11. Система впуска

Назначение системы впуска двигателей – подвод свежего заряда к цилиндрам ДВС и организация качественного смесеобразования. Чтобы обеспечить максимальное наполнение цилиндра свежим зарядом, система впуска должна иметь минимальное гидравлическое сопротивление. Это в наибольшей степени выполняется в случае применения прямых или слабоизогнутых впускных каналов.

В современных многооборотных двигателях хорошее наполнение достигают применением по два- три впускных клапана на один цилиндр. Так как в двигателях с внешним смесеобразованием этот процесс связан с процессом наполнения, то размеры впускного тракта выбирают такими, чтобы получить высокую скорость заряда и качественное смесеобразование до входа свежего заряда в цилиндр на всех или же на основных режимах работы двигателя. С этой целью применяют либо многоканальные впускные трубопроводы, либо каналы переменной длины, оптимальной для данного скоростного режима. В случае использования многоканального впускного трубопровода в одном из каналов устанавливается заслонка. При малой скорости заряда заслонка направляет заряд по одному из каналов, поддерживая высокую скорость его движения. При работе на повышенной частоте вращения свежий заряд идет по двум каналам. Для придания движению заряда определенного направленного движения применяют специальное профилирование впускных каналов.

Для облегчения холодного пуска и быстрого прогрева применяют различные устройства для прогрева воздуха на впуске или же применяют подогреватели охлаждающей жидкости и масла.

В двигателях с наддувом в систему впуска входят компрессор и охладители наддувочного воздуха. В систему впуска двигателей с электронным управлением входят датчики температур, давления и расхода воздуха, устройство холодного пуска двигателя и др. Впускные трубопроводы чаще всего изготавливают из сплавов алюминия. В последнее время все большее распространение получают системы из специальных пластмасс.

Воздухоочистители предназначены для качественной очистки поступающего в двигатель воздуха от механических частиц. При этом к ним предъявляются требования минимального сопротивления движению свежего заряда. Эффективность воздухоочистителей ДВС оценивают следующими показателями:

- гидравлическим сопротивлением;

- надежностью при эксплуатации;

- массовыми и габаритными показателями;

- стоимостью конструкции воздухоочистителя и затратами на его обслуживание в процессе эксплуатации.

Наличие системы очистки воздуха в значительной степени увеличивает гидравлическое сопротивление впускной системы. Гидравлические потери на режиме номинальной мощности определяются по разности давлений на входе в воздухоочиститель и после него. Допустимые значения предельных перепадов давлений приведены в табл.11.

Таблица 11.

Двигатель	ΔРпр , кПа
С искровым зажиганием	5,0
Дизель	3,5 – 4,0
Дизель с турбонаддувом	4,5 – 5,0
Тракторный	До 7,0

Относительные потери мощности для двигателей пропорциональны гидравлическому сопротивлению на впуске. К примеру, при увеличении уровня сопротивления на 100мм водяного столба приводит к потере мощности примерно на 1,3%.

Воздушные фильтры. В современных ДВС используют инерционно-центробежные, пористые и комбинированные воздухоочистители с использованием инерционных фильтров. Работа инерционного фильтра осуществляется следующим образом. Воздух из атмосферы поступает в корпус фильтра, в котором расположены перекрывающие друг друга наклонные ребра решетки. Движение воздуха относительно этих решеток происходит со скоростью около 25 м/с. Коридор, по которому движется воздух, постепенно сужается, что приводит к резкому изменению направления движения потока, а частицы пыли, содержащиеся в нем, будут отделяться от него и собираться в бункере, из которого затем удаляются. Фильтры подобного типа в основном применяются на установках, работающих в условиях повышенной запыленности в качестве первой ступени очистки воздуха.

Наибольшее распространение в автотракторных двигателях получили двухступенчатые воздухоочистители с картонными фильтрующими элементами. Их применение обусловлено стремлением к повышению моторесурса, что при значительной форсировке ДВС может быть достигнуто только при практически полном предотвращении попадания в них пыли. Фильтровальный картон должен обладать минимальным сопротивлением движению воздуха, равномерной пористостью, гидростойкостью, достаточным сопротивлением на разрыв и продавливание, жесткостью. Находят также применение в качестве фильтровальных материалов нетканые на основе лавсановых волокон. Такие материалы равнопрочные в сухом и влажном воздухе, температуроустойчивы, не боятся сырости, стойки к агрессивным средам. Однако по ресурсу работы они уступают картонным. Воздухоочистители сухого типа обладают высокой эффективностью очистки воздуха вне зависимости от режима работы двигателя. Удобно при этом применение приборов, сигнализирующих о необходимости смены фильтрующих элементов.

Часто воздухоочистители являются и глушителями шума на впуске. Изменение объема надпоршневого пространства при газообмене вызывает шум. Мощность акустического излучения зависит от диаметров цилиндра и хода поршня. Высоким уровнем незаглушенного шума на впуске отличаются двигатели с наддувом, достигая болевого порога 135дБА. Одним из способов устранения этого источника шума является повышение частоты вращения компрессора. Для снижения уровня шума на всасывании применяют глушители шума.

В различных установках с ДВС применяются реактивные, активные и комбинированные глушители.

Основным элементом активного глушителя является звукопоглощающий материал, наносимый на корпус глушителя и взаимодействующий с потоком. В качестве звукопоглощающего материала применяется технический войлок, капроновое волокно, минеральная вата. Наиболее эффективно звукопоглощение пористыми материалами происходит в области средних и высоких частот и зависит от толщины и удельной плотности материала.

Реактивные глушители позволяют снизить интенсивность звукового излучения путем понижения скорости перемещения гази при его движении по лабиринту глушителя.

В комбинированных глушителях используются оба, указанные выше, способы снижения уменьшения звукового излучения.

Воздухоочистители являются эффективными глушителями шума на впуске, так как является активным глушителем. Сам картонный фильтр является элементом активного глушителя.

Переход на непосредственный впрыск вместо карбюратора приводит к уменьшению сопротивления впускной системы из-за отсутствия карбюратора, появляется возможность организации продувки цилиндров с целью лучшей их очистки от отработанных газов без выброса при этом горючего вещества, уменьшается степень неравномерности состава смеси по отдельным цилиндрам, что открывает большие возможности обеднения состава смеси, а следовательно более полное ее сгорание. Наибольшее распространение в мировой практике получили системы впрыска с электронным управлением не только впрыском топлива, но и системой подачи искры. При этом значительно расширены возможности изменения угла опережения подачи искры от всех важных эксплуатационных факторов.