Как работает дроссельная заслонка - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Подача воздуха в двигатель регулируется педалью акселератора, или, проще говоря, акселератором. Он соединен с дроссельной заслонкой или корпусом дроссельной заслонки.

Содержание

Принцип работы дроссельной заслонки

Дроссельная заслонка – это компонент топливной системы бензинового двигателя.

Его основная функция – дозировать поступление воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и регулировать образование топливной смеси.

Существует два основных метода управления дроссельной заслонкой:

механический;
электрический.

Механическая дроссельная заслонка

Принцип работы дроссельной заслонки довольно прост: она управляется непосредственно гибким стальным тросом через педаль акселератора.

Компоненты дросселя собраны в модульное целое. Он состоит из корпуса, корпуса дроссельной заслонки, установленного на поворотной оси, регулятора холостого хода и датчика положения дроссельной заслонки.

Скорость вращения двигателя регулируется регулятором, встроенным в конструкцию двигателя. Его задача – изменять количество воздуха, проходящего через дроссельную заслонку при активации навесного оборудования. Его основными компонентами являются клапан и электродвигатель.

Электрический поворотный клапан

Конструкторы добиваются нужного значения крутящего момента путем регулировки электродвигателя.

Это достигается во всех основных позициях. При этом достигается более низкий расход топлива, а также соблюдаются требования по безопасности и выбросам вредных веществ.

При неисправности датчика положения контроллер не сможет определить правильное положение дроссельной заслонки. Это приводит к следующим неисправностям:

Механизм дроссельной заслонки

Сам дроссельный клапан представляет собой круглую пластину, которая может поворачиваться на 90 градусов вокруг своей оси (от полностью закрытой до полностью открытой). Он установлен внутри корпуса и содержит привод дроссельной заслонки, регулятор холостого хода (IAC) и датчик положения дроссельной заслонки. Все эти компоненты вместе образуют блок дроссельной заслонки или узел дроссельной заслонки. Обратите внимание, что на ВАЗ-2109 с инжекторным двигателем, ВАЗ-2110 и ВАЗ-2115 в сборе используется то же самое.

Конструкция корпуса дроссельной заслонки не так проста, как может показаться на первый взгляд. Помимо прочего, он является частью системы охлаждения двигателя. В нем имеются каналы для циркуляции охлаждающей жидкости. Он также имеет патрубки, один из которых подключен к системе вентиляции картера двигателя, а другой – к системе улавливания паров бензина.

Регулятор холостого хода

Регулятор холостого хода – это электромеханическое устройство, предназначенное для поддержания определенной частоты вращения коленчатого вала при полностью закрытой дроссельной заслонке. Например, во время прогрева двигателя или во время изменения нагрузки при включении вспомогательного оборудования. Регулятор холостого хода имеет следующую конструкцию: внутри корпуса находится электрический шаговый двигатель, к которому присоединена подпружиненная коническая игла. Когда двигатель работает на холостом ходу, игла перемещается вперед-назад и регулирует площадь поперечного сечения обходного воздушного канала, через который проходит воздух при полностью закрытой дроссельной заслонке.

Дроссельной заслонкой можно управлять двумя способами:

механические, как на автомобилях ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, ВАЗ-2114;
электрический, который используется в большинстве современных автомобилей.

Механический привод

ВАЗ-2109, ВАЗ-2110 и другие устаревшие модели Волжского автомобильного завода имеют дроссельную заслонку с педалью акселератора на стальном тросе. Механический привод имеет очень простую конструкцию и низкую стоимость, поэтому он до сих пор используется во многих доступных автомобилях.

Электрический

При электрическом управлении дроссельной заслонкой нет прямой связи между дроссельной заслонкой и педалью акселератора. Принцип работы дроссельной заслонки с электрическим приводом остается тем же, но ее конструкция намного сложнее. Проще говоря, такое устройство работает следующим образом. Усилие дроссельной заслонки определяется датчиком, который передает эту информацию в блок управления двигателем, а угол открытия определяется датчиком положения дроссельной заслонки, который также передает сигналы в блок управления. Блок управления постоянно сравнивает эти значения и подает команды на электродвигатель для увеличения или уменьшения угла открытия дроссельной заслонки.

Основной отличительной особенностью дроссельной заслонки с электродвигателем является отсутствие регулятора холостого хода. Когда двигатель работает на холостом ходу, дроссельная заслонка закрыта не полностью; угол ее открытия устанавливается блоком управления в соответствии с рабочими параметрами двигателя. Электронная дроссельная заслонка, в отличие от механической, имеет не один, а два датчика положения. Если один датчик – потенциометр дроссельной заслонки – выходит из строя, электронный блок дроссельной заслонки продолжает работать.

Конструкция дросселя очень проста. Его основными компонентами являются:

Типы сборки

Как упоминалось выше, существуют различные типы дросселей. Всего существует три типа:

С механическим приводом
Электромеханическая
Электрический привод

Именно в таком порядке развивалась конструкция этого компонента системы впуска. Каждый из существующих типов имеет свои конструктивные особенности. Стоит отметить, что с развитием технологий конструкция агрегата не стала сложнее, наоборот – она стала проще, но с определенными нюансами.

Поворотный затвор с механическим управлением. Строительство, функции

Начнем с дроссельной заслонки с механическим приводом. Этот тип деталей появился с началом установки топливных форсунок в автомобилях. Его главная особенность заключается в том, что дроссельной заслонкой управляет сам водитель, используя тросовый привод, который соединяет педаль акселератора с сектором акселератора, соединенным с осью дроссельной заслонки.

Конструкция полностью основана на карбюраторной системе, за исключением того, что дроссельная заслонка является отдельным компонентом.

Конструкция дополнительно включает датчик положения (угла наклона дроссельной заслонки), регулятор холостого хода, перепускные каналы и систему подогрева.

Дроссельный узел с механическим приводом

Датчики положения дроссельной заслонки обычно встречаются во всех типах корпусов. Его задача – определить угол открытия, что позволяет электронному контроллеру инжектора определить количество воздуха, поступающего в камеры сгорания, и на основании этого отрегулировать дозу топлива.

Ранее датчик представлял собой потенциометрический датчик, в котором угол открытия определялся изменением сопротивления. Сегодня широко используются магниторезистивные датчики, которые являются более надежными, поскольку не имеют изнашиваемых контактных пар.

Датчик положения дроссельной заслонки с потенциометром

Датчик положения дроссельной заслонки в механических дросселях имеет отдельный канал, который обходит основную дроссельную заслонку. Этот канал имеет электромагнитный клапан, который корректирует поток воздуха в соответствии с условиями холостого хода двигателя.

Проектирование регулятора холостого хода

Суть его работы заключается в следующем – на холостом ходу дроссельная заслонка полностью закрыта, но для работы двигателя необходим воздух, который подается по отдельному каналу. ЭБУ определяет частоту вращения коленчатого вала и регулирует степень открытия этого канала с помощью электроклапана для поддержания заданной частоты вращения.

Байпасные каналы работают по тому же принципу, что и регулятор. Однако их функция заключается в поддержании оборотов двигателя на холостом ходу. Например, при включении системы кондиционирования воздуха нагрузка на двигатель увеличивается, что приводит к снижению числа оборотов. Если регулятор не в состоянии подать необходимое количество воздуха в двигатель, активируются байпасы.

Однако эти дополнительные каналы имеют существенный недостаток – их сечение невелико, поэтому они могут забиваться и обледеневать. Для борьбы с последней проблемой байпас подключается к системе охлаждения. Это означает, что теплоноситель циркулирует по каналам тела, нагревая их.

Компьютерная модель каналов в корпусе дроссельной заслонки

Основным недостатком механической дроссельной заслонки является неточность приготовления топливно-воздушной смеси, что влияет на экономичность и мощность двигателя. Это происходит потому, что ЭБУ не управляет дроссельной заслонкой, а только получает информацию об угле открытия. Поэтому ЭБУ не всегда успевает “приспособиться” к изменившимся условиям при внезапном изменении положения дроссельной заслонки, что приводит к перерасходу топлива.

Электромеханический дроссельный клапан

Следующим этапом в развитии дросселей стала электромеханическая модель. Механизм управления остается прежним – регулирующий клапан с тросом. Однако дополнительных каналов нет, поскольку этот механизм управления устарел. Вместо этого в конструкцию был добавлен электронный механизм частичного управления амортизаторами, управляемый ЭБУ.

Этот механизм состоит из обычного электродвигателя с редуктором, который соединен с осью амортизатора.

Это устройство работает следующим образом: когда двигатель запускается, ЭБУ рассчитывает количество подаваемого воздуха и открывает заслонку на угол, необходимый для установления холостого хода. Это означает, что в данном типе узла ЭБУ способен регулировать холостой ход двигателя. В других трансмиссиях водитель управляет дроссельной заслонкой.

