Дроссель — это механизм, с помощью которого поток жидкости регулируется путем сужения или препятствия.
Мощность двигателя можно увеличить или уменьшить за счет ограничения впуска газов (с помощью дросселя), но обычно ее уменьшают . Термин « дроссельная заслонка» неофициально стал обозначать любой механизм, с помощью которого регулируется мощность или скорость двигателя, например, педаль акселератора автомобиля. То, что часто называют дросселем (в контексте авиации), также называют рычагом тяги , особенно для самолетов с реактивными двигателями . В паровозе клапан, регулирующий подачу пара, называется регулятором .
В двигателе внутреннего сгорания дроссельная заслонка представляет собой средство управления мощностью двигателя путем регулирования количества топлива или воздуха, поступающего в двигатель. В автомобиле орган управления, используемый водителем для регулирования мощности, иногда называется дроссельной заслонкой, акселератором или педалью газа . В бензиновом двигателе дроссельная заслонка чаще всего регулирует количество воздуха и топлива, попадающее в двигатель. Однако в бензиновом двигателе с непосредственным впрыском дроссельная заслонка регулирует только количество воздуха, поступающего в двигатель. Дроссельная заслонка дизеля, если она имеется, регулирует подачу воздуха в двигатель.
Исторически сложилось так, что педаль газа или рычаг действуют через прямую механическую связь . Дроссельная заслонка дроссельной заслонки приводится в действие посредством рычага, нагруженного пружиной. Этот рычаг обычно напрямую связан с тросом акселератора и действует в соответствии с действиями водителя, который нажимает на него. Чем дальше нажимается педаль, тем шире открывается дроссельная заслонка.
Современные двигатели обоих типов (газовые и дизельные) обычно представляют собой системы с электронным управлением , в которых датчики контролируют действия водителя, а в ответ компьютеризированная система контролирует поток топлива и воздуха. Это означает, что оператор не имеет прямого контроля над расходом топлива и воздуха; Блок управления двигателем (ECU) может обеспечить лучший контроль, чтобы снизить выбросы , максимизировать производительность и отрегулировать холостой ход двигателя , чтобы ускорить прогрев холодного двигателя или учесть возможные дополнительные нагрузки на двигатель, такие как работа компрессоров кондиционера, чтобы избежать двигатель глохнет.
Дроссельная заслонка бензинового двигателя обычно представляет собой дроссельную заслонку . В двигателе с впрыском топлива дроссельная заслонка расположена на входе во впускной коллектор или в корпусе дроссельной заслонки . В карбюраторном двигателе он находится в карбюраторе. Когда дроссельная заслонка полностью открыта , давление во впускном коллекторе обычно находится под атмосферным давлением. Когда дроссельная заслонка частично закрыта, в коллекторе возникает вакуум , поскольку давление на впуске падает ниже уровня окружающего давления.
Выходная мощность дизельного двигателя регулируется путем регулирования количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Поскольку дизельным двигателям не требуется контролировать объемы воздуха, у них обычно отсутствует дроссельная заслонка во впускном тракте. Исключением из этого обобщения являются новые дизельные двигатели, соответствующие более строгим стандартам выбросов, в которых такой клапан используется для создания вакуума во впускном коллекторе, тем самым позволяя вводить выхлопные газы (см. EGR ) для снижения температуры сгорания и тем самым минимизации образования NOx .
В самолетах с поршневыми двигателями управление дроссельной заслонкой обычно представляет собой рычаг или ручку с ручным управлением. Он контролирует выходную мощность двигателя, которая может отражаться или не отражаться на изменении числа оборотов в минуту, в зависимости от установки воздушного винта (фиксированного шага или постоянной скорости ). [1]
Некоторые современные двигатели внутреннего сгорания не используют традиционную дроссельную заслонку, вместо этого полагаясь на систему изменения фаз газораспределения впускных клапанов для регулирования потока воздуха в цилиндры, хотя конечный результат тот же, хотя и с меньшими насосными потерями.
В двигателях с впрыском топлива корпус дроссельной заслонки является частью системы впуска воздуха , которая контролирует количество воздуха, поступающего в двигатель в ответ на нажатие водителем педали акселератора в основном. Корпус дроссельной заслонки обычно расположен между коробкой воздушного фильтра и впускным коллектором и обычно прикреплен к датчику массового расхода воздуха или рядом с ним . Часто через него также проходит трубопровод охлаждающей жидкости двигателя, чтобы двигатель всасывал всасываемый воздух определенной температуры (текущая температура охлаждающей жидкости двигателя, которую ЭБУ определяет через соответствующий датчик ) и, следовательно, с известной плотностью.
Самая большая часть внутри корпуса дроссельной заслонки — это дроссельная заслонка, представляющая собой дроссельную заслонку , регулирующую поток воздуха.
На многих автомобилях движение педали акселератора передается через трос дроссельной заслонки, который механически соединен с тягами дроссельной заслонки, которые, в свою очередь, вращают дроссельную заслонку. В автомобилях с электронным управлением дроссельной заслонкой (также известным как «электрическое управление») электропривод управляет тягами дроссельной заслонки, а педаль акселератора подключается не к корпусу дроссельной заслонки, а к датчику, который выдает сигнал, пропорциональный току. положение педали и отправляет его в ЭБУ . Затем ЭБУ определяет открытие дроссельной заслонки на основе положения педали акселератора и входных данных от других датчиков двигателя, таких как датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя.
Когда водитель нажимает на педаль акселератора, дроссельная заслонка вращается внутри корпуса дроссельной заслонки, открывая дроссельный канал, пропуская во впускной коллектор больше воздуха, немедленно втягиваемого внутрь под действием вакуума. Обычно датчик массового расхода воздуха измеряет это изменение и передает его в ЭБУ. Затем ЭБУ увеличивает количество топлива, впрыскиваемого форсунками, чтобы получить необходимое соотношение воздух-топливо . Часто датчик положения дроссельной заслонки (TPS) подключается к валу дроссельной заслонки, чтобы предоставить ЭБУ информацию о том, находится ли дроссельная заслонка в положении холостого хода, в положении полностью открытой дроссельной заслонки (WOT) или где-то между этими крайностями.
Корпуса дроссельных заслонок также могут содержать клапаны и регуляторы для управления минимальным потоком воздуха на холостом ходу . Даже в тех устройствах, которые не имеют « электрического привода », часто имеется небольшой клапан с электромагнитным управлением , клапан управления холостым ходом (IACV), который ЭБУ использует для управления количеством воздуха, который может обходить основную дроссельную заслонку. открытие, позволяющее двигателю работать на холостом ходу при закрытой дроссельной заслонке.
Самые простые карбюраторные двигатели, такие как одноцилиндровые двигатели для газонокосилок Briggs & Stratton , имеют одну небольшую дроссельную заслонку над базовым карбюратором с одной трубкой Вентури . Дроссельная заслонка либо открыта, либо закрыта (хотя всегда имеется небольшое отверстие или другой обходной канал, позволяющий проходить небольшому количеству воздуха, чтобы двигатель мог работать на холостом ходу, когда дроссельная заслонка закрыта), или находится в каком-то промежуточном положении. Поскольку скорость воздуха имеет решающее значение для функционирования карбюратора, для поддержания средней скорости воздуха более крупные двигатели требуют более сложных карбюраторов с несколькими маленькими трубками Вентури, обычно двумя или четырьмя (эти трубки Вентури обычно называют «цилиндрами»). Типичный «двухцилиндровый» карбюратор использует одну овальную или прямоугольную дроссельную заслонку и работает аналогично одинарному карбюратору Вентури, но с двумя небольшими отверстиями вместо одного. Карбюратор с четырьмя трубками Вентури имеет две пары трубок Вентури, каждая пара регулируется одной овальной или прямоугольной дроссельной заслонкой. При нормальной работе только одна дроссельная заслонка («основная») открывается при нажатии педали акселератора, пропуская больше воздуха в двигатель, но сохраняя при этом общую скорость воздушного потока через карбюратор высокой (таким образом повышая эффективность). «Вторичная» дроссельная заслонка приводится в действие либо механически, когда первичная пластина открывается на определенную величину, либо через вакуум в двигателе, на который влияет положение педали акселератора и нагрузка на двигатель, что обеспечивает больший поток воздуха в двигатель при высоких оборотах и нагрузке. и лучшая эффективность на низких оборотах. Несколько карбюраторов Вентури с 2 или 4 трубками Вентури можно использовать одновременно в ситуациях, когда максимальная мощность двигателя имеет приоритет.
Корпус дроссельной заслонки в некоторой степени аналогичен карбюратору в двигателе без впрыска, хотя важно помнить, что корпус дроссельной заслонки — это не то же самое, что дроссельная заслонка , и что в карбюраторных двигателях также есть дроссельные заслонки. Корпус дроссельной заслонки просто представляет собой удобное место для установки дроссельной заслонки при отсутствии карбюратора Вентури. Карбюраторы — это более старая технология, которая механически модулирует количество воздуха (с помощью внутренней дроссельной заслонки) и смешивает воздух и топливо вместе ( Вентури ). Автомобили с впрыском топлива не нуждаются в механическом устройстве для измерения расхода топлива, поскольку эту функцию выполняют форсунки во впускных трактах (для систем многоточечного впрыска топлива ) или в цилиндрах (для систем прямого впрыска ), соединенные с электронными датчиками и компьютерами. которые точно рассчитывают, как долго определенная форсунка должна оставаться открытой и, следовательно, сколько топлива следует впрыскивать при каждом импульсе впрыска. Тем не менее, им по -прежнему нужна дроссельная заслонка для управления потоком воздуха в двигатель, а также датчик, который определяет текущий угол открытия двигателя, чтобы можно было обеспечить правильное соотношение воздух/топливо при любой комбинации оборотов двигателя и нагрузки на двигатель. Самый простой способ сделать это — просто снять блок карбюратора и вместо него прикрутить простой блок, содержащий корпус дроссельной заслонки и топливные форсунки. Это известно как однопортовый впрыск , также известный под разными маркетинговыми названиями (например, «впрыск через дроссельную заслонку» от General Motors и «центральный впрыск топлива» от Ford и др.), и он позволяет переоборудовать более старую конструкцию двигателя. от карбюратора к впрыску топлива без существенного изменения конструкции впускного коллектора . В более сложных более поздних конструкциях используются впускные коллекторы и даже головки цилиндров , специально разработанные для включения форсунок.
Большинство автомобилей с впрыском топлива имеют один дроссель, расположенный в корпусе дроссельной заслонки . В транспортных средствах иногда может использоваться более одного корпуса дроссельной заслонки, соединенного рычагами для одновременной работы, что улучшает реакцию дроссельной заслонки и обеспечивает более прямой путь потока воздуха к головке блока цилиндров, а также для впускных каналов одинакового расстояния короткой длины, чего трудно достичь. когда всем бегунам приходится ехать в определенное место, чтобы подключиться к одному корпусу дроссельной заслонки, за счет большей сложности и проблем с упаковкой. В крайнем случае, автомобили с более высокими характеристиками, такие как E92 BMW M3 и Ferrari , а также высокопроизводительные мотоциклы, такие как Yamaha R6 , могут использовать отдельный корпус дроссельной заслонки для каждого цилиндра, часто называемый « индивидуальным корпусом дроссельной заслонки » или ITB. Хотя они редко встречаются в серийных автомобилях, они являются обычным оборудованием для многих гоночных автомобилей и модифицированных уличных транспортных средств. Эта практика восходит к тем временам, когда многим высокопроизводительным автомобилям давался один небольшой карбюратор с одной трубкой Вентури на каждый цилиндр или пару цилиндров (например, карбюраторы Weber, SU), каждый со своей маленькой дроссельной заслонкой внутри. В карбюраторе меньшее отверстие дроссельной заслонки также обеспечивало более точную и быструю реакцию карбюратора, а также лучшее распыление топлива при работе на низких оборотах двигателя.
Паровозы обычно имеют дроссель (североамериканский английский) или регулятор (британский английский) в характерном паровом куполе в верхней части котла (хотя не все котлы имеют их). Дополнительная высота, обеспечиваемая куполом, помогает избежать попадания жидкости (например, из пузырьков на поверхности котловой воды) в дроссельный клапан, что могло бы повредить его или привести к заливке . Дроссельная заслонка представляет собой, по сути, тарельчатый клапан или серию тарельчатых клапанов, которые последовательно открываются для регулирования количества пара, поступающего в паровые камеры через поршни. Он используется вместе с реверсивным рычагом для запуска, остановки и управления мощностью локомотива, хотя во время установившегося режима работы большинства локомотивов предпочтительно оставлять дроссель широко открытым и контролировать мощность, изменяя отсечку пара. от точки выключения (что делается с помощью реверсивного рычага), так как это более эффективно. Дроссельный клапан паровоза представляет собой сложную задачу при проектировании, поскольку его необходимо открывать и закрывать вручную, несмотря на значительное давление (обычно 250 фунтов на квадратный дюйм или 1700 кПа) котлового пара. Одна из основных причин появления более поздних многопоследовательных клапанов: гораздо проще открыть небольшой тарельчатый клапан против перепада давления и открыть остальные, когда давление начнет выравниваться, чем открывать один большой клапан, особенно когда давление пара в конечном итоге превысило 200 фунтов на квадратный дюйм (1400 кПа) или даже 300 фунтов на квадратный дюйм (2100 кПа). Примеры включают сбалансированный тип « двойного удара », используемый на Gresley A3 Pacifics .
Дросселирование ракетного двигателя означает изменение уровня тяги в полете. Это не всегда является обязательным требованием; фактически тяга твердотопливной ракеты после зажигания неуправляема. Однако жидкостные ракеты могут дросселироваться с помощью клапанов, регулирующих подачу топлива и окислителя в камеру сгорания. Гибридные ракетные двигатели, такие как тот, что используется в «Space Ship One» , используют твердое топливо с жидким окислителем и, следовательно, могут быть дросселированы. Регулирование, как правило, требуется больше для приземления с двигателем и запуска в космос с использованием одной главной ступени (например, космического корабля «Шаттл »), чем для запуска с помощью многоступенчатых ракет . Они также полезны в ситуациях, когда воздушная скорость транспортного средства должна быть ограничена из-за аэродинамического напряжения в более плотной атмосфере на нижних уровнях (например, космический челнок). Ракеты обычно становятся легче, чем дольше они горят, причем изменение соотношения тяги: веса приводит к увеличению ускорения, поэтому двигатели часто дросселируются (или выключаются), чтобы ограничить силы ускорения к концу времени горения ступени, если она несет чувствительный груз. (например, люди).
В реактивном двигателе тяга регулируется путем изменения количества топлива, поступающего в камеру сгорания, аналогично дизельному двигателю.
Срок службы дроссельной заслонки не установлен, поскольку он сильно зависит от стиля вождения и конкретного автомобиля. Дроссельная заслонка после 100-150 тысяч километров сильно загрязняется, и ее необходимо чистить. На неисправность дроссельной заслонки может указывать загорание контрольной лампы EPC. [2] Обычно это происходит с современными автомобилями Volkswagen Group . Автомобили, не оборудованные сигнальной лампой EPC, указывают на проблемы с дроссельной заслонкой светящимся символом проверки двигателя .
Симптомы неисправности дроссельной заслонки могут варьироваться от плохих холостых оборотов, снижения мощности двигателя, плохого пробега, плохого ускорения и так далее. Эффективный способ увеличить срок службы дроссельной заслонки — регулярное техническое обслуживание и очистка. [3]
