Дроссельная заслонка двигателя

Дроссельная заслонка, дроссель, дроссельный клапан (нем. Drossel) — устройство, проходное сечение которого значительно меньше сечения подводящего трубопровода. Дроссель регулирует расход и изменяет другие параметры рабочего тела, протекающего в замкнутом канале.

Описание

Одним из видов дросселя является карбюраторная дроссельная заслонка, регулирующая поступление воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Рабочий орган представляет собой пластину, закрепленную на вращающейся оси, помещенную в трубу, в которой протекает регулируемая среда. В просторечии всегда именовалась «газ». В автомобилях управление дросселем производится с места водителя, причём в некоторых случаях (как правило, в автомобилях с карбюраторным двигателем) предусматривается двойная система привода: от руки рычажком или кнопкой (обычно именуется «ручной газ») и от ноги педалью (собственно, «педаль газа»).

Их обычно (например, в ГАЗ21) связывают между собой так, что при нажатии водителем на педаль кнопка ручного управления остаётся неподвижной, а при вытягивании кнопки ручного управления педаль опускается. Дальнейшее открывание дросселя можно производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением, если таковое имеется. При закрывании воздушной заслонки карбюратора (обычно именуется «подсос», пользуются при запуске холодного двигателя) дроссельная заслонка приоткрывается.

При использовании системы электронного впрыска управление дросселем на холостых оборотах осуществляет шаговый электромотор либо подача воздуха производится клапаном холостого хода (КХХ), поэтому на современных автомобилях рычаг или кнопку «подсоса» можно встретить крайне редко. Для увеличения подачи воздуха в непрогретый бензиновый двигатель также может применяться т. н. «прогревочный» клапан.

Дроссельная заслонка с механическим приводом

Механический привод дроссельной заслонки в настоящее время применяется на большинстве бюджетных машин. Привод предполагает связь педали газа и дроссельной заслонки с помощью металлического троса.

Элементы дроссельной заслонки объединены в отдельный блок, который включает корпус, дроссельную заслонку на валу, датчик положения дроссельной заслонки, регулятор холостого хода.

Корпус дроссельной заслонки включен в систему охлаждения двигателя. В нем также выполнены патрубки, обеспечивающие работу системы вентиляции картера и системы улавливания паров бензина.

Регулятор холостого хода поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала двигателя при закрытой дроссельной заслонке во время пуска, прогрева и при изменении нагрузки во время включения дополнительного оборудования. Он состоит из шагового электродвигателя и соединенного с ним клапана, которые изменяют количество воздуха, поступающего во впускную систему в обход дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка с электрическим приводом

На современных автомобилях механический привод дроссельной заслонки заменен на электрический привод с электронным управлением, что позволяет достичь оптимальной величины крутящего момента на всех режимах работы двигателя. При этом обеспечивается снижение расхода топлива, выполнение экологических требований, безопасность движения.

Отличительными особенностями дроссельной заслонки с электрическим приводом являются:

• отсутствие механической связи между педалью акселератора и дроссельной заслонкой;
• регулирование холостого хода путем перемещения дроссельной заслонки.

Так как между педалью газа и дроссельной заслонкой нет жесткой связи, используется электронная система управления дроссельной заслонкой. Электроника в управлении дроссельной заслонкой позволяет влиять на величину крутящего момента двигателя, даже если водитель не воздействует на педаль газа. Система включает входные датчики, блок управления двигателем и исполнительное устройство.

Помимо датчика положения дроссельной заслонки в системе управления используется датчик положения педали акселератора, выключатель положения педали сцепления, выключатель положения педали тормоза.

В работе системы управления дроссельной заслонкой также используются сигналы от автоматической коробки передач, тормозной системы, климатической установки, системы круиз-контроля.

Блок управления двигателем воспринимает сигналы от датчиков и преобразует их в управляющие воздействия на модуль дроссельной заслонки.

Модуль дроссельной заслонки состоит из корпуса, собственно дроссельной заслонки, электродвигателя, редуктора, возвратного пружинного механизма и датчиков положения дроссельной заслонки.

Для повышения надежности в модуле устанавливается два датчика положения дроссельной заслонки. В качестве датчиков используются потенциометры со скользящим контактом или бесконтактные магниторезистивные датчики. Графики изменения выходных сигналов датчиков направлены навстречу друг другу, что позволяет их различать блоку управления двигателем.

В конструкции модуля предусмотрено аварийное положение дроссельной заслонки при неисправности привода, которое осуществляется с помощью возвратного пружинного механизма. Неисправный модуль дроссельной заслонки заменяется в сборе.

Датчик положения дроссельной заслонки

Чувствительный элемент датчика положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометр, ось которого жёстко связана с осью дроссельной заслонки. На питающие выводы потенциометра подается опорное напряжение +5 V и «масса», а подвижный контакт датчика является сигнальным. Выходной сигнал датчика положения дроссельной заслонки является одним из базовых для расчёта блоком управления двигателем необходимого количества топлива, для определения текущего режима работы двигателя и для расчёта оптимального угла опережения зажигания. Например, в режиме пуска двигателя количество подаваемого топлива рассчитывается по температуре двигателя, по степени открытия дроссельной заслонки и по фактической частоте вращения коленвала.

На работающем двигателе при закрытой дроссельной заслонке блок управления двигателем переходит в режим стабилизации частоты вращения коленчатого вала двигателя — режим поддержания холостого хода. Заданная частота вращения коленвала при этом зависит от температуры охлаждающей жидкости, от нагрузки на двигатель и от скорости движения автомобиля и регулируется путём изменения степени открытия регулятора холостого хода и изменения угла опережения зажигания.

Для устранения «провала» запаздывания набора оборотов в момент резкого открытия дроссельной заслонки, блок управления двигателем кратковременно подает дополнительную порцию топлива. Если дроссельная заслонка открыта более чем на ~70 %, блок управления двигателем переходит в режим полной нагрузки, обеспечивая максимальную мощность двигателя путём приготовления несколько обогащённой топливовоздушной смеси. Когда при движении автомобиля дроссельная заслонка резко закрывается, блок управления двигателем активирует режим принудительного холостого хода (или режим торможения двигателем) путём полного прекращения подачи топлива до тех пор, пока обороты двигателя не снизятся до определенной величины.

Остальные относительно стационарные положения дроссельной заслонки между режимом «поддержки холостого хода» и «полной нагрузки», называются режимом «частичной нагрузки» двигателя. В этом режиме блок управления двигателем поддерживает оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси близкой к 1:14,7, за счет использования сигнала обратной связи от кислородных датчиков.

Проверка выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки

Диагностика датчика положения дроссельной заслонки потенциометрического типа заключается в проверке соответствия выходного напряжения датчика фактическому положению дроссельной заслонки во всём диапазоне её возможных положений. Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов № 14 USB Autoscope II, чёрный зажим типа «крокодил» осциллографического щупа должен быть подсоединён к «массе» двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика.