки воздуха от механических частиц. Фильтрующий элемент изготавливается из специальной бумаги и размещается в отдельном корпусе. Фильтрующий элемент воздушного фильтра является расходным материалом, т.е. имеет ограниченный срок службы. В зависимости от условий эксплуатации автомобиля срок службы фильтрующего элемента может изменяться.

Дроссельная заслонка регулирует величину поступающего воздуха в соответствии с величиной впрыскиваемого топлива. На современных двигателях дроссельная заслонка приводится в действие с помощью электродвигателя и не имеет механической связи с педалью газа.

Впускной коллектор распределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя и придает ему необходимое движение. Разряжение, возникаемое во впускном коллекторе используется в работе вакуумного усилителя тормозов, а также для привода впускных заслонок.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке устанавливаются впускные заслонки. Они обеспечивают процесс смесеобразования за счет разделения воздуха на два впускных канала. Один канал перекрывает заслонка, через другой – воздух проходит безпрепятственно. Впускные заслонки установлены на общем валу, который поворачивается с помощью вакуумного или электрического привода.

Работу впускной системы обеспечивает система управления двигателем. Конструктивные элементы системы управления двигателем, которые используются в работе системы впуска, можно разделить на три группы:

К примеру, впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива имеет следующие датчики:

· датчик температуры воздуха на впуске;

· датчик положения дроссельной заслонки;

· датчик давления во впускном коллекторе;

· датчик положения впускной заслонки;

· датчик положения клапана рециркуляции;

· датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов.

Расходомер воздуха и датчик температуры воздуха на впускеслужат для определения нагрузки на двигатель. На некоторых моделях двигателей расходомер воздуха не устанавливается. Его функции выполняет датчик давления во впускном коллекторе. При совместной установке расходомер воздуха и датчик давления во впускном коллекторе дублируют друг друга. Датчик давления во впускном коллекторе также используется в работе системы рециркуляции отработавших газов для расчета количества перепускаемых газов. Величина нагрузки двигателя определяется с помощью датчика температуры воздуха на впуске и дополнительногодатчика атмосферного давления. Остальные датчики обеспечивают работу соответствующих систем.

Работой впускной системы управляют следующие исполнительные устройства:

· блок управления дроссельной заслонкой;

· электродвигатель привода впускных заслонок или клапан управления вакуумным приводом заслонок (на двигателе с непосредственным впрыском топлива);

· запорный клапан системы улавливания паров бензина;

· электромагнитный клапан системы рециркуляции отработавших газов.

Исполнительные устройства активирует блок управления двигателем.

Принцип работы впускной системы

Работа впускной системы основана на разности давлений в цилиндре двигателя и атмосфере, возникающей на такте впуска. Объем поступающего воздуха при этом пропорционален объему цилиндра. Величина поступающего воздуха регулируется положением дроссельной заслонки в зависмости от режима работы двигателя.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке работают впускные заслонки. Совместная работа дроссельной и впускных заслонок обеспечивает несколько видов смесеобразования:

· бедное гомогенное смесеобразование;

· стехиометрическое гомогенное смесеобразование.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка большую часть времени открыта полностью. Заслонка прикрывается только для обеспечения разряжения, необходимого в работе системы улавливания паров бензина (продувка адсорбера), системы рециркуляции отработавших газов (перепуск отработавших газов во впускной коллектор) и вакуумного усилителя тормозов (создание необходимого разрежения). Впускные заслонки закрыты.

Стехиометрическое (легковоспламеняемое) гомогенное(однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. Дроссельная заслонка открывается в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки открыты.

На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах. Дроссельная заслонка открывается также в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки закрыты.

Материалы: http://megapredmet.ru/1-58632.html