Дросселирование¶

Дросселирование — процесс ограничения подачи воздуха (окислителя) в двигатель внутреннего сгорания с целью управления его мощностью и оборотами. Метод основан на создании дополнительного гидравлического сопротивления во впускном тракте, из-за которого уменьшается масса заряда, поступающего в цилиндры, и, соответственно, снижается мощность. Термин также применяется в электротехнике, где означает ограничение тока с помощью дросселя — катушки индуктивности.

¶Принцип действия

При дросселировании воздух проходит через сужение (заслонку, клапан, диафрагму), создающее перепад давления. Часть кинетической энергии потока теряется на преодоление сопротивления, и массовый расход воздуха падает. Для бензинового двигателя это означает обеднение рабочей смеси и снижение среднего эффективного давления в цилиндре, для дизельного — уменьшение количества сгораемого топлива, так как подача воздуха в дизеле не ограничивается заслонкой напрямую, а топливо дозируется ТНВД.

Важное следствие дросселирования — рост температуры отработавших газов и ухудшение наполнения цилиндров на высоких оборотах, что может приводить к перегреву и детонации при неправильной настройке.

¶Виды дросселирования

По способу реализации различают:

• Дросселирование по воздуху — ограничение подачи воздуха заслонкой во впускном коллекторе (классический способ для бензиновых двигателей).
• Дросселирование по топливу — ограничение подачи топлива (применяется в дизелях через ТНВД, в карбюраторных двигателях — через жиклёры).
• Дросселирование по отводу газов — ограничение выпуска отработавших газов (используется в двухтактных двигателях для регулирования мощности).

¶Применение

¶В автомобилестроении

Дросселирование — основной способ регулирования мощности автомобильных двигателей. В бензиновых моторах дроссельная заслонка, управляемая педалью акселератора, изменяет количество поступающего воздуха; электронные системы (drive-by-wire) заменили тросиковое управление. В дизельных двигателях мощность регулируется дозированием топлива, а дросселирование по воздуху применяется в основном для снижения токсичности и шума.

¶В авиации

Дросселирование широко применяется в авиационных поршневых и газотурбинных двигателях для управления тягой. В поршневых авиамоторах дроссельная заслонка во впускном коллекторе управляет мощностью, а в турбовинтовых — через изменение угла винта и подачи топлива.

¶В судостроении

Двигатели судов, особенно дизельные, регулируются дросселированием подачи топлива. Морские дизели работают в широком диапазоне оборотов, и дросселирование позволяет экономично управлять скоростью.

¶В стационарных установках

Генераторные установки, насосы, компрессоры используют дросселирование для поддержания заданного режима работы при изменяющейся нагрузке.

¶Дросселирование и экология

Неполное дросселирование (работа двигателя на обеднённой смеси) приводит к росту выбросов оксида углерода и углеводородов. Современные системы управления двигателем (ЭБУ) поддерживают оптимальное соотношение воздуха и топлива, минимизируя вредные выбросы.

¶Дросселирование в электротехнике

В электротехнике дросселирование — ограничение переменного тока с помощью катушки индуктивности (дросселя). Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, пропорциональным частоте, и используется в фильтрах, балластных резисторах для ламп, цепях питания. В силовой электронике дросселирование применяется в импульсных преобразователях для сглаживания тока.

¶Исторический контекст

Термин «дроссель» (от фр. drosser — «удерживать, тормозить») вошёл в техническую терминологию в конце XIX века вместе с развитием двигателей внутреннего сгорания. Первоначально дросселирование применялось в паровых машинах для регулирования подачи пара, а с появлением бензиновых и дизельных двигателей метод получил широкое распространение.

¶Ограничения метода

Дросселирование не является экономичным способом регулирования мощности: при снижении нагрузки растёт удельный расход топлива, так как КПД двигателя падает. Альтернативные методы — изменение числа работающих цилиндров (система отключения цилиндров), регулирование фаз газораспределения, турбонаддув с изменяемой геометрией — позволяют достичь более высокой экономичности.

Источники:

• «Двигатели внутреннего сгорания» — учебник под ред. В. Д. Алексеева
• «Теория двигателей внутреннего сгорания» — Л. Н. Ситков
• «Автомобильные двигатели» — И. И. Ильин
• Большая техническая энциклопедия
• Справочник по двигателестроению