Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое коллектор в двигателе автомобиля

Ремонт и чистка впускного коллектора автомобиля

Статья о том, как правильно ремонтировать и очищать впускной коллектор двигателя машины. Советы и рекомендации. В конце статьи — интересное видео о впускном коллекторе автомобиля. Статья о том, как правильно ремонтировать и очищать впускной коллектор двигателя машины. Советы и рекомендации. В конце статьи — интересное видео о впускном коллекторе автомобиля.

Для того, чтобы двигатель автомобиля работал безотказно, необходимо, чтобы все составляющие детали и узлы были в абсолютной исправности – от клапанов до впускного коллектора. Особенно важно состояние именно впускного коллектора, который осуществляет смешивание топлива с воздухом в нужных пропорциях.

По сути дела, впускной коллектор – это довольно сложное устройство, работающее таким образом: топливо с воздухом проникают внутрь системы, и там образовавшаяся смесь разделяется на несколько потоков, количество которых завит от численности цилиндров.

В результате работы поршни цилиндров разряжают емкость до состояния, близкого к вакууму, которое нейтрализует газы из картера, попадающие внутрь коллектора через вентиляционные коммуникации. Эти газы перемешиваются с парами бензина, и полученная смесь затем воспламеняется. Такая конструкция позволяет довольно ощутимо сокращать ядовитые выхлопы в окружающую среду.

Установлено, что от скорости воздушного потока зависит степень наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью в бензиновых и воздухом — в дизельных двигателях. На разных режимах работы двигателя скорость воздушного потока различна и зависит oт разрежения во впускном коллекторе. Для получения высоких характеристик от двигателя, необходимо обеспечить высокую скорость потока в цилиндры.

При малых оборотах двигателя — воздушному потоку необходим длинный путь, чтобы «разогнаться» и при «встрече» с впрыснутым топливом образовалась стехиометрическая смесь и поступила в цилиндр максимально готовой к процессу поджига и горения. На высоких оборотах — воздуха необходимо больше и он должен быстрее быть доставлен к впускному клапану, поэтому проходимый им путь должен быть короче. Исходя из этих требований разработаны и применяются системы изменения длины впускного коллектора. На рисунке приведена общая схема системы с переменной длиной впускного коллектора автомобиля СИТРОЕН.

Рис. Схема системы с переменной «длиной» коллектора: 1 — канальные заслонки, 2 — диафрагменный клапан; 3 — воздушный соединитель; 4 — электровакуумный клапан; 5 — вакуумный аккумулятор; 6 — датчик оборотов; 7 — ЭБУ; 8 — датчик дроссельной заслонки

Рис. Устройство каналов: 1 — диафрагменный клапан; 2 — канальная заслонка; 3 — «длинный» канал; 4 — «короткий» канал; 5 — форсунка

Программа, заложенная в ЭБУ двигателем, анализирует показания датчика положения дроссельной заслонки; интенсивность нажатия педали дросселя; обороты двигателя и т.п. и «принимает решение» пустить воздушный поток подлинному или короткому пути.

Рис. Степень изменения длины коллектора

На рисунке приведена диаграмма зависимости изменения направления воздушного потока от оборотов двигателя и степени открытия дроссельной заслонки ам СИТРОЕН «Ксантия».

Подобные системы установлены на многих автомобилях других производителей и диаграммы конструкция систем у каждого — своя.

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!

Строение выпускного и впускного коллектора

В сильно упрощенном виде конструкцию коллектора можно объяснить так: это одна труба, которая разделяется на 4 или более (а иногда и менее). Количество труб, что у впускного, что у выпускного коллектора напрямую зависит от числа цилиндров в двигателе. Например, у небезызвестной малолитражки «Ока» был 2-х цилиндровый мотор. У некоторых двигателей марки «Шкода» 3 цилиндра, в то время как ряд силовых агрегатов «Ауди» – 5-ти цилиндровые. Это если говорить о рядных моторах; у V-образных двигателей обычно от 6 до 12 цилиндров, однако у них 4 коллектора (по 2 на каждую сторону), да и форма несколько другая, нежели у рядных, хотя зависимость количества труб от кол-ва цилиндров сохраняется.

Теперь подробнее о деталях, с которыми сопрягаются оба коллектора.

Впускной является частью системы питания, и к нему подключен (у бензиновых моторов) карбюратор (сейчас такое уже почти не встречается) или дроссельный узел. У современных дизелей вместо всего этого стоит аккумуляторная топливная система, более известная как «Common Rail».

Выпускной соединяется с приемной трубой (она же «штаны»), далее идет катализатор, резонатор и глушитель. На старых автомобилях катализатор отсутствует.

Устройство впускного коллектора

Предназначение впускного коллектора заключается в подведении топливно-воздушной смеси или только воздуха к цилиндрам. Почему или? Все зависит от особенностей конструкции системы питания. Впрочем, об этом ниже.

Читать еще:  Экскаватор хитачи 200 технические характеристики двигателя

Обычно эта деталь – металлическая, но иногда встречаются коллекторы из специального пластика, выдерживающего высокие температуры. Так делают для снижения стоимости и для облегчения веса мотора, а через это – и машины.

Соединяется впускной коллектор разветвленной частью с головкой блока цилиндров (ГБЦ) через прокладку. При открывании впускных клапанов создается разряжение, с помощью которого топливно-воздушная смесь (или воздух) попадает в цилиндр, после чего клапана закрываются, и начинается такт сжатия.

Несмотря на то, что ни воздух, ни смесь его с горючим не обладают высокой температурой, коллектор все равно нагревается от ГБЦ до 100°С. Поэтому если его делают из пластика, то берут специальный, высокотемпературный тип.

Вернемся к вопросу с воздухом и топливно-воздушной смесью. Последняя подается через коллектор, если впрыск распределенный (т.е. форсунки инжектора установлены перед клапанами). Потом они открываются, и смесь топлива с воздухом попадает в цилиндр.

Если же впрыск непосредственный, и топливо подается сразу в камеру сгорания, через коллектор проходит только воздух, а смешение происходит прямо в цилиндре.

Устройство выпускного коллектора

Задача выпускного коллектора – отведение выхлопных газов. На такте выпуска одноименные клапана открываются, и под воздействием движущегося наверх поршня газы попадают в коллектор.

Он тоже подсоединен через прокладку разветвленной частью к ГБЦ, однако, посадочное место у него свое. Пройдя через коллектор, выхлопные газы попадают в приемную трубу, далее (на современных авто) в катализатор, где оседает значительная часть вредных веществ, потом в резонатор, снижающий громкость выхлопа, затем в глушитель, где звук исчезает полностью, и отводятся в атмосферу. У моторов с турбонаддувом газы после коллектора оказываются в специальном канале и крутят турбину, и только потом уходят в приемную трубу.

У инжекторных двигателей и современных дизелей в конструкции выпускного коллектора предусмотрено место для установки лямбда-зонда – датчика, который контролирует количество различных газов в выхлопе.

Основываясь в том числе и на показаниях лямба-зонда, электронный блок управления двигателем соответствующим образом дозирует подачу топлива, что приводит к возникновению взаимосвязи при работе коллекторов.

Может ли сломаться один из коллекторов

В автомобиле нет таких агрегатов и деталей, которые не могут сломаться. Так что и коллекторы тоже не вечны, хотя выпускной обычно служит на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля, не требуя замены. Впускной же менее долговечен, особенно если сделан из пластика; он может треснуть, и тогда единственный выход – замена. Металлический гораздо более прочен, хотя и он не застрахован от трещин, однако в отличие от пластмассового его можно заварить, что решит проблему.

Несмотря на примитивность конструкции (оба коллектора по сути – трубы специфической формы), без них двигатель современного автомобиля не сможет правильно работать, ведь они не только выполняют свои прямые функции, но и помогают сильно оптимизировать работу системы питания и системы выпуска за счет информации, поступающей в ЭБУ от лямбда-зонда. Оба коллектора взаимосвязаны и одинаково важны для автомобиля, и если они работают неправильно, вы просто не сможете нормально передвигаться на своей машине.

Выпускной коллектор как элемент выхлопной системы автомобиля

Отвод сгоревших газов — первоочередная задача выпускного коллектора. Он включается в работу тогда, когда в двигателе происходит микровзрыв подожженного топлива, а поршни идут вниз. Коллектор выхлопной системы аккумулирует газы из цилиндров и перенаправляет их в глушитель. Изделие изготавливается из тугоплавких металлов, поскольку имеет дело с очень высокими температурами (более 60 градусов). Выпускной коллектор выхлопной системы может похвастаться прочностью, а также длительным сроком службы, который нередко равен времени эксплуатации транспортного средства.

Коллектор двигателя автомобиля – критерии выбора

Стальной продукт традиционно представлен наиболее доступным в плане стоимости продуктом. Однако долговечность стальных изделий оставляет желать лучшего. Сделанный из нержавеющей стали коллектор двигателя автомобиля служит значительно дольше просто стального.

К тому же внешний вид нержавеющих деталей выглядит ещё и предпочтительнее. Правда, нержавейка имеет свойство менять окраску — становится сине-фиолетовой в области крепёжного фланца по причине чрезмерного нагрева.

Коллектор двигателя автомобиля, сделанный на основе нержавеющей стали. Конструкция лучше системы из обычной стали, но менее предпочтительна по сравнению с керамическим покрытием

Другой тип коллектора двигателя автомобиля – с керамическим покрытием, также служит долго, также имеет привлекательный внешний вид. Керамические изделия (покрытые керамикой), между тем, способны выдерживать температуры, значительно превышающие граничный диапазон температур нержавейки или обычной стали.

Соответственно, изменений цвета от нагрева здесь уже не отмечается. Многие производители используют собственные фирменные покрытия керамикой.

Что такое размер первичной трубы?

Первичными называют трубы коллектора, предназначенные под выпуск газов каждого отдельного цилиндра двигателя. Длина первичных труб является фактором настройки, также как и диаметр.

Все производители двигателей автомобилей указывают размер первичной трубы для каждой конструкции. Но профессиональные представления о форсированных двигателях позволяют сделать вывод — больший размер, в данном случае, не всегда лучший выбор. Размер, как правило, указывается диаметром в дюймах.

Читать еще:  Что то болтается по защитой двигателя

Так классическая уличная машина с объёмом двигателя менее 6500 см 3 , хорошо работает с учётом размера диаметра первичной трубы от 38 до 41 мм, когда продувка вкупе с низким числом оборотов в минуту обеспечит более высокий крутящий момент.

Для более мощных двигателей уличных автомобилей (более 6500 см 3 ) наилучшим выбором видится диаметр первичной трубы от 25 до 50 мм. При выборе коллектора гоночного автомобиля обычно используется размер первичной трубы от 25 до 45 мм под объём 6500 см 3 .

Сборка полноценной коллекторной системы с первичными трубами: 1 – коллекторная часть; 2 – фланцы крепления к двигателю автомобиля; 3 – первичные трубы коллекторной системы

Для двигателей гоночных машин, размер объёма которых превышает 6500 см 3 , обычная практика выбора размера первичной трубы — от 50 до 57 мм. Главное, что рекомендуется помнить:

  1. Меньшая по диаметру первичная труба обеспечит более низкую скорость вращения двигателя, но больший крутящий момент.
  2. Большая по диаметру первичная труба обеспечит более высокую скорость вращения двигателя и число лошадиных сил.

Можно считать своего рода искусством — выбор конструкции коллектора двигателя автомобиля, способной обеспечить наименьшее ограничение, как для низкого крутящего момента, так и для производства лошадиных сил с высокими оборотами в минуту.

Первичные трубки «ступенчатой» конструкции

Одно время ряд производителей машин предлагали так называемый «ступенчатый коллектор». Эта конструкция предполагает использование различных диаметров первичных труб с целью получения лучших характеристик.

Как упомянуто выше, цель состоит в том, чтобы получить конструкцию, которой обеспечивается оптимальная продувка, как для низкой, так и для высокой скорости вращения вала мотора.

Конструкция первичных трубок «ступенчатого» типа, как правило, обеспечивает больший прирост производительности, чем обычная конструкция.

Особенно актуально применение такого типа изделий под двигатели уличных автомобилей. Единственным недостатком является цена, так как, для изготовления требуется больше труда и дополнительное оборудование.

Коллектор двигателя автомобиля и размер длины труб

Конечно же, трубы системы делаются разными по размеру длины. В зависимости от исполнения моторного отсека, может использоваться конструкция, к примеру, с расположением труб одна над другой. Коллекторы типа «Long Tube», как правило, демонстрируют лучшую работу, чем конструкции других типов для уличных автомобилей.

Коллекторная система типа «Long Tube» в частности, под монтаж на автомобиле «Ford Mustang GT». Подробная инструкция по установке этого набора представлена ниже по тексту

Правда, если двигатель автомобиля оснащён датчиками кислорода, как правило, приходится удлинять провода для варианта изделия «Long Tube». Связано с тем, что датчики, устанавливаются на конце более длинной трубы, в том числе применительно к стандартным выпускным коллекторам.

Укороченные коллекторы являются компромиссным вариантом. Этот тип изделий легче установить, чем длинную конфигурацию, но укороченные изделия показывают худшие характеристики. Обычно «коротышки» предназначены для герметичных отсеков двигателя, где поперечины, соединения или другие препятствия затрудняют установку длинных труб.

Специальные и универсальные коллекторы двигателей автомобилей

Достаточно много моделей современных автомобилей предполагают использование специальных коллекторов (прямой подгонки), выпускаемых несколькими производителями.

Например, система «Direct Fit» двигателя автомобиля предназначена для конкретной марки машины, что облегчает установку на родной модели.

Пример коллекторных элементов специальной конструкции, которые тоже находят достаточно широкое применение в конструкциях легковых автомобилей наряду с традиционными системами

Специальные коллекторы двигателей автомобилей доступны для широкого спектра транспортных средств, начиная с популярных мощных машин 50-х — 60-х годов.

Универсальные коллекторы двигателя автомобиля, подобные «блочному кливажу», подходят практически к любому автомобильному мотору. Изделия выполнены таким образом, что позволяют создать свободную конфигурацию.

Коллектор двигателя автомобиля и крепёжные болты

Вариантов выбора крепёжных болтов автомобильных коллекторных систем тоже хватает. Болты обычно сделаны из стали (нержавейки) разных марок. Между тем места для болтов крепления фланцев нередко ограничены, чтобы иметь возможность крутить шестигранной накидной головкой.

Коллекторные трубы нередко размещены очень близко друг с другом. Существуют даже наборы, которыми предусматривается вставка фланцевых болтов в определённом порядке. Конструктивной альтернативой стандартной шестигранной головке болта является компактная головка.

Примеры конфигурации болтов крепления на коллектор автомобиля двигателя – слева компактная конфигурация с внутренним шестигранником, справа – конфигурация с фиксирующими шаберами

Так, стандартному болту 9 мм (3/8”) требуется гнездо 14 мм (9/16”). Для компактного болта 9 мм (3/8”) требуется гнездо 9 мм (3/8”). Еще одной альтернативой является крепёжный болт, наделённый внутренним шестигранником (головкой с внутренним шестигранником).

Этот вид болтов предназначен обычно для очень плотных сборок, но вполне допускает использование стандартно. Существуют также крепёжные болты комбинированного типа, снаружи компактные, изнутри — наделённые шестигранной головкой. С целью предотвращения возможного ослабления крепежа, некоторые фирмы предлагают специальные болты-шаберы.

Коллектор двигателя автомобиля и крепёжные фланцы

Качество коллектора в какой-то степени определяет крепёжный фланец этой детали. По сути, до некоторой степени, чем толще фланец, тем лучше.

Читать еще:  Газель 405 двигатель эбу что такое

Гарантировать герметичность на выпускных отверстиях достаточно сложно, если используются хрупкие фланцы. На фланце существующие отверстия под болты, как правило, соответствуют конкретной модели мотора или головке цилиндров.

Монтаж коллекторов, кроме всего прочего, требует выбора прокладки хорошего качества под соединения в области выхлопа газа. Не разумно покупать слабые недорогие прокладки, так как в конечном итоге заплатить придётся больше за счёт увеличения частоты замены таких изделий.

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Фактор наполнения цилиндров

Прозвучит довольно странно, но бензиновый двигатель работает в первую очередь на воздухе. Именно исходя из массы воздушного заряда, ECM (Engine Control Module) рассчитывает цикловую подачу топлива. Для полного сгорания топливовоздушной смеси (ТПВС) на 1 порцию бензина должно припадать 14,7 порций воздуха. В зависимости от режима работы двигателя, допускается небольшое обеднение или обогащение, но рамки регулировки довольно узкие. Выход за эти рамки ведет к большому количеству вредных выбросов и увеличению расхода топлива.

Особенности воспламенения тяжелого топлива позволяют работать дизельному двигателю при очень обедненной смеси. Тем не менее, эффективное наполнение цилиндра свежим воздухом в мощностном режиме, а также скорость потока заряда и его направление, напрямую влияют на крутящий момент и эластичность двигателя.

Принцип инерционного надува

В процессе работы двигателя во впускном тракте возникают волны – чередующиеся зоны повышенного и пониженного давления. На такте впуска над поршнем создается зона разряжения, засасывающая воздух из впускного тракта. Поскольку воздушный поток имеет определенную массу, после закрытия впускного клапана над ним создается зона повышенного давления.

Движущийся по инерции воздушный поток ударяется о стенки перекрытого отверстия, отражается и движется уже к дроссельной заслонке. Для достижения инерционного наддува следующий момент открытия впускного клапана должен наступить, когда отраженный поток воздуха опять создаст зону повышенного давления перед клапаном.

  • s – длина впускного тракта от клапана до входа в коллектор;
  • t – время, необходимое волне для преодоления расстояния s;
  • v – скорость движения волны (скорость звука).

Подведем итоги

  • Чем ниже обороты двигателя, тем длиннее должен быть впускной тракт. При этом небольшое сечение впускных каналов позволяет увеличить скорость движения потока воздуха, что благотворно влияет на перемешивание ТПВС.
  • Чем выше обороты двигателя, тем короче должен быть впускной тракт. Повышение оборотов ведет к увеличению массы воздуха, поступающего в цилиндры за единицу времени. Поэтому в зоне высоких оборотов сечение впускных каналов должно обеспечивать достаточную пропускную способность и не создавать избыточные насосные потери.

Система перекрытия раннеров индивидуальными заслонками

Принцип работы системы заключается в перекрытие половины впускных раннеров в режимах малых и частичных нагрузок. Заслонки, перекрывающие путь потоку воздуха, соединены тягой либо устанавливаются все на одной оси. На ранних моделях тяги управлялись вакуумным регулятором. Позже перекрытие клапанов осуществлялось электропневматическим клапаном, питание на который подавал ЭБУ двигателя. Большинство современных систем с индивидуальными заслонками оборудуются сервоприводами. Внедрение датчика положения оси вихревых заслонок позволило реализовать обратную связь для более точного управления системой EGR. Подобную систему индивидуальных заслонок применяют как на бензиновых, так и на дизельных ДВС с турбонаддувом.

Проблемы

  • Образование нагара, грязевых отложений на заслонках, впускных каналах. Работа системы EGR в паре с неисправной системой ВКГ приводит к отложениям сажи на стенках коллектора. Поэтому на дизельных ДВС впускной коллектор с изменяемой геометрией гораздо чаще требует к себе внимания.
  • Обламывание оси крепления заслонки. Проблема «смертельных бабочек» хорошо известна владельцам BMW. После обламывания ось крепления и куски заслонки попадают в камеру сгорания, повреждая поршни, клапаны и стенки камеры сгорания.
  • Появление люфтов в местах крепления заслонок к оси, тяге. Из-за этого датчик положения заслонок выдает неверный сигнал, что заставляет ЭБУ постоянно корректировать положение заслонок.

Впускной коллектор с изменяемой длиной

На схеме принцип работы впускного коллектора двигателя Skoda Octavia 2.0 MPI (AZJ). Заслонки управляются при помощи электромагнитных клапанов. Механическое воздействие на ось заслонки осуществляется через вакуумный клапан, который берет разряжение из вакуумной камеры.

  • Заслонки закрыты. Воздух движется по узкому длинному каналу.

  • В режиме работы свыше 4000 тыс.об./мин открывается заслонка 1.

  • Обороты двигателя свыше 4800 тыс./мин. Открытие заслонки 2 позволяет резонировать потоку на небольшой длине, что улучшает наполнение на высоких оборотах.

Изменение геометрии

Довольно интересно изменение геометрии впускного коллектора реализовано на турбированных двигателях AGN, AGU объемом 1.8 литра. Короткий или длинный впуск образовывается в зависимости от положения четырех параллельных заслонок, установленных между раннерами.

  • Заслонки закрыты. Сообщение между каналами отсутствует. Для каждого из цилиндров пропускная способность ограничена сечением раннера.

  • Заслонки открыты. Все раннеры сообщены, что значительно уменьшает насосные потери, увеличивая наполняемость цилиндров на высоких оборотах.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector