Дроссель — это механизм, с помощью которого поток жидкости регулируется путем сужения или препятствия.
Мощность двигателя может быть увеличена или уменьшена ограничением впускных газов (с помощью дросселя), но обычно уменьшается. Термин дроссель стал неформально относиться к любому механизму, 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 реактивным двигателем . Для паровоза клапан, который управляет паром, известен как регулятор .
В двигателе внутреннего сгорания дроссельная заслонка является средством 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 . Для бензинового двигателя дроссельная заслонка чаще всего регулирует количество воздуха и топлива, поступающих в двигатель. Однако в бензиновом двигателе с непосредственным впрыском дроссельная заслонка регулирует только количество воздуха, поступающего в двигатель. Дроссельная заслонка дизеля, если она присутствует, регулирует поток воздуха в двигатель.
Исторически сложилось так, что педаль или рычаг газа действуют посредством прямой механической связи . Дроссельная заслонка дроссельной заслонки приводится в действие с помощью рычага, нагруженного пружиной. Этот рычаг обычно напрямую связан с тросом акселератора и работает в соответствии с водителем, который нажимает на него. Чем сильнее нажата педаль, тем шире открывается дроссельная заслонка.
Современные двигатели обоих типов (бензиновые и дизельные) обычно представляют собой системы drive-by-wire , в которых датчики отслеживают органы управления водителя, а в ответ компьютерная система управляет потоком топлива и воздуха. Это означает, что оператор не имеет прямого контроля над потоком топлива и воздуха; блок управления двигателем (ECU) может добиться лучшего контроля, чтобы сократить выбросы , максимизировать производительность и отрегулировать холостой ход двигателя , чтобы холодный двигатель быстрее прогревался или чтобы учесть возможные дополнительные нагрузки на двигатель, такие как работа компрессоров кондиционера, чтобы избежать остановки двигателя.
Дроссельная заслонка на бензиновом двигателе обычно представляет собой дроссельную заслонку . В инжекторном двигателе дроссельная заслонка расположена на входе впускного коллектора или размещена в корпусе дроссельной заслонки . В карбюраторном двигателе она находится в карбюраторе. Когда дроссельная заслонка широко открыта , впускной коллектор обычно находится под давлением окружающей среды. Когда дроссельная заслонка частично закрыта, в коллекторе образуется вакуум , поскольку впуск падает ниже давления окружающей среды.
Выходная мощность дизельного двигателя контролируется путем регулирования количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Поскольку дизельным двигателям не нужно 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, где такой клапан используется для создания вакуума во впускном коллекторе, тем самым позволяя вводить выхлопные газы (см. EGR ) для снижения температуры сгорания и, таким образом, минимизации образования NOx .
В самолете с поршневым двигателем управление дроссельной заслонкой обычно осуществляется с помощью ручного рычага или ручки. Он управляет выходной мощностью двигателя, которая может отражаться или не отражаться в изменении оборотов в минуту в зависимости от установки винта (фиксированный шаг или постоянная скорость ). [1]
В некоторых современных двигателях внутреннего сгорания не используется традиционная дроссельная заслонка, а вместо этого используется система изменения фаз газораспределения впускных клапанов для регулирования потока воздуха в цилиндры, хотя результат тот же, хотя и с меньшими насосными потерями.
В двигателях с впрыском топлива корпус дроссельной заслонки является частью системы впуска воздуха , которая управляет количеством 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 линия охлаждающей жидкости двигателя, чтобы двигатель мог всасывать воздух при определенной температуре (текущая температура охлаждающей жидкости двигателя, которую ЭБУ определяет с помощью соответствующего датчика ) 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 «drive-by-wire») электрический привод управляет тягами дроссельной заслонки, а педаль акселератора подключается не к корпусу дроссельной заслонки, а к датчику, который выдает сигнал, пропорциональный текущему положению 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, чтобы впустить больше воздуха во впускной коллектор, который немедленно втягивается внутрь его вакуумом. Обычно датчик массового расхода воздуха измеряет это изменение и передает его в ЭБУ. Затем ЭБУ увеличивает количество топлива, впрыскиваемого инжекторами, чтобы получить требуемое соотношение воздуха и топлива . 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, положении широко открытой дроссельной заслонки (WOT) или где-то между этими крайностями.
Корпуса дроссельной заслонки также могут содержать клапаны и регулировки для управления минимальным потоком воздуха во время холостого хода . Даже в тех блоках, которые не являются « приводными по проводам », часто будет небольшой электромагнитный клапан , клапан управления холостым ходом (IACV), который ЭБУ использует для управления количеством воздуха, которое может обойти главное отверстие дроссельной заслонки, чтобы позволить двигателю работать на холостом ходу, когда дроссельная заслонка закрыта.
Самые простые карбюраторные двигатели, такие как одноцилиндровые двигатели газонокосилок Briggs & Stratton , имеют одну маленькую дроссельную заслонку поверх базового карбюратора с одной трубкой Вентури . Дроссельная заслонка либо открыта, либо закрыта (хотя всегда есть небольшое отверстие или другой перепускной клапан, позволяющий небольшому количеству воздуха проходить через него, чтобы двигатель мог работать на холостом ходу, когда дроссельная заслонка закрыта), или находится в некотором промежуточном положении. Поскольку скорость воздуха имеет решающее значение для работы карбюратора, для поддержания средней скорости воздуха более крупным двигателям требуются более сложные карбюраторы с несколькими маленькими трубками Вентури, обычно двумя или четырьмя (эти трубки Вентури обычно называют «бочками»). Типичный «2-камерный» карбюратор использует одну овальную или прямоугольную дроссельную заслонку и работает аналогично карбюратору с одной трубкой Вентури, но с двумя небольшими отверстиями вместо одного. Карбюратор с 4 трубками Вентури имеет две пары трубок Вентури, каждая пара регулируется одной овальной или прямоугольной дроссельной заслонкой. При нормальной работе только одна дроссельная заслонка («первичная») открывается при нажатии педали акселератора, что позволяет большему количеству воздуха поступать в двигатель, но при этом поддерживать высокую общую скорость воздушного потока через карбюратор (тем самым повышая эффективность). «Вторичная» дроссельная заслонка приводится в действие либо механически, когда первичная пластина открывается на определенную величину, либо посредством вакуума двигателя, на который влияет положение педали акселератора и нагрузка двигателя, что позволяет увеличить поток воздуха в двигатель на высоких оборотах и нагрузке и повысить эффективность на низких оборотах. Несколько карбюраторов с 2 или 4 трубками Вентури могут использоваться одновременно в ситуациях, когда приоритетом является максимальная мощность двигателя.
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 дроссель , и что карбюраторные двигатели также имеют дроссели. Корпус дроссельной заслонки просто обеспечивает удобное место для установки дросселя при отсутствии карбюратора Вентури. Карбюраторы — это старая технология, которая механически модулирует количество воздушного потока (с внутренней дроссельной пластиной) и объединяет воздух и топливо вместе ( Вентури ). Автомобили с впрыском топлива не нуждаются в механическом устройстве для измерения расхода топлива, поскольку эту обязанность берут на себя инжекторы во впускных каналах (для систем многоточечного впрыска топлива ) или цилиндры (для систем прямого впрыска ) в сочетании с электронными датчиками и компьютерами, которые точно вычисляют, как долго определенный инжектор должен оставаться открытым и, следовательно, сколько топлива должно быть впрыснуто каждым импульсом впрыска. Однако им все еще нужна дроссельная заслонка для управления потоком воздуха в двигатель, вместе с датчиком, который определяет ее текущий угол открытия, так что правильное соотношение воздуха и топлива может быть достигнуто при любой комбинации оборотов и нагрузки двигателя. 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» у General Motors и «центральный впрыск топлива» у Ford и т. д.), и это позволяет преобразовать старую конструкцию двигателя из карбюратора в впрыск топлива без существенного изменения конструкции впускного коллектора . Более сложные более поздние конструкции используют впускные коллекторы и даже головки цилиндров , специально разработанные для включения инжекторов.
Большинство автомобилей с впрыском топлива имеют одну дроссельную заслонку, находящуюся в корпусе дроссельной заслонки . Иногда автомобили могут использовать более одного корпуса дроссельной заслонки, соединенных тягами для одновременной работы, что улучшает реакцию дроссельной заслонки и обеспечивает более прямой путь для воздушного потока к головке цилиндра, а также для впускных каналов с равным расстоянием короткой длины, что трудно достичь, когда все каналы должны перемещаться в определенное место для соединения с одним корпусом 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 , и высокопроизводительные мотоциклы, такие как Yamaha R6 , могут использовать отдельный корпус дроссельной заслонки для каждого цилиндра, часто называемый « индивидуальными корпусами дроссельной заслонки » или ITB. Хотя они редки в серийных автомобилях, они являются обычным оборудованием на многих гоночных автомобилях и модифицированных уличных транспортных средствах. Эта практика восходит к тем временам, когда многие высокопроизводительные автомобили оснащались одним небольшим карбюратором с одной трубкой Вентури для каждого цилиндра или пары цилиндров (т. е. карбюраторы Weber, SU), каждый из которых имел собственную небольшую дроссельную пластину внутри. В карбюраторе меньшее открытие дроссельной заслонки также обеспечивает более точную и быструю реакцию карбюратора, а также лучшее распыление топлива при работе двигателя на низких оборотах.
Паровозы обычно имеют дроссель (североамериканский английский) или регулятор (британский английский) в характерном паровом куполе в верхней части котла (хотя не все котлы оснащены ими). Дополнительная высота, обеспечиваемая куполом, помогает избежать попадания любой жидкости (например, из пузырьков на поверхности котловой воды) в дроссельный клапан, что может повредить его или привести к заливке . Дроссель в основном представляет собой тарельчатый клапан или ряд тарельчатых клапанов, которые открываются последовательно, чтобы регулировать количество пара, поступающего в паровые коробки через поршни. Он используется вместе с реверсивным рычагом для запуска, остановки и управления мощностью локомотива, хотя во время установившегося режима работы большинства локомотивов предпочтительнее оставлять дроссель широко открытым и управлять мощностью, изменяя точку отключения пара (что делается с помощью реверсивного рычага), поскольку это более эффективно. Дроссельный клапан паровоза представляет собой сложную задачу проектирования, поскольку его необходимо открывать и закрывать вручную, преодолевая значительное давление (обычно 250 фунтов на квадратный дюйм или 1700 кПа) пара котла. Одна из основных причин появления более поздних многопоследовательных клапанов: гораздо проще открыть небольшой тарельчатый клапан против перепада давления и открыть остальные, как только давление начнет выравниваться, чем открыть 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). Примерами служат сбалансированный « двойной ударный » тип, используемый на Gresley A3 Pacifics .
Дросселирование ракетного двигателя означает изменение уровня тяги в полете. Это не всегда является обязательным требованием; на самом деле, тяга твердотопливной ракеты не контролируется после зажигания. Однако жидкостные ракеты можно дросселировать с помощью клапанов, которые регулируют поток 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 поэтому их можно дросселировать. Дросселирование, как правило, требуется больше для посадок с двигателем и запуска в космос с использованием одной основной ступени (например, Space Shuttle ), чем для запуска с многоступенчатыми ракетами . Они также полезны в ситуациях, когда воздушная скорость транспортного средства должна быть ограничена из-за аэродинамического напряжения в более плотной атмосфере на более низких уровнях (например, Space Shuttle). Ракеты обычно становятся легче по мере увеличения продолжительности работы двигателя, при этом изменение соотношения тяги к весу приводит к увеличению ускорения, поэтому двигатели часто дросселируют (или выключают), чтобы ограничить силы ускорения к концу времени работы ступени, если она перевозит чувствительный груз (например, людей).
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 имеет тенденцию быть довольно грязной после 100-150 тысяч километров, и ее необходимо очищать. Неисправность дроссельной заслонки может быть обозначена загорающимся сигнальным индикатором EPC. [2] Это обычно происходит с современными автомобилями Volkswagen Group . Автомобили, не оборудованные сигнальным индикатором EPC, указывают на проблемы с дроссельной заслонкой загорающимся символом проверки двигателя .
Симптомы неисправности дроссельной заслонки могут варьироваться от плохого холостого хода, снижения мощности двигателя, низкого пробега, плохого ускорения и т. д. Эффективный способ увеличить срок службы дроссельной заслонки — регулярное техническое обслуживание и чистка. [3]
