車両吸気システム

内燃エンジンの動作は、ユニットのシリンダー内での空気と燃料の混合気の燃焼に基づいています。 空気と可燃性物質（ガソリン、ディーゼル、ガス）を各シリンダーに供給する必要があることに加えて、各物質の体積を正確に計算し、それらを定性的に混合する必要があります。 モーターが向上するにつれて、効率を最大化するために必要なシステムも向上します。

エンジン効率は、燃料システムの品質と点火の性能だけに依存しません。 燃料が空気とうまく混合しない場合、そのほとんどは燃焼しませんが、排気管を通して車から除去されます（これが触媒コンバーターにどのように影響するかが説明されています ここで）。 効率、環境への配慮、効率を高めるために、パワーユニットのさまざまなパラメータが改善されています。

これにおいて、吸気システムがどのような役割を果たしているのか、どの要素で構成されているのか、その目的は何か、その動作原理は何かを考えてみましょう。

エアインテークシステムとは

まだ国産車に見られる古いモーターには、そのような吸気システムがありませんでした。 キャブレターエンジンにはインテークマニホールドがあり、そのパイプがキャブレターを通過してエアインテークに到達します。 デバイス自体の動作原理は次のとおりです。

特定のシリンダーのピストンが吸気行程を完了すると、キャビティ内に真空が発生します。 ガス分配機構が吸気バルブを開きます。 空気の流れがマニホールドチャネルを通って動き始めます。 キャブレターの混合チャンバーを通過すると、一定量の燃料がキャブレターに入ります（この量はジェットによって調整されます。 別々に）。 エアクリーニングは、キャブレターの前に取り付けられたエアフィルターによって提供されます。

混合物は、開いたバルブを通してシリンダーに吸い込まれます。 大気中のエンジンには、真空の動作原理があります。 その中で、混合気はインテークマニホールド内の真空によって自然に入ります。 原始的な吸気口は、キャブレターチャンバーに空気を供給するだけでした。

このシステムには重大な欠点があります。システムの高品質な操作は、シリンダーヘッドに接続されたパスの構造に直接依存します。 また、MTCがコレクターを通過する際に、一定量の燃料が壁に落ちる可能性があり、これは自動車の経済に悪影響を及ぼします。

インジェクターが登場したとき（それが何であり、どのように機能するか、それは伝えられます 別々に）、同じ機能を備えた本格的な吸気システムを作成する必要がありました-空気を取り、それを燃料と混合しますが、その動作は電子機器によって制御されます。

エレクトロニクスは、空気と燃料の量の最適な比率をより効率的に計算し、内燃エンジンのさまざまな動作モードでこのパラメーターを維持します。 また、低いエンジン速度でより良いシリンダー充填を提供します。 ユニットの吸気量のこの改善は、燃料消費量を増やすことなく、その性能を向上させます。 最適な空燃比は14.7 / 1です。 機械式の吸気口は、ユニットのさまざまな動作モードでこの比率を維持することはできません。

以前の車に空気が自然に流れるエアダクトしかなかった場合（その体積はエアダクトとアクチュエータの物理的特性によって決定されました）、現代の車は電気制御を備えたさまざまなメカニズムで構成されるシステム全体を受け取ります。 それらはECUによって制御され、そのおかげでBTCの品質が向上します。

ガスを含むガソリン（非標準または工場のLPGが使用されている）、およびディーゼルエンジンが同様の吸気システムを受け取ることは言及する価値があります。 ただし、注射の種類によっては、デバイスが若干異なる場合があります。 別のレビューで 注射システムの種類について話します。

最新の吸気システムは、マシン上の他のシステムと同期して機能します。 たとえば、このリストには、排気ガスの再循環と燃料噴射が含まれます。 シリンダーを混合気の新しい部分でよりよく満たすために、ターボチャージャーが入口に取り付けられることがよくあります。 車のターボチャージャーとは 別のレビュー.

吸気システムの動作原理

吸気システムは、シリンダーと大気の間の圧力差に基づいて動作します。 ピストンが吸気行程で下死点に移動すると（ストロークが実行されると、吸気バルブと排気バルブが閉じます）、空気と燃料がタンクに入るバルブが開きます。

空気の量は、シリンダー自体のサイズに直接依存します。 ただし、このボリュームは、エンジンを減速して実行できるように調整可能であり、必要に応じて、クランクシャフトをさらにクランクすることができます（車が加速するとき）。 動作モードを変更するために、スロットルバルブと呼ばれる特別なエアバルブが使用されます。

 キャブレターでは、この要素はアクセルペダルに関連付けられています。 バルブが開くほど、より多くの燃料がインテークマニホールドパスに引き込まれます。 インジェクションモーターは特別なチョークを受け取ります。 コントロールユニットに接続された小さな電気モーターを備えています。 ドライバーがアクセルペダルを踏むと、コンピューターはプログラムされたアルゴリズムを使用して、エアバルブをどの程度開くかを決定します。

空気と燃料の理想的な比率を維持するために、スロットルの近くにスロットルセンサーがあり、そこから信号が電子制御ユニットに送信されます（多くの最新システムでは、XNUMXつの空気センサーが取り付けられています。XNUMXつはダンパーの前に、もうXNUMXつはダンパーの前にあります。その背後にある他の）。 このデータを受け取った電子機器は、インジェクターノズルから供給される燃料の量を増減します（その構造と動作原理について説明します）。 別の記事で).

注射の種類によっては、吸気管のデザインが少し異なる場合があります。 たとえば、分散型の変更では、吸気システムが混合気の形成に関与します。 この設計では、インジェクターは各マニホールドパイプの吸気バルブにできるだけ近い位置に取り付けられています。 最新の射出成形機のほとんどは、このようなシステムを採用しています。

エンジンに直接噴射がある場合（ディーゼルユニットの場合、これが唯一の変更です）、吸気システムはシリンダーに新鮮な空気を供給するだけです。 この場合、混合は吸気管で損失することなくシリンダーキャビティ内で直接行われるため、燃料の燃焼は可能な限り効率的です。

さらに、この噴射の設計上の特徴（追加のバルブがインテークマニホールドに取り付けられ、それらの動作の同期は電気駆動装置を備えた共通のシャフトによって提供されます）により、燃料システムは異なる混合物形成を提供できます。 主にXNUMXつのタイプがあります。

1. レイヤーバイレイヤータイプ。 このモードでは、ノズルが燃料をシリンダーに噴霧し、チャンバー全体に可能な限り燃料を分配します。 入ってくる空気の温度が高いため、ガソリンが蒸発し始め、空気との混合が良くなります。 このモードは、低速および内燃機関の低負荷で使用されます。
2. 同種（同種）タイプ。 それは本質的に希薄な混合物です。 理論的には、バルブが閉じた状態のシリンダー内の圧力は、混合気の燃焼中にエンジン出力に直接影響します。 このことから、最小燃費でトルクを上げるためには、チャンバーに入る空気の量を増やす必要があると結論付けることができます。 ただし、分散注入の場合、以下の問題が発生します。 空気（希薄混合気）の量を増やす方向にBTCの比率を変更すると、そのような混合気は発火しにくくなります。 このため、このタイプの混合物形成は、分散タイプの注入システムでは使用されません。 しかし、直接噴射に関する限り、これは現実です。 スパークプラグのすぐ近くに比較的少量の燃料が噴霧されるため、希薄点火が可能です。 圧縮空気の総量に比べると、シリンダー内の燃料は少ないですが、スパークプラグの電極付近に雲が豊富にあるため、大幅な燃料節約でもエンジンの効率が低下することはありません。

これは、VBM回路がどのように機能するかの簡単なアニメーションです。

インテークマニホールドはどのように機能しますか? (3Dアニメーション)

燃料システムのタイプとアクチュエータの設計によっては、さらに多くのそのようなモードが存在する場合があります。 それらのそれぞれは、エンジン速度とそれにかかる負荷を記録する電子機器によってアクティブ化されます。 混合物形成のさまざまなモードを提供するために、各メーカーは独自のメカニズムを使用しています。

たとえば、エンジンによっては、特殊なマルチモードノズルが取り付けられているものもあれば、スロットルバルブに加えて吸気バルブも取り付けられているものもあります。 モードによっては、スロットルバルブとは独立して開閉できます。

空気/燃料混合物が燃え尽きたとき、排気ガスは排気を通して除去されます。 これは別の車両システムです。 排気ガスの除去に加えて、ガスの流れの脈動を補正し、エンジンノイズを低減します（排気システムの設計と目的の詳細については、以下を参照してください）。 ここで).

ブレーキブースターはまた、インテークマニホールドで生成された真空を部分的に使用します。 その過程で、排気ガス再循環システムを遮断するバルブが装備されています。

最新のインテークシステムのスキームには、さまざまなセンサーとアクチュエーターが含まれているため、エンジンの動作モードやパワーユニットの負荷の変化に合わせて瞬時に調整されます。 一部の最新モデルは、吸気管の長さと断面積を変更することによって内燃エンジンの効率を向上させることを目的とした特別な技術を使用しています。

このアップグレードにより、大気圧エンジン速度を下げて最大トルクを引き出すことができます。 長さと断面が可変のコレクターの設計と動作原理については、 別の記事.

デザイン

吸気システムのデバイスには、次の要素が含まれています。

• エアインテーク。 車種ごとに独自のデザインがあります。 このユニットの重要な要素はエアフィルターです。 それは、片側に開いた分岐パイプがあるケース（多くの場合、すべての側面が密閉されたトレイですが、吸気口に直接取り付けられたオープンフィルターもあります）に配置されます。 この穴を通って、空気はフィルターエレメントに入り、洗浄されて吸気管に入ります。 エアフィルターの詳細を説明します ここで.
• スロットル。 モダンなデザインでは、エアインテークからマニフォールドまでのパイプに取り付けられた電動バルブです。 モーターのニーズと負荷に応じて、電子制御ユニットは適切なコマンドを発行してダンパーを開閉します。 これにより、内部の空気の流れが制御されます。
• レシーバー（またはコレクター）。 インテークマニホールドはスロットルとシリンダーヘッドの間に取り付けられています。 これは複雑なパイプです。 一方では、XNUMXつ、もう一方では、いくつかの分岐パイプがあります（それらの数は、ブロック内のシリンダーの数によって異なります）。 この部分の目的は、シリンダー間で内部の空気の流れを分配することです。 燃料系統が分散型の場合、燃料噴射装置が固定される各パイプに穴が開けられます。 この場合、吸気システムは混合気の形成に直接関与します。 エンジンに直接噴射がある場合（インジェクターがディーゼルエンジンのスパークプラグまたはグロープラグの近くにある場合）、吸気は単に空気供給を調整します。
• インテークフラップ。 これらは、混合物形成のタイプを調整するためにマニホールドパイプ内に取り付けられる追加のバルブです。 これらの要素は、直接噴射式の内燃機関で使用されます。
• 空気センサー。 それらは、ダンパーの前後の空気の流れの強さ、およびその温度を記録します。 これらのセンサーからの信号は、コントロールユニットに送信されます。

ECUは、吸気システムのすべてのアクチュエーターの同期動作を担当します。 アクセルペダル、マスフローセンサー、および車両に装備されているその他のセンサーから受信した信号に基づいて、電子機器は特定のアルゴリズムをアクティブにします。 脳のプログラムによると、すべてのデバイスが同時に適切な信号を受信します。

それはなんのためですか

ご覧のとおり、センサーとアクチュエーターの数が異なる高品質のインテークシステムがなければ、経済的でありながら、非常にダイナミックで環境に優しい車を作ることは不可能です。

最新の吸気システムの唯一の欠点は、メンテナンスのコストと複雑さです。 経験豊富な自動車整備士の努力によってキャブレターエンジンを診断および修理できる場合、電子機器は特別な機器でのみチェックされます。 修理するには、専門のサービスセンターに行く必要があります。

さらに、車の吸気システムについてのビデオ講義を見ることをお勧めします。

ICE理論：吸気システム

質問と回答：

エンジンインテークとは何ですか？ 別の名前はインテークシステムです。 これは、複数のパイプ（シリンダーごとにXNUMXつ）に分岐するパイプに接続された空気取り入れ口です。 このシステムは、新鮮な空気を供給してVTSを形成するために必要です。

インテークマニホールドを大きくするとどうなりますか？ 吸引されたマニホルドが伸びると、入口抵抗が大きくなり、VTSの燃焼が悪くなります。 これにより、トルクと出力が低下します。