Использование механизма частичного регулирования упростило конструкцию самого дросселя, но не устранило главный недостаток – ошибки в формировании смеси. Это происходит не только на холостом ходу.

Электронная дроссельная заслонка

Последний тип, электронный, все больше внедряется в автомобили. Его главная особенность – отсутствие прямого взаимодействия между педалью акселератора и осью амортизатора. Механизм управления в этой конструкции уже полностью электрический. В нем используется тот же электродвигатель с коробкой передач, которая соединена с осью и управляется ЭБУ. Однако ЭБУ отвечает за открытие амортизатора во всех режимах. В конструкцию добавлен еще один датчик – положения педали акселератора.

Компоненты электронного дросселя

Электронный блок управления использует в этом процессе не только информацию от датчиков положения дроссельной заслонки и педали акселератора. Он также учитывает сигналы от автоматической коробки передач, тормозной системы, кондиционера и круиз-контроля.

Вся информация с датчиков обрабатывается в блоке и на ее основе определяется оптимальный угол дроссельной заслонки. Другими словами, электронная система имеет полный контроль над системой впуска. Это позволило исключить ошибки при смешивании. Точное количество воздуха будет подаваться в цилиндры в каждом режиме движения.

Однако эта система не лишена недостатков. И их несколько больше, чем в двух других типах. Первый недостаток заключается в том, что дроссельная заслонка открывается электродвигателем. Любые, даже незначительные неисправности в компонентах привода приводят к сбоям в работе устройства, что влияет на функционирование двигателя. С кабельными контроллерами такой проблемы нет.

Второй недостаток более существенный, но относится в основном к бюджетным автомобилям. Все сводится к тому, что дроссельная заслонка может работать с задержкой из-за плохо разработанного программного обеспечения. Это означает, что при нажатии на педаль акселератора ЭБУ требуется некоторое время для сбора и обработки информации, после чего он посылает сигнал на двигатель привода дроссельной заслонки.

Основными причинами задержки между нажатием педали акселератора и реакцией двигателя являются более дешевые электронные компоненты и неоптимизированное программное обеспечение.

При обычных обстоятельствах этот дефект не особенно заметен, но при определенных условиях он может привести к неприятным последствиям. Например, при движении по скользкой дороге иногда возникает необходимость быстрого переключения двигателя (“игра с педалью”), т.е. в этих условиях необходим быстрый “отклик” двигателя на действия водителя. Существующая задержка в отклике дроссельной заслонки может затруднить управление автомобилем, поскольку водитель не может “почувствовать” двигатель.

Еще одной особенностью электронной дроссельной заслонки на некоторых моделях автомобилей, которую многие считают недостатком, является специальная заводская настройка дроссельной заслонки. ЭБУ имеет настройку, которая предотвращает вращение колес при запуске. Это достигается путем намеренного отказа от открытия дроссельной заслонки при запуске, в результате чего ЭБУ “душит” двигатель с помощью дроссельной заслонки. В некоторых случаях эта особенность имеет негативный эффект.

В автомобилях премиум-класса нет проблем с “отзывчивостью” системы впуска из-за нормального развития программного обеспечения. Также нередко в этих автомобилях можно установить режим работы трансмиссии по своему вкусу. Например, в режиме Sport система впуска настроена таким образом, что ЭБУ больше не “дросселирует” двигатель при запуске, позволяя автомобилю стартовать “проворно”.

Как уже говорилось, программа оказалась настолько успешной, что ее основной принцип не изменился и по сей день. Конечно, дроссельная заслонка также была улучшена, как и остальная часть автомобиля. Сегодня в автомобилях используются три типа:

Поиск и устранение неисправностей, регулировка и ремонт

1. Основное слабое место – Датчик положения дроссельной заслонки. Именно он чаще всего выходит из строя, вызывая неисправность двигателя:

Автомобиль не заводится или заводится плохо;
На холостом ходу случаются “сюрпризы”: двигатель либо работает слишком быстро, либо глохнет;
Исчезает плавность хода, появляются рывки и провалы в работе двигателя;
Динамика разгона ухудшается, тяга внезапно пропадает;
Расход топлива увеличивается;
На приборной панели загорается индикатор неисправности, а надпись “Check Engine” может загораться и гаснуть.

Однако ни один из этих симптомов не указывает непосредственно на неисправность дроссельной заслонки. Для определения причины потребуется диагностика.

2. Другая проблема, хотя и не такая неприятная, как Другая проблема – хотя и не такая неприятная, как отказ датчика – это засорение обводной линии.в. В этом случае симптомы будут связаны только с работой двигателя на холостом ходу. Плавные обороты, резкое торможение – все это может быть причиной для проверки и очистки дроссельной заслонки.

3. Третьей причиной неудач является утечка воздуха через сам корпус дроссельной заслонки или через отверстие во впускном коллекторе. В результате двигатель получает больше кислорода, чем обычно, и увеличивает обороты, когда они не нужны. Также нехорошо, если воздух в цилиндрах обходит фильтр.

Если впускной коллектор и дроссельная заслонка негерметичны или сама дроссельная заслонка не закрывается должным образом, проблема решается ее очисткой и установкой на место. Однако могут быть и другие слабые места, поэтому лучше всего обратиться в мастерскую за профессиональной помощью. Это могут быть негерметичные уплотнения инжектора, вакуумный патрубок усилителя тормозов или другие неисправности в подаче воздуха в цилиндры. Проблемы должны быть найдены и устранены.

4. И наконец. Адаптация дроссельной заслонки выключена.. Адаптация – это настройка ЭБУ для правильного соотнесения положения педали дроссельной заслонки с положением дроссельной заслонки. Сбой адаптации может произойти при отсоединении аккумулятора или ЭБУ, снятии самой дроссельной заслонки для очистки и ремонта, ее замене и т.д. Адаптацию можно провести самостоятельно, но лучше доверить это специалистам. Обслуживание недорогое, быстрое, и там трудно что-то испортить.

Работа дроссельной заслонки зависит от других компонентов системы подачи воздуха. В частности, на него влияет качество воздушного фильтра: если владелец автомобиля не соблюдает график технического обслуживания, фильтр пропускает меньше воздуха, чем необходимо, и возникают проблемы, сопровождающиеся признаками поломки.

Также важно состояние антифриза, подается ли он для подогрева регулятора холостого хода. И, конечно же, неисправности в ЭБУ могут привести к проблемам с подачей воздуха. В свою очередь, отказ дроссельной заслонки может вызвать массу неприятностей, особенно если двигатель работает на слишком богатой смеси. Заботьтесь о своем автомобиле, и он будет служить вам долго!

Дроссельная заслонка может быть очищена довольно быстро и относительно недорого на любой станции технического обслуживания. Стоимость работ может зависеть от их сложности и степени загрязнения системы.

Наиболее распространенные дефекты

Главная неисправность дроссельной заслонки вызывается потоком атмосферного воздуха через дроссель во время работы дросселя. Во время движения мелкие частицы пыли могут проходить даже через идеально работающий воздушный фильтр. Загрязнение масла может также произойти через систему вентиляции картера. Частицы пыли и масла смешиваются и образуют относительно твердый налет на впускном клапане. Со временем этот налет начнет скапливаться на краях пластины, и впускной клапан перестанет плотно закрываться. Это загрязнение дроссельной заслонки загрязнение дроссельной заслонки наиболее распространенной причиной засорения дроссельной заслонки является ремонт автомобиля.

Типичные признаки загрязненного дросселя:

Частой причиной неисправности дроссельного узла является загрязнение дроссельной заслонки.

Частота вращения холостого хода рассчитывается по эталонной матрице с использованием сигнала датчика температуры охлаждающей жидкости.

Электронная дроссельная заслонка

Электронное управление дроссельной заслонкой позволяет ECM (модулю управления двигателем) адаптировать крутящий момент двигателя к условиям движения. Это снижает расход топлива и выбросы выхлопных газов. Давайте рассмотрим, как работает электронная дроссельная заслонка, ее конструкцию и принцип действия.

Компоненты системы

Модуль управления двигателем (ECM). Он определяет мощность двигателя, необходимую водителю, на основе входных сигналов от датчиков положения педали акселератора. Он управляет электродвигателем модуля управления дроссельной заслонкой в соответствии с расчетами и другими параметрами управления двигателем (например, требованиями к тормозам, автоматической коробке передач). Основу ECM составляют функциональный компьютерный модуль и управляющий компьютерный модуль.
Модуль педали акселератора с основным и резервным датчиком положения.
Датчик выключения педали сцепления.
Датчик нажатия на педаль тормоза.
Дроссельная заслонка с электродвигателем и датчиками положения.

Принцип работы электронной педали акселератора

До появления электронной педали акселератора нажатие на педаль через систему тяг и тросов приводило во вращение ось впускной дроссельной заслонки. Следующим этапом в развитии инжекторных двигателей стал контроль угла наклона дроссельной заслонки с помощью резистивных датчиков положения. Электроника вмешивалась только на холостом ходу и при включении круиз-контроля.

В системе с электронным сцеплением нет механического соединения между клапаном и педалью. Угол наклона педали контролируется двумя типами датчиков

контактные метры. В их основе лежит потенциометр со скользящим контактом. Перемещение ползунка по дорожке сопротивления изменяет сопротивление в цепи. ЭБУ подает на датчик опорное напряжение 5 В. Изменение сопротивления приводит к падению или повышению напряжения на сигнальном проводе.

Датчики приближения. Два датчика (ИС Холла) прикреплены к корпусу. Магниты прикреплены к вращающейся оси. Перемещение магнитов приводит к изменению напряженности магнитного поля, что влияет на выходное напряжение датчика Холла.

Внутри корпуса педали всегда есть пара потенциометров, следовательно, две выходные цепи, основная и резервная. При нажатии на педаль изменяются оба выходных напряжения. ЭБУ контролирует работу датчиков на основе соотношения уровней сигналов. На приведенной ниже диаграмме показаны уровни сигналов, используемые в автомобилях Mitsubishi с системой впрыска MPI. Уровни напряжения основного и резервного датчика отличаются в 2 раза.

В некоторых системах низкий уровень на индикаторе резерва будет соответствовать высокому уровню на основном индикаторе. Поэтому, если при нажатии на педаль напряжение на одном индикаторе падает, то на другом оно должно пропорционально расти.

Дроссельная заслонка с электронным управлением

Модуль дроссельной заслонки состоит из корпуса дроссельной заслонки, дроссельной заслонки, датчиков положения и двигателя постоянного тока. Как и в случае с электронной педалью акселератора, для контроля положения дроссельной заслонки используется пара контактных или бесконтактных датчиков эффекта Холла.

Вращение от статора электродвигателя передается на ось редуктора через пластиковые шестерни. На корпусе установлен механический ограничитель хода, перед которым дроссельная заслонка полностью закрывается. В стандартном режиме дроссельная заслонка никогда не закрывается полностью, чтобы предотвратить ее заклинивание в корпусе во время прогрева. Ограничитель необходим для адаптации дроссельной заслонки, во время которой ЭБУ запоминает крайние положения открытия и закрытия дроссельной заслонки. В нормальном режиме работы дроссельная заслонка останавливается, не достигнув нижнего механического ограничителя.

Функция самодиагностики

Если нет сигнала от датчиков положения дроссельной заслонки, дроссельная заслонка перейдет в аварийное положение, и двигатель будет работать только на высоких оборотах холостого хода (примерно 1500 об/мин). На приборной панели может загореться контрольная лампа Check Engine или EPC.

Если связь с датчиками потеряна или есть какие-либо отклонения в показаниях датчиков, соответствующий код неисправности будет сохранен в энергонезависимой памяти. Неисправности могут быть считаны через разъем OBD-II с помощью мультимастера или специализированного сканера. В случае замены, ремонта, требующего снятия модуля дроссельной заслонки или очистки устройства, необходимо отрегулировать дроссельную заслонку.

Управление холостым ходом

Система дроссельной заслонки с электронным управлением не имеет регулятора холостого хода (IAC). Эту функцию выполняет двигатель дроссельной заслонки. Поворачивая дроссельную заслонку на определенную величину, ЭБУ дозирует воздух для поддержания холостого хода. Повышенные обороты холостого хода во время прогрева, а также повышенная нагрузка на двигатель (кондиционер, фары и другие потребители энергии) также компенсируются открытием дроссельной заслонки.

Базовая частота вращения холостого хода рассчитывается по эталонной матрице на основе сигнала датчика температуры.

Неисправности

Загрязнение входящего воздуха
Неисправные датчики положения. Постоянное движение ползуна приводит к истиранию резистивного слоя в местах контакта с рельсом. Обычно неисправность начинает проявляться в зоне частичной нагрузки. Плохой контакт также возможен из-за ослабления давления ползуна, образования отложений на дорожке сопротивления. Бесконтактные датчики Холла не имеют такой возможности и выходят из строя гораздо реже.
Сколы, проскальзывание зубьев на пластмассовых шестернях. Возникает при длительной эксплуатации автомобиля с загрязненной дроссельной заслонкой, когда двигателю приходится прилагать больше усилий для ее перемещения.
Забор воздуха на креплении оси дроссельной заслонки в корпусе модуля.
Изношенные щетки, коллектор двигателя.

Также не забывайте о стандартных проблемах с проводкой, окислении штекеров питания.

Читайте далее: