Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Назначение воздухозаборника и особенности системы подачи воздуха в двигатель

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии сгоревшего топлива в механическую. Для этого в камеру сгорания поступает горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха, а затем воспламеняется. Оптимальное соотношение компонентов обеспечивает получение максимальных динамических характеристик. За забор и впуск воздуха в цилиндры двигателя отвечает соответствующая система питания.

Основные системы наддува

Независимо от конструкции, воздух в двигатель попадает из атмосферы. Это актуально как для бензиновых, так и дизельных модификаций. В общем случае в схему входят:

• воздухозаборник;
• фильтр;
• впускной патрубок;
• турбокомпрессор;
• дроссельная заслонка (для бензиновых двигателей);
• промежуточный радиатор;
• впускной коллектор.

Турбокомпрессором (турбиной) оснащают дизельные моторы, но принудительным наддувом оборудуют также и работающие на бензине. Наддув позволяет силовому агрегату развить более высокую мощность за счёт генерации большего давления.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Конструкция систем питания воздухом моторов любых моделей принципиальных отличий не имеет. Первый элемент — воздухозаборник, компонент двигателя, который отвечает за сообщение с атмосферой. Его устанавливают под капотом так, чтобы эффективно забирать воздушные массы на всех скоростных режимах. Раструб воздухозаборника закреплён корпусом головной оптики с правой или с левой стороны авто, около радиаторной решётки.

После попадания в заборник поток движется в фильтр. Это обязательный компонент воздушной системы двигателя, отвечающий за очистку потока от пыли. Если мельчайшие частицы из атмосферы будут беспрепятственно поступать в ДВС, начнётся интенсивный износ стенок цилиндров, что приведёт к поломке мотора. Фильтр очистки поступающего воздуха включает фильтрующий элемент и корпус. Устанавливают его в подкапотном пространстве недалеко от воздухозаборника, к корпусу авто крепят через резиновые демпферы.

Миновав фильтр, воздушный поток попадает во впускной патрубок. Это соединительная труба, предназначенная для дистанцирования элементов системы. В нижней части патрубка делают «ловушку» для воды. Это небольшое углубление, куда стекает жидкость, попавшая в устройство для подачи воздуха после преодоления глубоких луж.

В корпусе фильтра или во впускном патрубке устанавливают датчик, измеряющий скорость движения воздушных масс.

Регулирует обороты коленвала дроссельная заслонка. Механизм напрямую связан с педалью акселератора, при нажатии на которую увеличивается воздушный поток. В корпусе дросселя расположен регулятор холостых оборотов и датчик положения заслонки. Первый отвечает за поддержание минимального вращения коленвала, второй — передаёт информацию блоку управления о степени открытия механизма.

После дроссельной заслонки поток попадает во впускной коллектор. Это последняя деталь в схеме на пути подачи воздуха в цилиндры. Делают его из металла (сплава на основе алюминия) или пластика. Коллектор отвечает за формирование горючей смеси, которая в дальнейшем попадает в камеру сгорания. Впрыск горючего осуществляют инжекторы, установленные непосредственно в корпусе детали.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Компоновка мотора, работающего на солярке, от бензинового практически не отличается. В схеме питания отсутствует дроссельная заслонка, установлен турбокомпрессор и реализован более сложный принцип формирования топливной смеси. В двигатель с дизельной аппаратурой и турбиной воздушный поток попадает через заборник, который представляет собой полный аналог элемента бензинового мотора. Очистка воздушной массы также происходит в фильтре. Однако для силовых агрегатов, устанавливаемых на спецтехнику, предусмотрена многоступенчатая фильтрация. В условиях сильной запылённости используют инерционный предварительный очиститель и другие подобные решения.

После фильтра воздушные массы попадают в центробежный нагнетатель. Турбина работает за счёт энергии отработанных газов и предназначена для генерации большего крутящего момента. Поток, проходя через нагнетатель, нагревается. Для его охлаждения предусмотрен промежуточный теплообменник — интеркулер. Элемент позволяет незначительно повысить мощность ДВС по сравнению с базовыми характеристиками.

Последний элемент системы — коллектор. В отличие от бензинового, в дизельном нет дроссельного узла, а воздух беспрепятственно попадает в цилиндры. Генерация крутящего момента регулируется количеством впрыскиваемого топлива. Однако в современных моторах заслонка всё же есть, но выполняет она другую функцию. Совместно с клапаном EGR она способна улучшить экологические показатели мотора на переходных режимах работы. Снижение токсичности выхлопных газов происходит за счёт повторного их использования при формировании горючей смеси.

Система регенерации выхлопных газов позволяет снизить их токсичность, но в то же время существенно сокращает ресурс силового агрегата. Моторы, оснащённые этой технологией, работают в 4-5 раз меньше до капитального ремонта.

Как увеличить подачу воздуха в двигатель

От количества и качества поступающих в мотор воздушных масс зависят его эксплуатационные характеристики. Для генерации большей мощности владельцы авто пытаются увеличить подачу воздуха. Для этого в конструкцию силового агрегата вносят изменения. Установка модернизированной системы питания позволяет получить несколько дополнительных лошадиных сил.

Наиболее простой и бюджетный способ — установка фильтра нулевого сопротивления взамен штатного. Однако этот метод используют на спортивных и специально подготовленных авто. Для стоковых двигателей прирост мощности будет минимален, а расходы на более частую замену фильтрующего элемента существенно возрастут.

Часто повышают крутящий момент за счёт доработки штатной системы подачи воздуха. Способ подразумевает комплексный подход к модернизации. В первую очередь измеряют местные сопротивления движению потока, затем меняют конфигурацию воздухозаборника, корпуса фильтра, впускного патрубка так, чтобы движению воздуха ничего не мешало.

Существенно повысить «резвость» атмосферного мотора позволяет электрический нагнетатель. Монтаж турбины осуществляют во впускной патрубок. В результате улучшается общий процесс смесеобразования, мощность двигателя растет, повышается эластичность во время работы ДВС на разных режимах, автомобиль демонстрирует улучшенные динамические характеристики.

Увеличить поступление воздушных масс позволяет вынос воздухозаборника из подкапотного пространства. «Холодный впуск» обеспечивает снижение температуры в коллекторе, а также незначительное повышение давления во время движения. Однако вынос воздухозаборника сопряжён с риском попадания в него воды, что может привести к гидроудару и поломке двигателя.

Система питания двигателя — сложный компонент, исправность которого обеспечивает нормальное функционирование силового агрегата. Для улучшения динамических характеристик возможен тюнинг отдельных элементов, отвечающих за подачу воздуха в цилиндры.

Что дает воздухозаборник на капоте?

Что дает воздухозаборник на капоте?

О том, что двигатель потребляет не только топливо, но и воздух, знают все. Но, по сути, для двигателя важен не столько сам воздух, сколько кислород, который входит в состав воздуха. Именно кислород способствует горению топлива. А количество кислорода в воздухе зависит от температуры. В подкапотном же пространстве температура воздуха, естественно, высокая. Отсюда и низкое содержание кислорода. Хотя его вполне хватает, чтобы двигатель работал бесперебойно.

Но если обеспечить дополнительный приток воздуха извне, двигателю становится легче «дышать», обеспечивается более полное сгорание топлива внутри цилиндров, что в конечном итоге может привести к определенному приросту мощности автомобиля.

Сразу следует сказать, что ощутить прирост мощности, хотя и небольшой, можно только на высоких оборотах двигателя. Когда воздуха, поступающего по обычной схеме, уже недостаточно. Таким образом, воздухозаброник за счет своей формы, обеспечивает дополнительный заход воздуха в подкапотное пространство, делая этот воздух более холодным и соответственно, более кислородосодержащим.

Если рассматривать функцию тюнинга или дизайна авто, то, безусловно, воздухозаброник меняет внешний вид не только капота, но и всей машины. Насколько он вписывается в общий силуэт авто, это всегда вопрос вкуса автовладельца. Но то, что автомобиль выглядит с воздухозаборником по-другому – это факт.

Где может устанавливаться воздухозаборник на капот?

Важно установить воздухозаборник на капоте таким образом, чтобы поток воздуха попадал на воздушный фильтр с максимальной эффективностью. Только в этом случае эффект будет ощутимым, во всяком случае на высоких оборотах двигателя.

Для этого используют не только сам воздухозаборник, но и различные патрубки, которые дополнительно направляют поток воздуха. Дело в том, что иногда воздушный фильтр расположен не совсем посредине капота, а где-то сбоку. В этом случае может использоваться или длинная конструкция воздухозаборника, которая продувает все подкапотное пространство, или используется система из двух симметрично установленных воздухозаборников, расположенным по краям капота. Т.е. будет получаться, что один воздухозаборник будет точно направлять поток на фильтр, а второй опосредованно выполнять эту функцию.

Хотя на некоторых авто, предназначенных сугубо для спорта, воздухозаборник может устанавливаться и сбоку без всякой симметрии. И тут рассматривается только функциональность воздухозаборника, а не внешняя красота этого элемента.

Материалы для производства воздухозаборников

Преобладающее количество этих элементов автомобильного обвеса делаются из прочного пластика. Предостаточно различных моделей, которые можно подобрать под любой автомобиль.

Помимо этого воздухозаборники могут быть сделаны из того же металла, из которого сделан капот авто. В этом случае, в капоте делаются прорези П-образной формы, и металл капота подгибается под определенным углом, чтобы сформировать профиль воздухозаборника. Затем по краям, привариваются треугольные куски металла, которые закрывают торцы воздухозаборника. Далее все шпаклюется и красится.

Важно, когда воздухозаборник делается по такой схеме, не перерезать ребра жесткости, которые есть в конструкции капота. Иначе жесткость капота кардинально изменится. Естественно при таком методе создания воздухозаборника, капот перед всеми операциями нужно демонтировать.

Еще один материал, который используется для изготовления воздухозаборников – это стеклопластик. Обычно сначала делается болванка-форма из монтажной пены или гипса. Потом форма обклеивается стеклотканью при помощи эпоксидной молы. Тут важно перед тем, как начинать обклеивать форму, покрыть ее мастикой для паркета, чтобы эпоксидный клей не приклеивался к форме. После этого слой за слоем наносить стеклоткань, пропитывая все эпоксидным клеем. После того, как все застынет, поверхность зашкуривается, шпаклюется и красится. Только после этого деталь устанавливается в отверстие на капоте.

Чаще всего воздухозаборник крепится к капоту при помощи силиконового герметика. Хотя могут быть варианты, когда крепление выполняется с внутренней стороны капота при помощи саморезов. Все зависит от формы воздухозаборника. В промышленных конструкциях сразу в комплекте могут идти и монтажные элементы. Но всегда важно при покупке или проектировании воздухозаборника учитывать расположение ребер жесткости на капоте.

Недостатки воздухозаборника на капоте

В определенной степени воздухозаборник создает дополнительное сопротивление воздуха, хотя существенно он не может повлиять на аэродинамику автомобиля. Большую проблему создают гравий и щебень, которые могут залетать через воздухозаборник, в подкапотное пространство.

Правда, есть весьма простое решение этой проблемы – установка защитной решетки. Крупные предметы решетка останавливает. Но зато пыль будет в гораздо большем объеме попадать в подкапотное пространство. И работы воздушному фильтру явно добавиться. Придется его менять чаще. Насколько чаще, сказать сложно. Все зависит от того, в каких условиях будет ездить автомобиль.

Через воздухозаборник под капот может попадать и вода. Нельзя сказать, что это смертельно, но вероятность возникновения ржавчины вырастает в разы.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Воздухозаборник — двигатель

Воздухозаборник двигателя — дозвуковой, расположен на корпусе ракеты. Перед запуском двигателя воздухозаборник выдвигается в воздушный поток. Двигатель имеет двухступенчатый вентилятор без ВНА, стойкий к повреждениям при попадании посторонних предметов и льда. [1]

В верхней части воздухозаборника двигателей Д-50 устанавливают специальный клапан ( 12 — 14), предназначенный для аварийной остановки двигателя. В случае необходимости нажимают кнопку 13, клапан перекрывает доступ воздуха в цилиндр и двигатель останавливается. [2]

Воздух, поступающий в воздухозаборник двигателя , сжимается в вентиляторе и разделяется на два потока, один из которых поступает во внешний, другой — во внутренний контур. Поток воздуха, поступивший во внутренний контур, сжимается в осевом компрессоре низкого давления, а затем по восьми длинным каналам транспортируется в заднюю часть двигателя. Там направление потока изменяется на 180, после чего воздух поступает в одноступенчатый центробежный компрессор высокого давления. Затем сжатый воздух направляется в кольцевую камеру сгорания противоточного типа. [4]

Носовая часть фюзеляжа и кромки воздухозаборника двигателя сверхзвукового самолета для уменьшения волнового сопротивления делаются тоже заостренными. [5]

При подаче и распылении воды или водо-метаноловой смеси в воздухозаборник двигателя достигаются нек-рое понижение т-ры воздуха и повышение его плотности. [6]

Кроме указанных причин, ограничения полета могут устанавливаться из-за ухудшения работы воздухозаборника двигателя на больших скоростях, из-за возможного воздействия сверхзвуковой ударной волны на населенные пункты и другие наземные объекты, особенно при полетах на малых и средних высотах. [7]

Воздушно-тепловая противообледенительная система используется для защиты передних кромок крыла, хвостового оперения, воздухозаборников двигателей . [8]

Во избежание чрезмерного увеличения угла атаки, способного вызвать сваливание самолета на крыло, а также нарушить нормальную работу воздухозаборника двигателя , минимальная допустимая скорость полета в болтанку должна быть увеличена. [9]

Детали планера, не имеющие защитного покрытия, а также трущиеся поверхности, очищают от пыли, влаги, грязи и покрывают тонким слоем смазки ЦИАТИМ-201 или техническим вазелином УН. На воздухозаборники двигателей , выхлопные трубы, входные и выходные каналы воздухо-воздушных радиаторов, приемники статического давления, заборники дренажных трубопроводов, входные туннели маслорадиаторов устанавливают заглушки. Производят стопорение рулей и элеронов. Затем зачехляют фюзеляж, хвостовое оперение, крыло, силовые установки, воздушные винты, колеса ног шасси. Топливная и гидравлическая системы при хранении содержатся в заправленном состоянии. Это обеспечивает лучшую сохранность резиновых уплотнений и мягких топливных баков. [10]

На самолете F-3 ( США) применено 406 стеклопластиковых деталей общей массой более 500 кг. Из стеклопластика изготовлены обтекатели антенн, панели, трубопроводы, воздухозаборник двигателя и многие другие элементы. На самолетах других марок используются хвостовые обтекатели, лобовые кромки и панели, законцовки крильев и киля, контейнеры для топлива, сжатого воздуха, приборов и другие детали из стеклопластика. [11]

Один из методов запуска реактивных двигателей состоит в нагнетании горячего воздуха в воздухозаборник двигателя для того, чтобы раскрутить турбину. [12]

Электротепловая противообледенительная система используется для защиты крыльев, хвостового оперения, стекол кабин, приемников воздушного давления, воздухозаборников двигателей и воздушных винтов ТВД. При эксплуатации системы необходимы периодические осмотры генераторов переменного тока и программных механизмов, проверка нагревательных элементов, изоляции проводов. Наиболее тщательному контролю должны подвергаться нагревательные элементы. [13]

воздухозаборник двигателя — разворот (минишноркель)

Я не джипер, но иногда приходилось нырять до смены воздушного фильтра.
После замены второго фильтра я призадумался над шноркелем, но вспомнив о том, что я не джипер понял, что городить полноценный шноркель не хочу.
Было решено пойти альтернативным путём, убрать подальше и повыше точку воздухозабора под капотом.
Идея не нова, потому присваивать себе лавры первооткрывателя не собираюсь, просто покажу как это сделал я.
🙂
Тщательно всё прикинув было куплено вот это.

Белая фигня, это толстостенный пластмассовый стакан с внешним диаметром 7 см.

Дно у стакана естественно отпилилось, стакан можно заменить чем угодно подходящего диаметра.
Резиновые Г-образные патрубки раздобыл у ГАЗелистов, внутренний диаметр те же 7 см.

Родной воздухозаборник был отсоединён от корпуса фильтра и распилен в районе гофры.
Чтоб не ошибиться подрезал постепенно, потому на фото куча ошмёток.

В принципе пилить не обязательно, канцелярским ножом режется легко.
Гофрированную часть я отрезал не под корень, а оставлял на концах труб миллиметровый бортик.

Предполагается, что этот бортик сыграет полезную роль и как якорь от соскальзывания патрубка и как ребро жёсткости, трубы очень хилые.
Вот так это выглядит перед сборкой.

В корпус фильтра огрызок трубы был посажен на герметик.

Для крепления другого конца конструкции был использован мебельный уголок.

Уголок был прикручен саморезами в кромку кузова (на фото пробный вариант — развёрнут на 180 градусов).

В окончательном варианте этот узел выглядит вот так.

Позже из воздухозаборника была выдернута «душилка», ну та трубка которая внутри.
🙂
Далее всё собралось в кучу и получилось вот так.

Хомут крепящий верхнюю трубу с патрубком был немного доработан.
Под болт была подложена спиленная шайба, для того чтоб упираясь в двигатель отодвинула от него резину.

Внимание.
Вариант с шайбой на хомуте оказался НЕ УДАЧНЫМ — подробности смотреть ниже, в добавлении.
.
После переделки, каких либо отрицательных изменений в работе двигателя я не заметил.
Теперь вероятность хлебнуть воды стала меньше, но и появилась пара несущественных минусов.
Поменять воздушный фильтр стало чуть сложнее, придётся снимать трубу воздухозаборника.
При помывке двигателя нужно тщательнее следить чтоб не плеснуть в трубу воды.
.
ДОБАВЛЕНИЕ
Покатавшись некоторое время, обратил внимание, что двигатель стал работать «мягче и ровнее».
Никакого надуманного эффекта я не ожидал, и выдавать желаемое за действительное не собираюсь.
Просто почувствовал изменения в лучшую сторону.
Возможно это совпадение, машина иногда имеет своё настроение.
Бензин не менял.
Возможно при переносе точки забора воздуха в глубь двигательного отсека, двигатель стал получать уже подогретый и сухой воздух.
Так же, видимо исчезли рывки воздушного потока в точке забора.
Сегодня ехал в пробке и поглядывал на бортовик, при наружной температуре в 30 градусов, во впускном коллекторе температура подымалась до 60-ти.
Если кто либо повторит данную конструкцию и заметит подобный положительный эффект, отпишитесь в личку, буду благодарен.
.
ДОБАВЛЕНИЕ
В недавней поездке неожиданно провёл полевые испытания.
Ехал вроде бы по ровной дороге вдоль русла и неожиданно машина ушла на глубину правым бортом.
Фото с регистратора.

Выбравшись из ямы спокойно поехал дальше и на следующем броде опять попал на глубину.

Выбравшись на нормальную дорогу открыл капот и заглянул внутрь.
Передняя часть подкапотного пространства естественно мокрая, а там где точка воздухозабора, сухо.
Вобщем конструкция себя оправдала.
Раньше после таких нырков приходилось менять фильтр.
.
ДОБАВЛЕНИЕ
Недавно обратил внимание что шайба на хомуте стала выедать ямку в ресивере двигателя.

Срочно пришлось выдумывать новый крепёж патрубка.
Под болт фильтра был подложен металлический уголка к которому хомутом прижат воздухозаборник.

Получилось даже надёжнее, теперь патрубок вообще не колышется, как в первом варианте.
.
Вариант с шайбой оставил на всеобщее обозрение, дабы никто не пытался повторить моей ошибки.
🙂
.
Данная доработка пригодилась для осуществления другой сложной доработки — переноса генератора наверх вправо — www.drive2.ru/l/553797619705447130/
.
ДОПОЛНЕНИЕ
После перестановки генератора наверх доступ к термостату и патрубкам стал ограничен.
Всё чаще приходилось снимать короб воздушного фильтра.
Для удобства сего действия пришлось сделать ещё пару микродоработок.
Во первых, конец трубы воздухозаборника был отвязан от кузова и привязан к самому корпусу фильтра.
Для этого в ребре жёсткости крышки фильтра было проделано отверстие и сквозь него продета стяжка которой был прихвачен конец трубы.

С диаметром отверстия немного перестарался, можно было и поменьше.
🙂
Теперь фильтр и труба воздухозаборника снимается единым блоком разом.

Ну а что-бы облегчить процесс снятия короба фильтра пришлось отказаться от мазозахизма напяливания его на резиновые стойки.
Идея не моя, до сих пор удивлён как я сам не допёр до этого простого решения…
Вобщем срезались верхушки резинок и на «пеньки» короб прикручивается обычными саморезами с широкими шайбами.
Держится отлично.

Теперь доступ к агрегатам снизу открывается легко и быстро.