Коллектор в автомобиле что это

Что такое впускной коллектор (принцип работы, неисправности)

Впускной коллектор — узел двигателя внутреннего сгорания, отвечающий за подачу топливовоздушной смеси в цилиндры. Подобные узлы есть на всех типах ДВС.

Впускной коллектор — это не просто трубы, по которым подается топливовоздушная смесь, он имеет особую форму, сечение, длину, объем. Все дело в том, что смесь топлива и воздуха должна равномерно поступать во все цилиндры двигателя во всех режимах его работы.

Современные впускные коллекторы — это высокотехнологичные изделия, которые обеспечивают стабильную работу двигателей, повышая его характеристики. От исполнения впускного коллектора зависит конечная мощность и динамика вашего автомобиля.

Во время движения поршней вниз образуется эффект разряжения: поток смеси в коллекторе упирается в закрытый впускной клапан в такт двигателю. С ростом оборотов смесь во впускном коллекторе отражается от препятствий и начинает совершать «колебательные движения». После образования таких движений, поток смеси движется на большей скорости. В определенных условиях такие колебания становятся резонансными, в результате чего смесь поступает в цилиндры с большим давлением (процесс называется резонансный наддув).

Правильно спроектированный коллектор обеспечивает лучшую вентиляцию цилиндров. Это происходит благодаря разности давлений во впускном и выпускном тракте. Клапаны на впуск и выброс газов имеют определенный шаг опережения такта двигателя. Необходимо, чтобы клапан был максимально открыт или закрыт в оптимальный момент, то есть за один цикл работы цилиндра на долю секунды оба клапана приоткрыты. Давление на впуске становится немного выше, чем на выпуске (где уже произошел выброс газов). Таким образом достигается более эффективная продувка камеры сгорания.

Зачем в машине нужен впускной коллектор

За впускным коллектором числится много задач, но основная — это подача воздуха (большое количество воздуха).

Если говорить на техническом языке, то он отвечает за:

• Подачу потока воздуха, участвующего в приготовлении топливной смеси с соблюдением соотношений, заданных инженерами;
• Равномерное распределение воздуха в цилиндры;
• Использование вакуума ВУТ для усиления усилий в тормозной системе;
• Работу системы вентиляции картерных газов (ВКГ);
• Контроль оборотов силового агрегата на холостом ходу за счет работы дросселя.

Для каждого силового агрегата разрабатывается свой впускной коллектор, геометрия которого будет оптимально подобрана под архитектуру двигателя.

Основные признаки загрязнения

Термолента на глушитель, выпускной коллектор

Рекомендуется периодически проводить чистку внутренней поверхности. Это связано с тем, что избежать образования сажи на поверхности практически невозможно, при длительной эксплуатации автомобиля коллектор покрывается слоем сажи толщиной в несколько миллиметров. Некоторые признаки также могут указывать на необходимость в проведении чистки:

1. Весь образующийся нагар остается внутри конструкции и со временем накапливается, снижая пропускную способность.
2. Существенно увеличивается показатель расхода топлива. Для того чтобы расход находился в пределе нормы, горючая смесь должна состоять из определенного количества топлива и воздуха. Кроме этого, неправильно обогащенная смесь снижает основные показатели работы ДВС.
3. Снижается мощность, и теряется динамика разгона. Определить падение мощности двигателя довольно сложно, так как это происходит постепенно. Лишь при диагностике транспортного средства можно определить показатель мощности.
4. На низких оборотах может появиться вибрация и тряска. Из-за снижения пропускной способности повышается давление, которое и приводит к вибрации.
5. Автомобиль плохо держит холостой ход, обороты падают. Часто встречается ситуация, когда на холостом ходу двигатель практически полностью глохнет. Это происходит также при плохом обогащении топливной смеси.
6. В некоторых случаях загрязняющие вещества кристаллизуются, откалываются и попадают на клапан. Загрязнение клапанов усложняет их ход, появляются сильный стук и шум. Накапливающаяся масса на клапанах усложняет их ход.

Сильное загрязнение впускной системы происходит по причине высокого потребления масла при повреждении цилиндропоршневой группы. Это еще в большей степени усугубляет сложившуюся ситуацию, двигатель окончательно теряет свои качества.

Устройство

Хотя со стороны впускной коллектор кажется лишь трубопроводом специфической формы, на деле над его геометрией работает целая команда инженеров, рассчитывая сечение, длину и объем.

Плюс к этому в его состав входят:

• Дроссельная заслонка;
• Приточная камера;
• Воздушный фильтр;
• Впускной клапан;
• Камера нагнетания.

Для двигателей с распределенным впрыском топлива, во впускной коллектор дополнительно устанавливают инжекторы, из-за чего смешение топливных и воздушных масс происходит прямо в камере нагнетания.

Сам трубопровод может объединять от 2 до 12 каналов, в зависимости от количества цилиндров в блоке двигателя. При этом для 4-цилиндрового мотора иногда используется коллектор с тремя трубами.

Также стоит отметить, что большинство современных впускных коллекторов последние 5 лет изготавливают из специального высокотемпературного пластика, тогда как выпускной коллектор все еще может быть выполнен только из металла.

Впускной клапан

Холодный впуск: плюсы и минусы
Впускной клапан газораспределительного механизма открывает доступ в цилиндр топливо-воздушной смеси и прекращает доступ перед началом такта сжатия. В случае с дизельным двигателем клапан пропускает в камеру сгорания только воздух.

При обрыве ремня ГРМ впускные клапана «зависают», так как распредвал перестает вращаться. Тарелки клапанов, оказавшихся открытыми, ударяются о поверхность цилиндра

Клапана располагаются под углом от 30 до 45 градусов относительно вертикальной оси. Тарелка впускного клапана больше, чем у выпускного. Разница обусловлена тем, что в момент открытия впускного клапана в камере сгорания образуется разрежение, а в момент выпуска — повышенное давление. Сила разрежения ниже силы давления, поэтому для впуска требуются клапана с большей поверхностью головки, чтобы обеспечить пропускание необходимого объема топливо-воздушной смеси.

Принцип работы

Впускной коллектор подключается к системе подачи воздуха. Широкой частью, где располагаются трубы, он крепится непосредственно к головке блока цилиндров.

После чего, через систему забора, воздушные массы попадают в приточную камеру, где температура подачи воздуха может доходить до 120 градусов.

Дальше воздух проходит через фильтр и впускной патрубок, откуда через дроссельные заслонки попадает в камеру нагнетания, а оттуда уже через впускные трубы воздушные массы направляются прямиком в цилиндры.

Это интересно: Что надо знать об углах установки колес автомобиля

Дроссель или попросту заслонка, регулирует сечение трубопровода, тем самым контролируя обороты и мощность двигателя.

Изменение геометрии впускного коллектора

Как уже упоминалось, под каждый двигатель подбирается своя геометрия впускного коллектора. Это позволяет варьировать обороты и улучшать или ухудшать процесс сгорания топлива.

Во всех случаях, изменение геометрии оборачивается изменением скорости воздушного потока.

Вариантов изменения геометрии, как несложно догадаться, всего три:

• Уменьшить или увеличить длину труб;
• Сузить или расширить сечение труб;
• Комбинированный подход.

Так как «играть» длинной труб, зачастую, не представляется возможным, обычно выбирают второй вариант — изменение сечения. Для этого используют специальные заслонки, которые регулируют потоки воздуха иначе, чем заводской механизм.

В автомобилях премиального сегмента присутствует комбинированная система изменения геометрии впускного коллектора.

Это как раз те случаи, когда производитель предлагает разные варианты режимов движения, вроде Comfort, Dinamic и пр. На изменение характеристик мотора отчасти влияет именно работа заслонок впускного коллектора.

Тюнинг

Тюнинг и изменение геометрии — это разные вещи. Когда говорят о доработке впускного коллектора, обычно подразумевается увеличение поступающего объема воздуха и снижение сопротивления на его пути.

Для этого предусмотрены такие процедуры, как:

• Замена воздушного фильтра на фильтр нулевого сопротивления. Благодаря макроскопическим отверстиям у последнего, воздух меньше задерживается и, соответственно, увеличивается скорость и объем прохождения;
• Увеличение дроссельного патрубка. Также преследует целью увеличение проходимости воздуха. Обычно для этого устанавливают заслонку с другого двигателя, который мощнее исходника;
• Установка спортивного ресивера. Короткие трубки большего сечения при правильной настройке позволяют снизить пульсацию воздушных масс, что позволяет двигателю быстрее набирать обороты.

Также есть такой вариант тюнинга, когда впускной коллектор убирают полностью, а вместо него устанавливают короткие трубки, настроенные на высокие обороты. Такой вариант предусматривается только для атмосферных моторов и называется многодроссельным впуском (то есть на каждый цилиндр по сути предусмотрен свой коллектор).

Кстати, какие-либо изменения в системе впуска обычно влекут за собой модернизацию выпускного коллектора, распредвала и прошивку электронного блока управления.

Неисправности

Как и любая другая механическая деталь, впускной коллектор подвержен поломкам. Учитывая простоту конструкции, вариантов неисправностей не так много.

• Нарушение герметичности. Вибрации, давление и высокие температуры со временем уничтожают уплотнители. Разгерметизация влияет на качество топливной смети, потерю тяги и оборотов. Проблема решается заменой прокладок, после чего работа двигателя должна нормализоваться;
• Загрязнение коллектора. Налет скапливается на стенках, постепенно уменьшая сечение проходящих воздушных масс. Требуется разборка и чистка трубок, дросселя и камеры нагнетания;
• Механические повреждения. Если коллектор изготовлен из пластика, тот тут только замена. Если из алюминия и повреждения невелики, поможет аргонодуговая сварка;
• Чрезмерная температура в коллекторе. Причин масса и искать их нужно в системе охлаждения, засоренном радиаторе, испорченном датчике, ошибке ЭБУ. Также высокая температура бывает из-за банальной жары на улице;
• «Хлопки». При формировании топливной смеси, система должна быть герметична. Если есть нарушения в системе зажигания, механизме газорапределения, проблемы в камере образования топливной смеси или нарушена герметичность самого впускного коллектора, можно услышать те самые хлопки. Искать причины стоит во всех вышеперечисленных местах.

В последнем случае, конечно, проще положиться на ошибки, о которых сообщает ЭБУ или записаться на комплексную диагностику в сервисе.

Что такое выпускной коллектор и с чем его используют.

Схематичное изображение устройства выпускного коллектора.

Выпускной коллектор – один из важнейших элементов выхлопного узла транспортного средства, который нужен для выкачивания сгоревших газов из ДВС. В данном процессе усиливающиеся всплески в процессе выхлопа содействуют в обработке продувания и камеры, где происходит сгорание.

Зачастую этот узел производят из чугунных сплавов. Одной из сторон устройство прикрепляется к катализатору или глушителю (при условии, что в конструкции не применяется катализатор), а другой стороной – к двигателю.

Это местоположение узла воздействует с отрицательной стороны работе самого коллектора, по причине того, что степень накала элемента может достигать 1000 градусов по Цельсию. От такой высокой температуры зачастую портится прокладка этого элемента. Тогда, когда двигатель внутреннего сгорания перестает работать, то неизбежно выпадает конденсат в коллекторе. И поэтому коррозия – это первая из причин поломки данного узла.

Механизм работы выпускного коллектора.

Коллектор выпуска со схемой – 4-2-1 даёт прирост в мощности от 5 до 7 процентов.

Само перемещение выхлопных газов – это волновая процедура. В момент, когда происходит открывание клапана выпуска из места сгорания отработанные газы под высокими давлениями переходят в коллектор выпуска.

В данном случае разница между давлениями на данных областях приведёт к созданию волн, которые могут быть отражены (хоть от того же катализатора) и направляются назад к цилиндру, соприкасается с ним в миг следующего цикла выпуска.

Данный быстрый выпуск сгоревших продуктов приведет в последствии к созданию в цилиндрах разряда, который, в свою очередь, улучшает очистку самих цилиндров и мгновенному заполнению их свежими порциями горючки. Распространение волн происходит на скоростях, сопоставимых со скоростью выхода из цилиндра, а это значит, что создающаяся процедура создается в элементе в обширном диапазоне. Поэтому, если увеличивается работа ДВС, то ускоряются выводы газа из цилиндра, а также скорость волн.

Усиление мощностей транспортного средства за счет выводного коллектора-паука.

Маленького паук – 4-1 (четыре трубки на выходе смыкаются в одну). Этот выпускной коллектор-паук завышает мощность .

На выхлопной коллектор ложится огромная роль, в связи с общей утерей мощности транспортным средством. Для того, чтобы этого не происходило как в спортивных, так и в улучшенных апгрейдом машинах создают все условия для того, чтобы каждый цилиндр работал в равной степени хорошо. При этой процедуре выпуск коллекторных труб делается индивидуально для всех цилиндров и равными по длине.

Данная модификация получила название паук и имеет отличия от стандартных:

• по форме;
• отличием в окнах;
• порядком присоединения приемных трубок.

По видам выпускных пауков различают как большие, так и маленькие. Формулировка для маленького паука – 4-1 (четыре трубки на выходе смыкаются в одну). Этот выпускной коллектор-паук завышает мощность автомобилей – больше чем шесть тысяч оборот в минуту.

Коллектор выпуска со схемой – 4-2-1 (четыре трубы проходят между собой сперва соединения, а потом переходят в одну) имеет отношение к большим паукам и замечательно вписывается в любительскую модернизацию транспортного средства. Насколько качественно присоединены трубки – за это отвечает специальная прокладка. Данный паук придаст прироста в мощности от 5 до 7 процентов.

При использовании прямой системы могут быть трубы буферного характера, которые имеют больший диаметр. Также данная схема паука оснащается резонатором, который имеет уменьшенное сопротивление. Зачастую вместо жёсткого соединения могут применить и применяют так называемые «гофры» или сильфоны. Они хоть и не способны создать дополнительные резонансы, но могут прослужить недолговечно. Он может быть применен по схеме – 4-2-2 при модернизации транспортного средства.