Двигатели

Все наверное(большинство) представляют как работает двигатель внутренеего сгорания в общих чертах,
но иногда появляются заблуждения и мифы по поводу работы и значения того или иного кусочка пластика или металла.
Описать принципы и развеять некоторые заблуждения мне хотелось уже давольно давно.

Начну думаю с систем приготовления топливной смеси и некоторых особенностях оных.
Карбюраторов, устанавливаемых на мотодвигатели существует великое множество, но основную пальму первенства
держат карбюраторы постоянного разряжения.

Устройство довольно простое — Диафрагма связанная с заслонкой и дозирующей иглой. Открываем заслонку
(может быть отдельным узлом после карбюратора) появляется разница давлений над и под мембраной
(в силу закона Бернулли), эта разница начинает поднимать заслонку с иглой. Все, профит, смесь получена и летит в камеру сгорания,
А вот качество смеси здесь регулируется положением иглы(конической формы) относительно заслонки.
Такие карбюраторы обязательно требуют установку рессивера, для создания незначительного сопротивления воздушному потоку, по этому они отказываются адекватно работать с нулевиками.
Плоскодроссельные карбюраторы — там заслонка карба дергается непосредственно тросом ручки газа + ко всему дозирующая игла иногда имеет очень хитрое устройство — она сама является распылителем топлива


Принцип работы почти тот-же, но здесь нет задержки на поднятие мембраны и мотор отзывается на ручку газа намного быстрее, но такие карбы требуют четкой настройки и иногда ускорительных насосов, так как устройство этого карба не позволяет скомпенсировать резко изменившийся поток воздуха таким же количеством топлива.
Инжектор.
Вот на нем я остановлюсь чуть подробнее.
Сама по себе система приготовления топлива здесь — это форсунки и воздушная заслонка и… и все =) Всем остальным занимается ЭБУ(электронный блок управления)
Но и здесь не все так просто, а иногда и сложнее чем кажется.
Инженеры, получив возможность играться с подачей топлива так, как им хочется и нравится, унеслись в бурный поток фантазии и мыслей, о том как снять еще больше лошадей с двигателя, как сделать его экономичнее, эластичнее и вообще приблизить сферическому двс в вакууме.
Тут, для приготовления требуемой смеси одной заслонки маловато, потому потребовался набор датчиков, из года в год возрастающий —
датчики учета воздуха, который съедает мотор, всевозможные датчики положений(дпкв, датчик фазы, дпдз) и куча датчиков температур, и как только блоки управления получили возможность задавать угол опережения зажигания — датчик детонации(широкополосный и резонансный)

Теперь пора бы разобраться со всем этим барахлом.

ДПКВ — датчик положения коленчатого вала — в некоторых системах служит и для определения момента впрыска топлива(моновпрыск, попарно параллельный впрыск) Основное назначение — следить за положением коленвала и следить за равномерностью вращения его же
Современные ЭБУ определяют по этому датчику так же как работает каждый из цилиндров — в каком был пропуск воспламенения, какой отдает меньше энергии, какую в целом мощность развивает двигатель.
Обычно индуктивные(катушка медной проволоки на гвозде с магнитом), иногда работают на принципе холла.

Датчик фазы — датчик положения распредвала(обычно только впуск, но на двигателях с системой VTEC и им подобной их два — на впуск и выпуск) С помощью этого датчика мозги определяют, когда будут открыты клапана какого цилиндра и в зависимости от условий в какой период такта впуска сколько топлива влить.
Чаще всего работают по принципу холла. Очень редко бывают индуктивными, иногда бывают оптическими, но это большая редкость.
Как отличить от дпкв — к датчику фазы почти всегда подходит 3 провода, питание, земля и сигнальный.

ДПДЗ — Датчик положения дроссельной заслонки — на показаниях этого датчика выстраивается картина наполнения цилиндров топливной смесью, требуемая мощность двигателя в данный момент, требуемый крутящий момент, необходимое ускорение и угол опережения зажигания.
Представляет из себя обыкновенный переменный резистор, он же потенциометр.

Датчик детонации — определяет возникновение как следует из названия наличия детонации в данный момент. Как только мозг получает об этом сигнал — в тот же момент меняется угол опережения зажигания и топливная смесь. Всегда закрепляется в районе головки блока цилиндров.
Как и говорил — их бывает два вида — широкополосные и резонансные.
Широкополосный датчик — основан на пьезоэффекте и генерирует сигнал от любых колебаний двигателя и в том числе скажет о наличии детонации при попадании камушка из под колеса в картер мотора или удара колеса о препятствие, для лечения таких косяков ставят датчики неровной дороги(суть та же, но устанавливается на шасси двигателя)
Резонансный датчик(частотный) — тот же принцип работы, но реагирует только на возникновение детонации, потому и установлен на 70% мототехники.

Датчики учета расхода воздуха — их можно поместить в отдельный класс, так как на основе их показаний и формируется топливовоздушная смесь.
Сдесь тоже доминирует 1 тип датчиков — ДАД (датчик абсолютного давления)
Так же существует еще с десяток методов определения расхода воздуха.
Сюда же можно отнести и датчики температуры впускного воздуха и температуры двигателя.

И последнее — лямбда зонд, он же датчик кислорода в выхлопе, бывают 2-х видов, широкополосные и узкополосные, первые способны сообщить о составе смеси в пределах от 3 до 20, вторые могут сообщить 3 результата — смесь обеднена, обогащена и стехиометрическая смесь.
О принципах работы при желании расскажу в отдельной теме.

Вот теперь можно попытаться представить как же все это работает.
Если карбы готовят смесь исходя из одного постоянного закона, который учитывает и давление, и температуру воздуха, то вот с инжектором все происходит куда интереснее!
Первое что делает мозг — контроль положения коленвала — как только получен сигнал о необходимом положении(если есть датчик фазы — о том, какой цилиндр сейчас будет втягивать смесь) запускается алгоритм расчета необходимого количества топлива — опрос датчиков температуры, холодный ли двигатель{требуется ли обогащать смесь для нормальной работы и режима прогрева}, температура воздуха — для точного расчета массы воздуха, датчика абсолютного давления(идет пересчет, усредняется давление за весь такт впуска в тракте после заслонки, включаются механизмы коррекции учитывающие реальную модель двигателя, далее пересчитывается масса воздуха в цилиндре с учетом температуры воздуха и давления воздуха в момент включения зажигания), так после чего анализируется состояние датчика положения дросселя(На сколько резко был открыт дроссель, на какой угол открыт, на какой угол был открыт в прошлом цикле вычисления, етц) из чего формируются данные по коррекции смеси в ту или иную сторону, после чего моск залезает в табличку с данными о форсунках, смотрит показания с датчика давления топлива и высчитывает на сколько милисекунд требуется открыть форсунки с учетом оборотов двигателя для корректировки лага форсунок(время открытия закрытия), и наконец то после этого после такта сжатия именно в этом цилиндре происходит процесс поджига искры, который тоже кстати сказать учитывает и обороты двигателя, и бортовое напряжение и температуру воздуха.
После вспышки производится подсчет времени, за которое специальный участок на зубчатом шкиве(пластинке) прошел специальный участок, формируется вывод о полученной мощности с учетом оборотов и положения заслонки, далее учитывается состояние смеси по лямбда зонду для корректировки следующего такта вычислений.
Сюда не попало еще овер дофига всяких механизмов, измерений и вычислений, это тема уже не для этого топика =)

Итак тут рассмотрены механизмы приготовления топливовоздушной смеси, в следующей статейке опишу что такое велостаксы, впускной ресивер и с чем все это едят.