Дроссельная заслонка двигателя внутреннего сгорания¶

Дроссельная заслонка — регулирующий клапан впускной системы двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, управляющий количеством поступающего во впускной коллектор воздуха (или топливовоздушной смеси) и тем самым определяющий нагрузку и частоту вращения двигателя. Располагается между впускным коллектором и воздушным фильтром, как правило, в корпусе дроссельного узла. В современных бензиновых двигателях дроссельная заслонка является основным исполнительным элементом системы управления холостым ходом и главным регулятором крутящего момента.

¶Принцип работы

Дроссельная заслонка представляет собой круглую заслонку («бабочку»), закреплённую на вращающемся валу. В закрытом положении она перекрывает воздушный канал, оставляя лишь небольшой зазор или обходные каналы для поддержания холостого хода. При повороте вала заслонка открывается, увеличивая проходное сечение и пропускная способность впускного тракта. Количество воздуха, проходящего через заслонку, контролируется датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) или датчиком абсолютного давления (ДАД), а блок управления двигателем (ЭБУ) на основе этого сигнала рассчитывает длительность впрыска топлива для поддержания стехиометрического состава смеси.

В двигателях с распределённым впрыском топлива дроссельная заслонка управляет только потоком воздуха, а топливо впрыскивается форсунками во впускной коллектор или непосредственно в цилиндры. В системах моновпрыска и карбюраторных системах заслонка может перекрывать не только воздушный, но и топливный канал.

¶Виды и классификация

По способу управления заслонкой различают:

• Механические дроссельные заслонки — соединяются с педалью акселератора тросом (или системой тяг и рычагов). Поворот педали напрямую поворачивает заслонку. Такая конструкция применялась на автомобилях до конца 1990-х годов и продолжает использоваться на ряде бюджетных моделей и в мототехнике.
• Электронные дроссельные заслонки (Drive-by-Wire) — педаль акселератора оснащена датчиками положения, сигнал с которых поступает в ЭБУ. ЭБУ управляет сервоприводом (электродвигателем с редуктором и датчиком положения) дроссельного узла. Такая схема позволяет реализовать круиз-контроль, систему стабилизации, антипробуксовочную систему, ассистент экстренного торможения и другие функции, требующие автоматического регулирования крутящего момента.

По типу привода заслонки в дроссельном узле выделяют:

• Систему холостого хода с отдельным регулятором (РХХ) — на корпусе дроссельного узла установлен дополнительный клапан (электроклапан), подающий воздух в обход закрытой заслонки для поддержания оборотов холостого хода.
• Систему без РХХ — обороты холостого хода поддерживаются микроподъёмом самой заслонки на небольшой угол под управлением ЭБУ. Такое решение проще конструктивно и применяется на большинстве современных автомобилей.

¶Устройство дроссельного узла

Современный электронный дроссельный узел включает:

• корпус с воздушным каналом;
• заслонку на вращающемся валу;
• электродвигатель с редуктором привода;
• бесконтактные датчики положения заслонки (как правило, два, для взаимного контроля);
• каналы подвода воздуха к системе холостого хода;
• штуцеры для подключения системы вентиляции картера (PCV) и, на некоторых моделях, системы продувки адсорбера;
• электрический разъём для подключения к жгуту проводов.

Корпус изготавливается из алюминиевого сплава или термостойкого пластика. Вал заслонки опирается на подшипники скольжения. На валу снаружи корпуса размещён сектор, связанный с приводом.

¶За что отвечает дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка отвечает за регулировку количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, и тем самым определяет:

• Развитие мощности и крутящего момента — чем шире открыта заслонка, тем больше воздуха попадает в цилиндры и тем больше топлива может быть сожжено, что увеличивает мощность.
• Работу двигателя на холостом ходу — при полностью закрытой заслонке воздух подаётся через обходные каналы или микроподъём, обеспечивая минимальные устойчивые обороты (как правило, 700–900 об/мин для легкового автомобиля).
• Реакцию на нажатие педали газа — скорость открытия заслонки определяет динамику разгона.
• Работу системы вентиляции картера и адсорбера — соответствующие каналы интегрированы в дроссельный узел.
• Снижение токсичности отработавших газов — точное дозирование воздуха необходимо для работы катализатора и лямбда-зондов.

¶Неисправности и признаки

Основные неисправности дроссельной заслонки:

• Загрязнение нагаром и масляными отложениями — продукты вентиляции картера и мелкодисперсная пыль, прошедшая воздушный фильтр, образуют на заслонке и стенках канала налёт, нарушающий герметичность закрытого положения и приводящий к нестабильному холостому ходу.
• Износ подшипников вала — приводит к люфту и подклиниванию заслонки.
• Отказ электродвигателя привода — сопровождается загоранием индикатора Check Engine, переходом двигателя в аварийный режим с ограниченными оборотами (примерно 1500 об/мин).
• Повреждение датчиков положения — вызывает рывки, провалы, затруднённый запуск.

Профилактическая чистка дроссельного узла специальными очистителями выполняется, как правило, каждые 30–60 тысяч километров пробега, хотя периодичность зависит от условий эксплуатации и конструкции системы вентиляции картера.

¶История

Первые дроссельные заслонки применялись в карбюраторных системах питания, где заслонка управляла и подачей воздуха, и подачей бензина. С переходом на распределённый впрыск в 1980–1990-е годы заслонка стала управлять только потоком воздуха. Электронный привод (Drive-by-Wire) массово внедрён на серийные автомобили в начале 2000-х годов; одним из пионеров стала компания BMW, применившая систему на моделях 1990-х годов.

Источники:

• Кисорюк В. И., Осипов А. И. Устройство автомобиля: учебник.
• Боровиков А. С., Канарёв В. Г. Конструкция и расчёт автомобилей.
• Руководства по эксплуатации современных бензиновых двигателей с электронным впрыском топлива.