Впускной и выпускной коллекторы: что это, зачем нужен и как работает

Универсальный силиконовый герметик. Большинство подобных тюбиков снабжают удобной насадкой. Отрезая часть носика, можно подобрать нужный диаметр отверстия, чтобы герметик хорошо ложился в стыки.

Одним из важнейших параметров впускного коллектора, определяющим эффективность, является его форма. Основное правило, которого придерживаются все инженеры, гласит, что впускной коллектор не должен иметь никаких угловатых форм, так как это спровоцирует перепады давления и, как следствие, худшее наполнение цилиндров воздухом или рабочей смесью. Поэтому, все коллекторы имеют сглаженные переходы между сегментами и округлые формы.

В подавляющем большинстве нынешних коллекторов применяют раннеры. Представляют они из себя отдельные трубы, расходящиеся от центрального входа коллектора на все имеющиеся впускные каналы в головке блока цилиндров. Их задача состоит в том, чтобы использовать такое явление, как резонанс Гельмгольца. Принцип работы конструкции выглядит следующим образом.

В момент, когда происходит всасывание, воздух проходит на весьма высокой скорости через открытый впускной клапан. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший попасть в цилиндр, сохраняет большой импульс, а значит давит на клапан, в результате чего образуется зона высокого давления. Затем происходит выравнивание давления, с более низким давлением в коллекторе. Из-за влияния сил инерции, выравнивание происходит с колебаниями: вначале воздух попадает в раннер под давлением более низким, чем в коллекторе, затем под более высоким. Происходит сей процесс со скоростью звука, и до того, как впускной клапан откроется в очередной раз, колебания могут совершаться многократно.

Изменение давления вследствие резонансных колебаний воздуха тем больше, чем меньше диаметр раннера. Когда поршень движется вниз, давление на выходе раннера уменьшается. Затем этот низкий импульс давления доходит до входа коллектора, где превращается в импульс высокого давления, который проходит в обратном направлении через раннер и клапан, после чего клапан закрывается.

Для достижения максимального эффекта от резонанса, впускной клапан должен открываться в строго определенный момент, иначе результат будет обратный. Добиться этого довольно сложно. Газораспределительный механизм является динамическим узлом, и режим его работы находится в самой прямой зависимости от частоты вращения коленвала.

Импульсы синхронизируются статично, синхронизация зависит от длины раннеров. Частично проблема решается тем, что длина подбирается под определенный диапазон оборотов, на которых достигается наибольший крутящий момент. Другой вариант — применение систем изменения геометрии впускного коллектора и электронного управления ГРМ.

Впускной коллектор

Основная задача — подвести топливную смесь, либо воздух к цилиндрам двигателя. На данный момент есть две основные системы подачи топлива и в зависимости от их конструкции в нем либо происходит смешение бензина и воздуха, либо нет.

Материал, из которого изготавливается зачастую высокотемпературный пластик, хотя раньше были только металлические варианты (сделанные из алюминия), пластик ставят в угоду экономии, а также для снижения веса автомобиля.

Крепится широкой частью (где 2 – 3 – 4 – 6 труб), обычно к головке блока цилиндров, подсоединяется в специальные каналы, где происходит засос топливной смеси или воздуха. Работает в «паре» с впускными клапанами — то есть клапана открываются, и из коллектора засасывается топливная смесь (или воздух) – далее клапана закрываются – смесь остается в цилиндрах.

Как вы понимаете, здесь зачастую нет высоких температур, поэтому и пластик в конструкции коллектора. Хотя он должен держать около 100 градусов Цельсия, все же головка блока разогревается от работы поршней и воспламенения топлива внутри.

Если взять систему распределенного впрыска топлива, то в коллектор, в конце, почти перед клапанами встроены инжектора, которые подают бензин, смешение с воздухом происходит здесь же. После этого клапана открываются, и происходит засос ТВС (топливно-воздушной смеси).

В системе с непосредственным впрыском топлива, в коллекторе присутствует только воздух, который подается дроссельной заслонкой, клапана открываются — происходит засос воздуха в цилиндры — смешение не происходит в коллекторе, оно смешивается внутри цилиндров.

В верхней точке, где 4 трубы соединяются в одну, сейчас стоит дроссельная заслонка, которая руководит подачей воздуха, раньше на старых системах впрыска, стояли карбюратор или моно-впрыск.

Ремонт и обслуживание впускных коллекторов

Современный впускной коллектор — деталь сложная. Случаются с ней и поломки. Рассмотрим типичные.

Нарушения герметичности

Это первое, чем «болеют» системы впуска, впрочем как и многие другие узлы автомобиля. Вибрации, перепады влажности, давления и температур сказываются на резиновых (паранитовых и др.) уплотнениях, которых в сложных системах впуска достаточно много. Возможно дополнительное попадание воздуха в смесь, так называемый «подсос».

Дополнительные порции кислорода обедняют смесь, двигатель теряет тягу, появляются проблемы с холостыми оборотами. Возможны ошибки ЭБУ двигателя. Все эти симптомы говорят о проблемах герметичности впускного тракта.

Подсос воздуха во впускном коллекторе может значительно повлиять на динамические показатели двигателя в целом. После восстановления герметичности работа двигателя нормализуется.

Прокладки впускного и выпускного коллекторов ВАЗ 2106

Загрязнение впускного коллектора

Впускной тракт время от времени необходимо проверять на предмет налета на стенках. Подобная проблема может довольно сильно повлиять на динамику автомобиля. Особенно часто засоряется коллектор на двигателях с системой рециркуляции выхлопных газов. В таких случаях необходимо произвести разборку и чистку устройства специальным составом.

Отложения на стенках элементов впускных коллекторов

Деформации и механические повреждения корпуса

Для производства коллекторов широко используют пластик и алюминий, а эти материалы, как известно, могут деформироваться из-за воздействия высоких температур. Пластик со временем трескается и рассыхается. Алюминиевые коллекторы вследствие вибраций могут лопнуть. Элементы с сильно нарушенной геометрией подлежат замене. Алюминиевые детали можно заварить аргонодуговой сваркой.

Повышенная температура воздуха в впускном коллекторе

Причинами подобной проблемы могут быть:

длительная работа на холостом ходу в условиях высокой температуры воздуха (например в пробках);
неполадки системы охлаждения и повышение общей температуры двигателя;
нарушение вентиляции моторного отсека вследствие засорения радиатора;
ошибочное показание датчика температуры во впускном коллекторе;
ошибки в прошивке блока управления.

Решением является проверка узлов системы охлаждения и диагностика электронных систем.

Впускные коллекторы с изменяемой геометрией

Отдельного внимания заслуживает система изменения геометрии впускного коллектора.

Двигатели с переменной длиной впускного тракта

Импульсные движения во впускном коллекторе, безусловно, помогают его работе, но процесс запускается только в диапазоне определенных частот колебаний. Длина импульса пропорциональна длине трубы коллектора.

Такой принцип используется во впускных коллекторах с изменяемой длиной.

Электронный блок управления двигателем контролирует число оборотов и подает сигнал на клапан для включения «малого» либо «большого» круга подачи смеси.

Устройство коллекторов с изменением сечения каналов

В случае изменения сечения впускного коллектора по ходу движения топливной смеси установлены заслонки, которые в закрытом положении не перекрывают полностью продвижение смеси, а уменьшают просвет коллектора. Изменение сечения потока приводит к завихрениям и увеличению их скорости. Управление такими устройствами осуществляет бортовой компьютер.

Пример реализации коллектора с изменяемым сечением дизельного и бензинового двигателей

Впускные коллекторы с системой рециркуляции отработанных газов

Впускные коллекторы с системами EGR Exhaust Gas Recirculatiоn (система рециркуляции отработанных газов) предназначены для уменьшения токсичных выбросов в атмосферу. Подобные конструкции коллекторов устанавливаются как на бензиновые, так и на дизельные двигатели.

Принцип действия прост — отработанные газы из выхлопной системы через отдельный клапан попадают обратно во впускной коллектор, благодаря чему понижается содержание кислорода в топливовоздушной смеси, а значит, понижается интенсивность окисления и температура в камерах сгорания.

Система включается только в определенных режимах, например, на холостом ходу.

Неисправности впускного коллектора

Наиболее частые неисправности:

потеря герметичности прокладок;
обрастание стенок сажей и смолой;
ступенька между коллектором и карбюратором, воздушным фильтром или головкой блока цилиндров (ГБЦ);
излишний нагрев от выпускного коллектора.

Прокладки теряют герметичность при перегреве двигателя и ослаблении затяжки гаек.

Проверить герметичность прокладок можно так: — на холостых оборотах прикройте 5–10 процентов впускной трубы воздушного фильтра.

Если обороты двигателя не упали, значит, прокладки коллектора подсасывают воздух. Если обороты чуть-чуть поднялись, значит одна из прокладок полностью вышла из строя и необходима ее замена.

Обрастание стенок коллектора смолой происходит только на карбюраторных двигателях из-за езды на низких оборотах. Потребление воздуха невелико, поэтому скорость движения топливовоздушной смеси недостаточно и часть распыленного топлива оседает на стенках.

Потом летучие соединения испаряются, а смолы коксуются, образуя на стенках наросты, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление.

Чтобы удалить наросты, снятый коллектор обрабатывают различными веществами (чаще всего смесью керосина и ацетона) и чистят железными ершиками.

Ступенька между коллектором и воздушными фильтром, карбюратором или ГБЦ возникает из-за некачественного изготовления деталей или использования неоригинальных, а то и предназначенных для другой модели двигателя запчастей.

Ступенька даже в 2 мм срезает до 20 процентов мощности и приемистости двигателя на средних и высоких оборотах. На низких оборотах ступеньки до 5 мм ни на что не влияют. Чтобы устранить ступеньку необходимо или подобрать соответствующий коллектор или обработать имеющийся с помощью фрезы.

Эту операцию проводят в условиях автомастерской, потому что для нее необходим специально подготовленный фрезерный станок.

Излишний нагрев от выпускного коллектора происходит из-за отклонения угла опережения зажигания (УОЗ) свыше 5 градусов в любую сторону. На дизельных двигателях такой же эффект дает изменение угла опережения впрыска топлива (УОВТ). Также на перегрев впускного коллектора влияет долгая езда на высших передачах при низких или средних оборотах двигателя.

При перегреве впускного коллектора поступающий в цилиндры воздух сильней нагревается, это меняет режим горения топливовоздушной смеси и лишь увеличивает выделение тепла в выпускном коллекторе. Перегрев впускного коллектора проявляется в поднятии температуры охлаждающей жидкости и заметном (10–20%) падении мощности.

Чтобы устранить перегрев впускного коллектора необходимо установить правильные УОЗ или УОВТ и изменить манеру езды.

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.

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.

Прокладки

Они имеют свойство терять свою герметичность, если двигатель перегревался. Также это происходит при ослабевании крепежных гаек.

Можно легко проверить прокладки на герметичность. Для этого нужно при работе мотора на холостых оборотах прикрыть 10 процентов воздуховода воздушного фильтра. Если обороты двигателя не снизились, то имеется подсос воздуха. Если обороты, наоборот, поднялись, то можно говорить, что одна или несколько прокладок полностью вышли из строя и их нужно менять.

Замена впускного коллектора

Если впускной коллектор невозможно очистить или отремонтировать, его необходимо заменить. Если один из вышедших из строя регулирующих клапанов не может быть заменен отдельно, также заменяется впускной коллектор. В некоторых автомобилях это довольно просто, в других требуется больше работы.

При замене впускного коллектора важно очистить монтажную поверхность, заменить прокладки и затянуть болты коллектора в рекомендованной последовательности согласно спецификации. Это особенно важно для двигателей V6 / V8.

Впускной коллектор — что это такое и как работает впускной коллектор

Воздух или топливно-воздушная смесь, в зависимости от типа двигателя (дизельный, инжекторный или карбюраторный) попадает в цилиндры через впускной коллектор. Основное предназначение впускного коллектора заключается в том, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха или рабочей смеси между цилиндрами.

От этого напрямую зависит эффективность мотора. Помимо этого, на коллекторе могут крепиться другие узлы, например, карбюратор или дроссельная заслонка.

Принцип его работы довольно прост: воздух или его смесь с горючим, попадая внутрь через впускное отверстие, делится на несколько потоков, по числу цилиндров двигателя. Поршни, двигаясь вниз, создают в коллекторе разрежение, которое может достигать больших значений.

Этот частичный вакуум используется также для нейтрализации картерных газов. Они через систему вентиляции картера двигателя попадают во впускной коллектор, смешиваются с топливно-воздушной смесью или воздухом и сжигаются в цилиндрах.

До недавнего времени основным материалом для изготовления впускного коллектора были алюминий, железо и чугун. Это создавало определенные сложности.

Дело в том, что сам коллектор во время работы мотора сильно нагревается и нагревает воздух, который в данный момент находится внутри него.

Воздух, в свою очередь, расширяется и поступает в цилиндры в меньшем объеме, вследствие чего повышается расход горючего и ухудшаются эксплуатационные характеристики двигателя.

В качестве альтернативы металлу, с конца 90-х годов, теперь уже прошлого века, на многих автомобилях применяются композитные материалы на основе пластика. Из-за низкой теплопроводности, такой впускной коллектор нагревается не так сильно, в результате цилиндры лучше наполняются воздухом, и повышается мощность мотора в пересчете на единицу топлива.

Как правильно установить резину: все проще, чем кажется

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора

Воздух, в свою очередь, расширяется и поступает в цилиндры в меньшем объеме, вследствие чего повышается расход горючего и ухудшаются эксплуатационные характеристики двигателя.

Турбулентность во впускном коллекторе
Форма и объемная эффективность
Системы изменения геометрии впускного коллектора
Впускной коллектор переменной длины
Впускной коллектор переменного сечения
Тюнинг коллектора
При чем здесь форма?
«Внутренние» работы

Виды компоновки труб коллекторов

Выпускной коллектор с компоновкой 4-1. Представляет собой четыре трубы-канала, соединенных в одну общую трубу (количество каналов соответствует количеству цилиндров).

Трубчатый коллектор 4-1

Выпускной коллектор 4-2-1. В таких коллекторах трубы сначала соединяют цилиндры, работающие в паре (на одном такте), а потом переходят в одну общую трубу.

Выхлопная система 4-2-1

Важным параметром выпускных коллекторов является их длина, а соответственно — и объем. При недостаточной длине выпускных каналов энергии потоков выхлопных газов будет достаточно, чтобы попасть в каналы соседних цилиндров и негативно влиять на их работу.

В таких коллекторах плохо синхронизированы волновые движения газов с работой двигателя. В тоже время на двигателях с небольшой длинной выпускного коллектора, как правило, «узкие» фазы газораспределения с относительно небольшим объемом выхлопных газов.

Производство коллекторов с малой длиной оправдано низкой стоимостью.

Цельный коллектор 4-1 с малой длиной выпускных каналов

На мощных и производительных двигателях используются длинные выпускные коллекторы. В таких коллекторах часть объема выхлопных газов стремится по общей трубе в следующие узлы выхлопной системы, а часть — «отражается» к остальным цилиндрам. Для перехода волны из одного цилиндра в другой потребуется значительно больше времени, что создает определенно лучшие условия для разряжения и продувки.

Комплект выхлопной системы 6-2-1

Выпускной коллектор с равной длиной выпускных труб (равнодлинный). Как правило, устанавливается на мощные спортивные автомобили.

Сложный равнодлинный выпускной коллектор, изготовленный из труб

Равнодлинный коллектор позволяет равномерно осуществить выпуск во всех цилиндрах и лучше синхронизировать работу двигателя с выхлопной системой. Тюнинг выпускного тракта можно делать на любом двигателе. Это гарантированно принесет дополнительные 3-5% мощности.

Не стоит забывать, что увеличение длины выпускного коллектора повлечет за собой и увеличение температуры в подкапотном пространстве.

Проблема с температурой решается установкой теплоизоляции. Для этого можно использовать металлический кожух либо специальную негорючую ткань.

Существуют модели коллекторов, в которых в качестве теплоизоляции применяется керамическое напыление.
Кожух выпускного коллектора
Каналы коллектора, изолированные специальной тканью
Выпускной коллектор и улитка турбины c керамическим напылением

Заслонки впускного коллектора и другие элементы конструкции

Чаще всего, данная деталь делается из алюминиевых сплавов либо композиционных пластиковых материалов и крепится на головке цилиндров с левой стороны.

Датчик на впускном коллекторе фиксирует температуру и давление, а блок управления, в свою очередь, высчитывает, какова в нем масса воздуха.

И уже исходя из этих данных, формируются импульсы, посредством которых и осуществляется управление форсунками. Таким образом и происходит приготовление топливно-воздушной смеси заданного состава.

Внутри этой детали находится переключающий вал и вакуумный элемент, на который через заслонки в патрубок впускного коллектора подается разряжение, вырабатываемое тандемным насосом.

Каждый впускной канал делится на вихревой и участок наполнения. Переключающий вал, в свою очередь, может перекрыть только последний, и в этот момент через первый канал происходит всасывание.

Так скорость потока в данном канале значительно увеличивается.

Как коллектор влияет на работу двигателя

Когда мотор работает на максимальных оборотах при полностью нажатой педали газа, то скорость воздуха в коллекторе приближается (а в спортивных автомобилях заметно превышает) скорость звука.

На таких скоростях любой поворот и самый незначительный бугорок оказываются серьезным препятствием, которое многократно увеличивает сопротивление коллектора воздушному потоку. В результате в цилиндры поступает меньше воздуха, поэтому мощность мотора падает.

В таком режиме карбюратор нередко выдает переобедненную смесь, скорость горения которой в десятки раз быстрей, чем нормальной. Поэтому топливовоздушная смесь взрывается, это приводит к повреждению клапанов, поршней и других элементов мотора.

Не менее важно и качественное соединение коллектора с карбюратором или воздушным фильтром. Если уплотнительные элементы изношены или плохо затянуты гайки крепления, то в месте контакта происходит подсос воздуха, в результате – переобеднение смеси и взрывы в камере сгорания.

Процесс снятия впускного коллектора

Общий вид впускного коллектора

Демонтаж впускного коллектора проводится на остывший автомобиль в целях безопасности. Так, эта операция может занять около часа и потребует некоторых знаний конструкции автомобиля, а именно системы впрыска. Итак, рассмотрим, последовательность действий для демонтажа узла:

Как сделать подрамник раздатки на «Ниву» своими руками

Конечно, попутно, все-таки рекомендуется снять дроссельную заслонку полностью для проведения чистки.

Местонахождение дроссельной заслонки на ВАЗ-2112 — фото редакционного автомобиля
Сняли провода и катушку
Открутив хомут, отключаем трубку вакуумного усилителя тормозов
При помощи крестообразной отвертки откручиваем направляющей трубки указателя уровня масла
Откручиваем катушки зажигания и ресивер
Откручиваем болты крепления коллектора к головке блока
Тянем коллектор на себя и демонтируем его

Стоит отметить, что монтаж впускного коллектора проводится в обратном порядке и не требует никаких дополнений или изменений.

Видео

Восстановительные работы

Ремонт

Для того чтобы провести ремонт впускного коллектора вам нужно его сначала демонтировать. Безусловно, существуют ситуации, в которых можно обойтись и без этого. Но подобные манипуляции обычно носят временный характер. К примеру, когда вы устраняете подсос воздуха при помощи герметика.

Сам процесс извлечения впускного коллектора из-под капота автомобиля не занимает много времени. При условии, если всё делать правильно. Для начала отыщите, где у вас находится топливный насос. После чего уберите предохранитель. Следующим вашим действием будет запуск мотора.

Результатом запуска двигателя будет снижение давления: немного поработав, мотор заглохнет. Только после этого вы сможете отключить аккумулятор. Далее, для демонтажа впускного клапана вам понадобится совершить такие действия.

Снимите с мотора кожух.
Отсоедините патрубки от воздушного фильтра. Извлеките сам фильтр.
Открутите дроссельный узел. При этом вам нельзя трогать крепежи заслонок, так как их крайне легко повредить.

После того как вы совершите, описанные выше действия, перед вашими глазами должен возникнуть сам коллектор
Особое внимание нужно уделить квадратным трубкам. Если они будут немного отслаиваться — нужно сделать две дырке в коллекторе
Таким образом, вы сможете добраться до повреждённого элемента.

Во время ремонта с клапаном и заслонками могут возникнуть некоторые сложности. Если они находятся в повреждённом состоянии, то отдельно менять их нельзя. Придётся полностью заменить всё устройство.

Обязательно проверьте состояние датчика. Чтобы заменить его много усилий не понадобится. Он довольно удобно расположен, а его монтаж и демонтаж не занимают много времени.

Чистка

Стук из впускного коллектора явственно свидетельствует о том, что деталь засорилась. Чтобы возобновить нормальную работу устройства необходимо совершить следующие действия.

Поместите автомобиль на подъёмник.
Открутите болт коллектора, которым он крепится к раме.
Снимите дроссельную заслонку.
Уберите трубки и датчики.
Открутите болты, крепящие деталь к двигателю.
Произведите демонтаж.
Снимите крышку.
Устройство состоит из двух частей. Вам нужно открутить болты и разъединить их.
Поместите деталь в ведро с раствором уайт-спирита. При помощи щётки удалите всю грязь.
Перед тем как собрать конструкцию воедино промажьте примыкающие друг к другу части герметиком.

На этом этапе чистка коллектора завершается. Вам остаётся только установить всё обратно. При этом не помешает поменять прокладки и почистить дроссельную заслонку. Также не забудьте поместить на место датчики.

На видео показана чистка впускного коллектора:

Коллектор — важная деталь автомобиля, от работы которой зависит производительность двигателя. При этом его ремонт не представляет особой сложности, как и чистка. Достаточно следовать инструкции и мотор снова заработает на полных оборотах.

Замена деталей

Чтобы заменить пневмокамеру не понадобится сложных инструментов и долгих манипуляций. Сначала откручивается крепление и снимается шток, после чего снимается камера и ставится новая. Иногда возможно коррозийное разрушение корпуса самой емкости, на предмет чего тоже нужно ее периодически проверять.

Для замены клапана управления заслонками впускного коллектора понадобится набор отверток, плоскогубцы, ключи. На всю работу уйдет не более двадцати минут:

Как пользоваться кондиционером на автомобилях LADA

Сперва откручиваются винты крепления планки, на которой находятся клапаны;
Устанавливаются новые клапаны;
Прикручивается вся конструкция на место;
Измеряется сопротивление – его значение должно быть от 33.2 до 33.3 Ом.

Замена недолгая и простая, поэтому ее можно провести даже во дворе дома, взяв нужные инструменты.

Очень редко случается, что клапаны разрушаются и засоряют обломками коллектор. Обычно это происходит на некачественных двигателях, в следствии перегрева мотора или если сами клапаны были заменены на контрафактный аналог.

Могут ли сломаться?

Если честно то очень и очень редко, ведь по сути это трубы по которым идет либо ТВС, либо отработанные газы, тут ломаться то просто нечему.

Справедливости ради стоит отметить — что все же впуск можно сломать, если сделан из пластика, а вот выпуск, практически вечен – ходит ошибочное представление что он прогорает – но это не так.

Выпускной коллектор, сам не страдает, как правила выходят из строя элементы, которые за ним идут, например катализатор или части глушителя (даунпайп).

Впускной и выпускной коллекторы на авто

Коллектор – техническое устройство, которое является частью двигателя внутреннего сгорания в автомобиле. Основная функция коллектора – это подача горячих смесей в двигатель, а также их отвод. Обычно коллектора два – впускной и выпускной.

Впускной коллектор собирает потоки горючих смесей и газа в один общий и распределяет их по цилиндрам двигателя автомобиля, за счет чего возникает движение автомобиля.

Горючая смесь должна распределяться равномерно, в этом случае двигатель будет работать без сбоев, с высокой производительностью.

Впускной коллектор также может выступать в качестве держателя для дроссельной заслонки, форсунок, карбюратора и других элементов двигателя.

В ходе работы во впускном коллекторе создается вакуум, который используется для управления различными системами в автомобиле, например гидроусилителем тормозов, приводом стеклоочистителей, круиз-контролем и т.д.

Также данный коллектор используется для сжигания картерных газов, которые образуются во время движения автомобиля.Впускной коллектор изначально производился из металла — алюминия или чугуна. Однако для производства современных коллекторов используется пластик.

Пластик, в отличие от металла, не нагревается, благодаря чему улучшается наполняемость цилиндров двигателя, и, как следствие, увеличивается мощность мотора.

В свою очередь, выпускной коллектор является частью выхлопной системы транспортного средства, через него происходит выхлоп газовых смесей, из автомобиля удаляются продукты внутреннего сгорания. С помощью выпускного коллектора также происходит продув камер сгорания, что позволяет цилиндрам двигателя быстрее наполниться очередной порцией горючей смеси.

В современном автомобилестроении применяют 2 вида выпускных коллекторов – трубчатый и цельный. Цельный коллектор производится из чугуна и имеет короткие каналы, объединенные в общую камеру. Цельный коллектор не очень эффективно отводит выхлопные газы, однако он доступен по стоимости и прост для производства.

Однако в последнее время на автомобили, в основном, устанавливают более эффективные трубчатые коллекторы. Они изготавливаются из стали, при этом их конструкция создана таким образом, что повышается мощность двигателя.

Стоит отметить, что на спортивных автомобилях выпускные коллекторы зачастую не устанавливаются, а к каждому цилиндру присоединяется собственная выхлопная труба, что позволяет показать более высокие скоростные качества авто.

Что такое впускной коллектор?

Автомобильный впускной коллектор – яркий пример того, как технологии из автоспорта приходят в повседневную жизнь. Каждое техническое решение в системе подачи воздуха подчинено одной цели: получить еще чуть больше мощности, еще чуть больше скорости, еще пол-процента КПД.

Сегодня автовладельцы даже не подозревают, сколько интересных идей реализовано под капотом их автомобилей. И о впускном коллекторе задумываются только тогда, когда с ним начинаются проблемы.

Что такое впускной коллектор и для чего он нужен?

На чём бы ни работал двигатель – бензине, дизеле, газе – ему нужен воздух, много чистого, прохладного, «вкусного» воздуха. Для его правильной подачи и используется впускной коллектор.

По сути, это трубопровод определенной формы и размера, который нужен для доставки в цилиндры нужного количества воздуха. Помимо этого, он отвечает за смешивание воздуха с топливом из форсунок в инжекторном двигателе. Но если бы всё было так просто, инженеры не занимались бы поиском идеальной геометрии коллектора для каждого нового мотора.

В современных автомобилях впускной коллектор выполняет несколько задач:

Подает нужное количество воздуха для приготовления стехиометрической топливной смеси (то есть с оптимальным соотношением топлива с воздухом);
Равномерно распределяет воздушный поток между цилиндрами двигателя;
Так как в коллекторе есть постоянное разрежение, за счет всасывающего эффекта от поршней двигателя, то инженеры додумались использовать это разрежение (вакуум) для усиления тормозных усилий, для вентиляции картерных газов и т.д., в зависимости от марки и типа автомобиля.
Создает резонансный воздушный поток, чтобы увеличить скорость его движения без дополнительного оборудования.

Устройство и принцип работы

Чтобы впускной коллектор выполнял все возложенные на него задачи, он должен иметь строго рассчитанную геометрическую форму. Например, для того, чтобы поток внутри не замедлялся, коллектор проектируется без углов и прямых линий. Плавные изгибы, округлая форма способствуют более мощному воздушному потоку.

Устройство впускного коллектора

На входе во впускной коллектор находится карбюратор или дроссельная заслонка, если речь идет об инжекторном двигателе. Центральный канал разделяется на отдельные рукава – раннеры, которые подходят к цилиндрам, а точнее, к впускным клапанам.

Топливные форсунки размещаются возле впускных клапанов (в системе распределенного впрыска) или в центральном канале, если установлен моновпрыск.

По форме впускного канала различают одноплоскостные и двухплоскостные:

Одноплоскостные – только с одним каналом для прохождения воздуха или топливно-воздушной смеси. Эти коллекторы пропускают за единицу времени большое количество воздуха, а значит, позволяют двигателю развить максимально возможную мощность на высоких оборотах;
Двухплоскостные – те, в которых канал разделен на две части. Они дают возможность получить больше отдачи мощности на низких и средних оборотах двигателя.

Устройство и работа механической коробки передач

Материалы.
Изначально впускные коллекторы делались металлическими: из чугуна, стали, алюминия. Проблема таких конструкций не только в достаточно высокой цене, но и в значительном нагреве от цилиндров двигателя. Сегодня их в основном делают из специального термостойкого пластика, который обладает меньшей теплопроводностью, а значит, и меньше нагревает воздух внутри.

Принцип работы.
Основной принцип работы коллектора – подача воздуха на фазе впуска. Инициатором движения воздуха является сам двигатель. Когда поршень опускается, в камере сгорания над ним создается зона низкого давления.

На фазе впуска, когда клапан открыт, опускающийся поршень затягивает воздух, как хороший насос. Таким образом, от центрального канала воздух поступает в нужный раннер, а из него – в камеру сгорания.

На видео-3д анимации, ниже, наглядно показан принцип работы впускного коллектора с вихревыми клапанами.

Если на автомобиле установлен карбюратор или центральная форсунка, при втягивании воздуха в раннер, поток топлива (или топливно-воздушной смеси) поступает в нужный цилиндр.

Благодаря тому, что поток внутри коллектора турбулентный, топливо лучше перемешивается с воздухом и, следовательно, лучше сгорает.

Турбулентный воздушный поток проектируется в коллекторе специально: он быстрее движется и лучше наполняет цилиндры.

В автомобилях с распределенным впрыском форсунки установлены в раннерах коллектора перед впускными клапанами.

В этом случае по коллектору движется только воздух, который смешивается с распыленным топливом перед самым входом в цилиндр двигателя.

Здесь скорость и структура воздушного потока также важны, поскольку для качественного приготовления топливно-воздушной смеси остается меньше времени и места.

Резонансные колебания.
Чтобы усилить поток поступающего воздуха, внутренняя геометрия впускного коллектора рассчитывается так, чтобы образовался так называемый резонанс Гельмгольца. Примерная схема, как это работает:

На фазе всасывания поршень мотора опускается вниз, создавая зону разрежения, и через открывшийся клапан в камеру сгорания на большой скорости заходит воздух;
Однако объем раннера намного больше, чем объем цилиндра, поэтому весь воздух, который “взял разгон” в коллекторе, в камеру сгорания не попадает;
Перед закрывшимся впускным клапаном создается зона повышенного давления, когда воздух по инерции продолжает движение вперед;
Клапан всё еще закрыт, так что давление в раннере выравнивается, то есть происходит “откат”, а после него перед впускным клапаном опять образуется зона повышенного давления. Эти резонансные колебания воздуха зависят от формы и размера коллектора и рассчитываются под каждый двигатель отдельно.

Изменение геометрии впускного коллектора

Впускные коллекторы с изменяемой геометрией – отличное решение, благодаря которому можно получить максимальный поток воздуха и на высоких, и на низких оборотах двигателя.

Рулевая колонка: устройство, регулировка, ремонт

Необходимость изменяемой геометрии обусловлена тем самым резонансом воздушного потока, который помогает наполнять цилиндры. Чем выше частота оборотов двигателя, тем выше скорость потока воздуха.

Однако ритм резонансных колебаний зависит от длины коллектора, а значит, может не совпадать с ритмом открытия клапанов. Чтобы повлиять на поток воздуха, нужно менять длину его пути или его объем (или оба показателя). Так инженеры пришли к идее создания коллекторов, форма и объем которых меняются в зависимости от нагрузки.

С переменной длиной.
При работе на низких и средних оборотах двигатель лучше наполняется воздухом, если коллектор длинный.

А вот на высоких оборотах нужна меньшая длина для более быстрой подачи воздуха.

Чтобы дать двигателю нужное количество воздуха, коллектор делится на 2 или 3 “ветки” с разной длиной, между которыми установлен клапан, управляемый ЭБУ. Наглядно показано на 3д-анимации ниже.

Когда двигатель работает с невысокой нагрузкой, воздух проходит по длинному пути. Если же выйти на высокие обороты, клапан переключает поток воздуха на меньший канал.

Изменение геометрии с переменной длиной

Такие системы ставятся на бензиновые, дизельные и газовые двигатели, н только атмосферные, без турбонаддува. В турбированных системах накачка воздуха происходит принудительно.

С переменным сечением.
Чем меньше толщина коллектора, тем быстрей движется поток воздуха в нём, следовательно, лучше наполняются цилиндры двигателя, качественней сгорает топливо.

Изменение геометрии с переменным сечением: (1 — работа системы при полной нагрузке (заслонка открыта); 2 — работа системы при частичной нагрузке (заслонка закрыта, происходит завихрение топливной смеси); 3 — вихревой канал; 4 — вакуумный регулятор заслонки; 5 — форсунка; 6 — заслонка.)

Система с изменяемым сечением применяется на двигателях с двумя впускными клапанами. Часть раннера, которая примыкает к двигателю, разделена на две ветки, каждая из которых подключена к своему клапану. Внутри одного из ответвлений установлена заслонка, управляемая ЭБУ.

При работе на низких оборотах заслонка закрыта, воздух поступает только через один впускной клапан. Когда двигатель набирает обороты, заслонка открывается и воздух в двигатель идет уже по обоим каналам.

Коллекторы с переменным сечением ставятся и на турбированные, и на атмосферные двигатели.

Для EGR.
Существует отдельная категория впускных коллекторов, предназначенных для дожига картерных газов. Они были разработаны в ответ на растущие требования к экологической безопасности.

Так была создана система EGR (Exhaust Gas Recirculation), при которой газы из системы выхлопа отправляются обратно во впускной коллектор через специальный клапан.

Делается это для того, чтобы “дожечь” вредные вещества, продлить ресурс катализатора и сажевого фильтра, уменьшить токсичные выбросы в атмосферу.

Впускной коллектор с системой рециркуляции выхлопных газов

На низких оборотах двигателя, выхлопные газы из камеры сгорания поступают снова во впускной коллектор. Однако в них уже нет такого количества кислорода, как в чистом воздухе, и температура горения топлива будет ниже, чем обычно. Включается эта система на некоторых режимах работы двигателя, например, на холостом ходу.

Основные неисправности

Как и любое устройство, впускной коллектор может выйти из строя. Причиной поломки может стать как банальный износ определенных деталей, так и другие внешние факторы.

Что такое карбюратор и в чем его секрет?

Разгерметизация.
Нарушение целостности корпуса чаще всего случается из-за износа герметизирующих прокладок. В этом случае возникает дополнительная накачка воздуха в коллектор – подсос.

Это не так хорошо, как может показаться: двигатель рассчитан на получение строго определенного количества воздуха в своем режиме работы. Если воздуха больше нормы, получается обедненная смесь, нарушается работа двигателя и ЭБУ может переключить его на аварийный режим.

При потере герметичности необходимо заменить прокладки коллектора.

Отложения.
В двигателях с центральным впрыском или карбюратором на внутренних стенках могут оседать примеси из топлива.

Но гораздо больше проблеме наростов во впускном коллекторе бывает у систем с рециркуляцией выхлопных газов.

Налет на внутренней части нарушает геометрию впускного коллектора, поток воздуха проходит с меньшей турбулентностью, хуже происходит перемешивание его с топливом. Засор коллектора можно устранить с помощью чистки.

Поломка заслонок.
Если заслонки во впускном коллекторе сделаны из некачественного материала, они могут выйти из строя. Такой “болезнью” страдают многие немецкие модели автомобилей.

Помимо низкого качества самих заслонок, причиной неисправности может стать попадание масла в пространство коллектора. В этом случае придется искать причину расхода масла и устранять ее, и только после заниматься ремонтом заслонок.

Неисправность датчиков.
Датчики температуры и давления могут выйти из строя, что приводит к поступлению неверных данных на ЭБУ. Иногда сбой в системе настолько существенный, что блок управления переключает двигатель на аварийный режим. Проверку датчиков делают на СТО, и при необходимости меняют их на новые.

Тюнинг впускного коллектора

Любители автотюнинга не обходят своим вниманием и впускной коллектор. При правильном подходе, действительно, удается улучшить показатели мощности двигателя, пример на видео, ниже.

Варианты тюнинга:

Улучшение формы. Довольно сложно добиться того, что во все цилиндры двигателя поступает одинаковое количество воздуха. Потому мастера заменяют штатный коллектор на многодроссельный впуск. На каждый цилиндр двигателя устанавливается отдельный дроссель, получается независимая система.
Совершенствование внутренней поверхности. При производстве коллекторов на внутренней части могут остаться небольшие погрешности: наплывы, заусенцы, шероховатости. Это немного тормозит поток воздуха, поэтому умельцы шлифуют внутреннюю поверхность коллектора, чтобы убрать все препятствия.

Заключение

Нормально работающий впускной коллектор помогает выжать максимум из двигателя и при этом снизить расход топлива – именно то, о чём мечтают все автолюбители. Неисправности случаются достаточно редко, так что поводов о нём беспокоиться не так уж много.

При небольших неисправностях, ремонт может сделать сам автовладелец, имеющий навык ремонта автомобиля и нужные инструменты. Но если нет уверенности в своих силах и знаниях, лучше обращаться к профессионалам.