Что такое впускной коллектор двигателя

6 августа 2019 0 Автор

Автомобиль содержит в себе множество элементов, необходимых для его функционирования. Одним из таких является впускной коллектор двигателя, являющийся важной частью системы впуска, так как формирует воздушно-топливную смесь.

Назначение впускного коллектора

Основное назначение данного элемента автомобиля – создание равномерной смеси из топлива и воздуха, поступающей в цилиндры. Это позволяет распределить нагрузку на двигатель, добившись максимальной оптимизации производительности. Впускной коллектор крепится непосредственно к двигателю внутреннего сгорания с одной стороны, а с другой – к выхлопной трубе.

Впускной коллектор крайне важен для формирования воздушно-топливной смеси. Именно в таком виде расход топлива наиболее эффективен, что не только повышает производительность автомобиля, но и снижает расход. Коллектор выполняет еще одну функцию — равномерное распределение полученной смеси по цилиндрам двигателя. Это позволяет рассредоточить нагрузку между всеми частями двигателя, снижая их износ и повышая производительность.

Хотя автомобиль может работать и без коллектора, этот элемент существенно повышает производительность и снижает износ двигателя. Поэтому важно учитывать его состояние и периодически очищать от засоров и грязи. Игнорирование этого факта чревато ухудшением работы автомобиля.

Есть еще одна функция впускного коллектора – формирование энергии для других компонентов автомобиля. В процессе работы создается вакуум, который используется как источник силы для усилителя тормозов, стеклоочистителей и многих других элементов. Поэтому нарушение работы вторичных систем также может быть признаком поломки коллектора.

Конструкция впускного коллектора

Впускной коллектор – это система трубок и заслонок, объединенных одним резервуаром. Хотя базовая конструкция проста, в современных автомобилях она оснащена массой элементов, повышающих эффективность работы двигателя.

Среди основных составляющих конструкции стоит отметить:

  • ресивер;
  • отводящие трубки;
  • заслонки;
  • форсунки;
  • датчик давления и температуры;
  • вал переключения;
  • вакуумный элемент;
  • тандемный насос.

Эти элементы необходимы для нормального функционирования механизма. Нередко в процессе участвует блок управления, который принимает данные с датчика и на их основе координирует работу форсунок.

Важно учесть, что каждый канал впуска, по которому смесь идет в цилиндры, имеет свои участки смешивания и наполнения. Это обеспечивает равномерное распределение смеси без дополнительных инструментов дозирования.

Принцип работы

Принцип действия впускного коллектора довольно прост и заключается в формировании и распределении воздушно-топливной смеси. В процессе работы в него поступает топливо и воздух, смешиваемые в потоке. При этом важны технические характеристики смеси, за чем следит специальный датчик. Он фиксирует температуру и давление, а блок управления высчитывает из этого необходимые данные.

На основе полученных данных регулируется управление форсунок. В дальнейшем смесь переходит во второй сектор коллектора, где проводится распределение по цилиндрам.

Попадание смеси в цилиндры проводится на первом такте, если двигатель работает на четырехтактном процессе. Она всасывается в цилиндры через клапаны, после чего проход блокируется до следующего первого такта. Впускной коллектор обеспечивает необходимое количество воздуха на начало каждого такта, что и обеспечивает эффективную работу системы.

Для правильной работы впускного коллектора он должен иметь строго определенную форму и емкость. Эти параметры определяются на стадии разработки, чтобы эффективно работало на всех двигателях.

Форма патрубков коллектора

Так как в конструкции необходимо соблюдать точность, особенное внимание уделяется патрубкам. Каналы должны соответствовать точным параметрам длины и формы, в них недопустимы различные искривления и углы. Причин для этого несколько:

  • оседание топлива на стенках;
  • резонанс Гельмгольца;
  • расчет давления для работы системы.
Читайте также:  Бачок гур уаз патриот

Первая причина проста, ведь топливо при острых углах и выступах будет лишь оседать на них. Это в будущем может привести к засорам и сужению канала, поэтому важно избегать таких недостатков.

Вторая причина – частая проблема у конструкторов. Резонансом Гельмгольца называется противодействие воздушного потока. Когда впускной клапан открывается, то смесь движется по патрубкам к цилиндру. В момент его закрытия поток прекращается, но инерция не исчезает. В результате смесь давит на клапан, формируя высокое давление в данной области. Этим же давлением она выталкивается назад, создавая противодействие при следующем впуске. В результате технические характеристики коллектора существенно ухудшаются, а многие элементы подвергаются повышенному износу.

Последняя же причина – расчет давления для работы системы. Если длина патрубков будет излишне велика, то системе придется возмещать давление в этой области для нормального движения топлива, что приводит к дополнительному износу системы.

Ремонт впускного коллектора

Хотя поломка данного элемента происходит достаточно редко, его ремонт является головной болью автомобилистов. Причиной тому – неоднозначность диагностики поломки, ведь зачастую все грешат на двигатель. Среди признаков поломки коллектора стоит отметить:

  • существенное снижение мощности;
  • увеличение расхода топлива;
  • аритмичность работы системы.

Но в некоторых случаях могут быть индивидуальные признаки, что важно учитывать. Лучше проводить комплексную диагностику в автосервисе, что даст более точный результат поломки.

Зачастую в коллекторе выходят из строя его заслонки. Кроме того, возможна поломка клапана управления. Если же наблюдается шум и треск в системе, то причиной этому является отсоединение трубки от завихрителя. Однако разбираться в этом стоит по факту.

При ремонте для начала стоит разобрать данные с датчика коллектора. Он позволит убедиться в поломке элемента и даже определить ее причину. Далее необходимо снимать устройство, что делается в несколько шагов.

  1. Снижается давление в системе посредством отключения топливного насоса.
  2. Отключается аккумулятор и снимается декоративный кожух.
  3. Снимается воздушный фильтр.
  4. Отсоединяется дроссельный узел.
  5. Снимается сам впускной коллектор.

После чего начинается непосредственный ремонт устройства. Важно отметить, что некоторые детали не могут быть отремонтированы. Среди них особенно проблемные заслонки и клапан управления, при их поломке необходимо приобретать новую деталь.

Нередко выходит из строя сам датчик. Если он работает некорректно, то блок управления неправильно высчитывает параметры, что приводить к плохому формированию воздушно-топливной смеси. Это нужно учитывать, поэтому при поломке важно не затягивать, и заменить деталь, иначе можно повредить двигатель. Быстрое устранение неполадок относится ко всем дефектам впускного коллектора.

Ремонт достаточно сложен, могут возникнуть проблемы при его снятии и замене определенных элементов. Важно проверить все соединения на изоляцию, чтобы не возникало утечек давления. Также стоит следить за клапанами, чтобы они не блокировали поток смеси.

Впускной коллектор – важный элемент, который существенно повышает эффективность работы двигателя. Он имеет достаточно сложную конструкцию, но его принцип действия прост. В коллекторе важны все составляющие, а также размер и форма элементов, что обеспечивает эффективность работы устройства.

А для лучшего понимания конструкции впускного коллектора рекомендуется посмотреть это видео:

Здесь описаны все нюансы производства данного устройства, что позволит увидеть конструкцию и назначение его отдельных элементов, что особенно поможет в ремонте тем, кто ранее не сталкивался с подобными задачами.

Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала. По этой причине классическая конструкция обеспечивает корректное наполнение цилиндров лишь в ограниченном диапазоне оборотов двигателя. Чтобы обеспечить поступление достаточного количества воздуха в камеру сгорания при любой величине оборотов, применяется система изменения геометрии впускного коллектора.

Читайте также:  Гидрокомпенсаторы лада приора 16 клапанов цена

Принцип действия коллекторов с изменяемой геометрией

Преобразование впускного коллектора на практике может быть реализовано двумя методами: изменением площади сечения и изменением его длины. Эти методы могут применяться по отдельности или в комплексе.

Особенности впускного коллектора с изменяемой длиной

Технология изменения длины впускного коллектора применяется для автомобилей с двигателями, работающими как на бензине, так и на дизеле, за исключением систем с наддувом. Принцип работы такой конструкции состоит в следующем:

  • При низкой нагрузке на двигатель воздух проходит по длинному пути.
  • При высоких оборотах двигателя — по короткому.
  • Изменение режима работы осуществляется ЭБУ двигателя посредством привода, который переключает клапан между двумя ветками коллектора.

Работа впускного коллектора с переменной длиной основана на получении эффекта резонансного наддува. Он обеспечивает интенсивное нагнетание воздуха в камеру сгорания. Происходит это следующим образом:

  • После закрытия всех впускных клапанов в коллекторе остается некоторое количество воздуха.
  • В трубопроводе коллектора возникают колебания остатков воздуха, пропорциональные длине впускного коллектора и частоте оборотов двигателя.
  • Когда эти колебания достигают резонанса, возникает высокое давление.
  • При открытии впускного клапана осуществляется нагнетание.

Для двигателей, имеющих наддув, этот вид впускных коллекторов не применяется в силу отсутствия необходимости создания резонансного наддува. Нагнетание воздуха в таких системах выполняется принудительно предустановленным турбокомпрессором.

Особенности впускного коллектора с переменным сечением

В автомобилестроении изменение сечения впускного коллектора применяется на автомобилях, оснащенных двигателями, работающими как на бензине, так и на дизеле, в том числе для систем, оснащенных наддувом. Чем меньше сечение трубопровода, по которому подается воздух, тем выше скорость потока, а следовательно, и смешение воздуха и топлива. В такой системе каждый цилиндр имеет два впускных канала, оснащенных собственными впускными клапанами. Один из пары каналов имеет заслонку. Привод такой системы изменения геометрии впускного коллектора осуществляется электродвигателем или вакуумным регулятором. Принцип действия конструкции представляет собой следующий процесс:

  • Когда двигатель работает на малых оборотах, заслонки находятся в закрытом положении.
  • При открытии впускного клапана топливовоздушная смесь (воздух) поступает в цилиндр только по одному каналу.
  • При подаче через один канал воздушный поток входит в камеру по спирали, обеспечивая лучшее смешение с топливом.
  • Когда двигатель работает на высоких оборотах, заслонки открываются, топливовоздушная смесь (воздух) поступает по двум каналам, что обеспечивает увеличение мощности мотора.

Системы изменения геометрии у различных производителей

В мировом автомобилестроении систему изменения геометрии впускного коллектора используют многие производители, которые обозначают технологию собственным уникальным наименованием. Так конструкции с переключением длины впускного коллектора могут обозначаться как:

  • Dual-Stage Intake в автомобилях марки Ford;
  • Differential Variable Air Intake для автомобилей марки BMW;
  • VICS или VRIS в авто марки Mazda.

В свою очередь, механизм изменения сечения впускного коллектора может маркироваться как:

  • IMRC или CMCV в автомобилях Ford;
  • Twin Port для машин Opel;
  • Variable Intake System в японских авто Toyota;
  • Variable Induction System для марки Volvo.

Применение системы изменения геометрии, независимо от того, варьируется ли длина впускного коллектора или сечение позволяет повысить мощность автомобиля, делает его более экономичным и обеспечивает снижение концентрации токсичных компонентов в выхлопных газах.

Приступаем к детальному изучению системы выпуска отработавших газов, и в первую очередь рассмотрим выпускной коллектор .

Этот элемент первым принимает на себя удар от вырывающихся из цилиндров раскалённых выхлопных газов.

Для чего нужен и как устроен выпускной коллектор

Как мы уже сказали, выпускной коллектор, является первой деталью выпускной системы автомобиля и непосредственно подсоединён к двигателю.

На первый взгляд, может показаться, что его роль достаточно проста – собирать то, что остаётся от топлива из камер сгорания цилиндров мотора, и передавать это дальше по системе.

Читайте также:  Сколько весит кузов жигули

Но если вникнуть в вопрос глубже, то окажется, что от выпускного коллектора зависят и параметры силового агрегата – мощность и крутящий момент.

Конструктивно элемент очень прост. Представляет он собой несколько труб (по одной на каждый цилиндр), которые с одного конца подсоединены к двигателю, а с другого сходятся в одну большую трубу.

Более никаких деталей в выпускном коллекторе вы не найдёте.

Изготавливается он из жаропрочных сплавов, например, чугун или специальная сталь. В редких случаях даже из керамики.

Дело в том, что условия, с которыми сталкивается выпускной коллектор, нельзя назвать дружелюбными – температура узла из-за раскалённых газов может достигать 900 – 1300 градусов. Настоящий ад.

Поэтому бытует мнение, что элемент может прогореть, но на самом деле такое практически никогда не случается – по сути, данную деталь выхлопной системы можно назвать вечной.

Инженерные вариации на тему коллекторов

Несмотря на свою простоту, выпускной коллектор имеет разновидности, появление которых обусловлено физикой оборота газов по трубам.

Из-за этого разработчикам приходится идти на компромиссы, и о них мы обязательно поговорим. Но сперва разновидности.

Встречаются такие типы коллекторов:

В первом случае конструкция получается очень дешёвой.

Главной её особенностью являются короткие выпускные патрубки и общая камера сбора. Честно говоря, цельные коллекторы крайне неэффективны для отвода отработавших газов.

Всему виной короткие трубки, из-за которых велико влияние импульсов газа на соседние цилиндры.

В результате мы имеем неудовлетворительную продувку камер сгорания, а это отражается на многих факторах, включая и параметры двигателя.

Для того чтобы мотор работал с максимальной эффективностью, были разработаны трубчатые выпускные системы.

Именно они наиболее часто встречаются под капотами современных автомобилей.

Представляют они собой выпускные трубы, идущие от цилиндров и сходящиеся в одну (или иногда сначала в несколько, а потом уж в одну).

Разрабатывая их, инженерам есть с чем повозиться, так как от длины выпускных труб и их диаметра зависит отдача мотора на разных оборотах.

Так, к примеру, если мы возьмём короткие трубки, то они, благодаря резонансному эффекту будут наилучшим образом продувать камеры сгорания на высоких оборотах.

Но тогда возрастёт взаимное влияние цилиндров друг на друга.

Длинные выпускные трубы, в свою очередь, хороши на малых оборотах.

Аналогичная история и с диаметром – малый диаметр труб оптимален, с точки зрения скорости отвода газов на малых и средних оборотах.

Но оказывает они испытывают большое сопротивление на высоких оборотах, из-за чего мощность мотора падает. С бОльшим диаметром выхлопных труб всё наоборот.

Таким образом, инженерам приходится лавировать и искать компромиссы, о которых мы не зря упомянули ранее.

О тюнинге вместо эпилога…

Вспоминая о выпускном коллекторе, нельзя обойти тему тюнинга, ведь эта деталь довольно часто оказывается в списке тех, подлежащих доработкам.

Как правило, на рынке можно найти разные конфигурации этого элемента под определённую модель.

Выпускные коллекторы позволяют достичь, к примеру, хорошей отдачи на низких оборотах или в среднем диапазоне – на любой вкус и цвет.

А в автоспорте зачастую и вовсе отказываются от коллекторов на выходе, напрямую подсоединяя выхлопные трубы к каждому цилиндру.

Надеюсь, дорогие читатели, мы достаточно глубоко погрузились в изучение выпускного коллектора. В следующих публикациях продолжим изучать строение выхлопной системы автомобилей, не пропустите!