Что такое впускной коллектор (принцип работы, неисправности)

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.

Тюнинг коллектора

Тюнинг двигателя – это целый комплекс работ по доработке отдельных его узлов и деталей. Впускной коллектор также можно доработать, чтобы улучшить эксплуатационные характеристики мотора.

Тюнинг данной детали имеет два направления:

• на преодоление негативного влияния его формы;
• на доработку внутренней поверхности.

При чем здесь форма?

Поток воздуха или рабочей смеси в коллекторе неравномерен в силу его формы. Если коллектор несимметричный, то наибольшее количество воздуха или топливно-воздушной смеси будет попадать в первый цилиндр, а в каждый следующий все меньше. У симметричного также есть недостаток: там наибольшее количество воздуха попадает в средние цилиндры. В обоих случаях цилиндры работают неравномерно на смеси различного качества. Как следствие – падает мощность двигателя.

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 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.

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.

Форма и объемная эффективность

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.

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.

Впускной коллектор – снимаем и ремонтируем самостоятельно

Зачем нам знать, как снять впускной коллектор двигателя? Ответ кроется в многочисленных функциях, которые выполняет данная деталь, пусть даже косвенно, и при ее поломке мы рискуем испытать очень большой дискомфорт. Давайте разберем все по порядку.

Какие функции выполняет впускной коллектор?

Значение данного элемента нельзя недооценить, ведь именно в нем происходит встреча топлива и воздуха, в результате чего получается горючая смесь нужной консистенции. Также он контролирует процесс, в котором она должна равномерно распределиться по всем цилиндрам. А это очень важно, так как только тогда будет достигнута наибольшая производительность двигателя автомобиля. Так что нельзя пренебрегать такими процедурами, как ремонт, чистка впускного коллектора и прочее.

Кроме того, на нем крепятся некоторые элементы движка, например, инжекторная топливная аппаратура, карбюратор, дроссельные заслонки. А вакуум, который в нем образуется, является источником приводной силы для ряда систем (стеклоочистители, круиз-контроль, вакуумный усилитель тормозов и т.д.). И в случае выхода из строя одной из данных систем, скорей всего, понадобится снятие впускного коллектора. Рассмотрим же его конструкцию.

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.

Почему может понадобиться ремонт впускного коллектора?

Данная деталь имеет довольно сложную конструкцию, а значит, и вероятность возникновения той либо иной поломки значительно возрастает. Чаще всего, из строя выходят заслонки, особенно этот вид неисправности актуален для Mercedes. В этом случае авто значительно теряет мощность, повышается расход топлива, ухудшается тяга и работа двигателя в целом. Заслонки коллектора выходят из строя по следующим причинам: повышенная температура, низкое качества материала, из которого они сделаны, и появление масляного конденсата. Также из строя может выйти и клапан управления заслонками впускного коллектора.

Главным признаком того, что масло попало во впускной коллектор, является повышенный его расход, иногда он даже превышает 1 литр на 1000 км.

В пластиковых же деталях довольно часто может произойти отслоение трубки от завихрителя, что провоцирует появление характерного звука во время движения (треск, шум). Эту поломку вполне можно устранить и своими собственными силами. Кроме того, может возникнуть подсос воздуха во впускном коллекторе. Данная неисправность также отразится на мощности, но вдобавок к этому еще появится и шум, напоминающий выдувание, или же наоборот – подсасывание.

Для того чтобы измерить абсолютное давление во впускном коллекторе, существует специальный датчик. Он также отвечает и за оптимизацию процесса образования и сгорания воздушно-топливной смеси. Если он выходит из строя, то ЭБУ, скорей всего, будет работать в аварийном режиме, а иногда двигатель вообще может не запуститься. Несмотря на то, что современный датчик давления во впускном коллекторе – устройство довольно надежное, тем не менее, возможны неисправности и в нем.

Снимаем коллектор самостоятельно

В основном, для ремонта либо же замены детали необходимо знать, как демонтировать впускной коллектор. В принципе, эта задача не трудная, и справиться с ней можно буквально за 10 минут. Находим топливный насос и убираем из него предохранитель, а затем запускаем мотор. Так упадет давление в системе, постепенно двигатель заглохнет. После этого можно отключить АКБ и снять декоративный кожух с мотора. Теперь следует убрать патрубки от воздушного фильтра и снять его. Затем следует отвинтить дроссельный узел, но не трогая крепежа заслонки. Вот вы добрались и до коллектора.

Далее, в случае отслоения квадратной трубки, необходимо просверлить в коллекторе два отверстия (диаметр сверла берется 4 мм) таким образом, чтобы через них можно было добраться до этой трубки. Затем в эти отверстия вкручиваем саморезы, фиксируя ее. Заслонки и клапан управления нельзя поменять отдельно или же отремонтировать, поэтому приходится покупать и устанавливать новую деталь целиком. Если причину поломки нашли в датчике, то вышедший из строя элемент нуждается в замене.

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.

Устройство коллектора

Коллектор подсоединен к ГБЦ, разумеется, между ними располагается прокладка выпускного коллектора, благодаря которой отработанные газы не вырываются в подкапотное пространство. Изготавливается прокладка из особых материалов, что и обеспечивает ее высокий срок службы. При необходимости можно произвести замену прокладки выпускного коллектора, к счастью, на большинстве автомобилей эта процедура выполняется достаточно просто и быстро. К другому концу коллектора подсоединяется выпускная труба, или каталитический нейтрализатор.

Неисправности

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

Основные:

• 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.

Замена коллектора ВАЗ 2114

1 0 1k

4 0 21k

Коллектор (резонатор, «штаны») — навесное оборудование двигателя, представляет собой закрытый резервуар сложной формы с общей камерой (ресивером) и отводящими патрубками. По характеру выполняемых функций в авто, коллекторы бывают двух типов — выпускной и впускной.

Основной задачей впускного коллектора является подача воздуха с распределительной системы, его смешивание с топливом и превращением в воздушно-топливную смесь нужной консистенции, с последующей равномерной подачей в камеру сжигания цилиндров. Следовательно, главной задачей выпускного коллектора является сбор выхлопных газов от цилиндров мотора в единую трубу.

Основные признаки и причины поломки впускного коллектора ВАЗ 2114

• основной симптом выхода из строя впускного коллектора — это резкая потеря мощности двигателя автомобиля.
• в то же время наблюдается увеличение расхода топлива, при ухудшении тяги и падения работоспособности двигателя.

1. Часто на неисправность указывает то, что в одном из фланцев коллектора отсутствует шпилька. Ее просто-напросто отрывает, когда коллектор идет «винтом», то есть из-за перепада температур, например зимой, или же со временем (средний срок службы 7 лет), коллектор начинает искривляться по плоскости, и шпильку просто «выплевывает», вырывает.
2. Из-за того, что коллектор «повело», может образоваться трещина и, как следствие, газы отработки двигателя выходят, и коллектор необходимо менять.

Советы по замене впускного коллектора

Также не стоит пренебрегать процедурами ремонта и чистки впускного коллектора. Стабильность работы ВК очень важна для нормального функционирования автомобиля. Во впускном коллекторе образуется определенный вакуум, который является источником силы приводов для многих систем: круиз-контроль, стеклоочистители, вакуумный усилитель тормозов. В случае неисправности коллектора это грозит выходом из строя одной или нескольких из вышеуказанных систем.

Во избежание появления трещин и перекосов для затягивания гаек на коллекторе нужно использовать динамометрический ключ и соблюдать порядок затяжки 20,9-25,8 (2,13-2,63) Н_м (кгс_м). Как правило, рекомендуется начинать закручивать гайки с центра и постепенно двигаться к периферии, попеременно затягивая гайку то на одной, то на другой стороне.

Типы и конструктивные особенности коллекторов

Конструктивно все выпускные коллекторы делятся на две большие группы:

• Цельные;
• Трубчатые.

Цельные коллекторы устроены просто — это литая конструкция, в которой короткие трубы от каждого цилиндра объединены в общую камеру или приемную трубу. Такие коллекторы вследствие малой длины каналов и особенностей их расположения имеют невысокую эффективность и с их помощью нельзя хорошо настроить выпуск. Однако они очень просты в изготовлении, поэтому находят широкое применение на дешевых двигателях и на малооборотистых тракторных дизелях.

Часто цельный коллектор объединяется в один узел с впускным коллектором — такая деталь называется газопроводом. Это решение широко используется на отечественных двигателях.

Трубчатые коллекторы (они в нашей стране часто называются «пауками») — это более сложная по конструкции, но при этом более эффективная система, с помощью которой можно качественно настроить выпуск. Такие коллекторы обычно изготавливаются из стальных труб, которые на определенной длине переходят в общую приемную трубу.

Трубчатые коллекторы делятся на две большие группы:

• «Короткие» коллекторы типа 4-1 — в таком коллекторе трубы от каждого цилиндра имеют одинаковую длину и в одном месте сходятся в одну приемную трубу;
• «Длинные» коллекторы типа 4-2-1 — в таком коллекторе трубы объединены попарно (обычно соединяются 1-й и 4-й, и 2-й и 3-й цилиндры, они образуют Y-образную конструкцию), а затем две пары соединяются в одну общую приемную трубу.

Эти коллекторы названы «длинными» и «короткими» из-за того пути, который проходят отработанные газы. В коллекторах 4-1 газы проходят меньший путь, поэтому они лучше подходят для высокооборотистых моторов (а лучшие режимы работы они обеспечивают двигателям с рабочей частотой вращения вала 6000 об/мин и выше). В коллекторах 4-2-1 газы проходят более длинный путь, поэтому они лучше подходят для менее оборотистых моторов и сегодня находят очень широкое применение.

Трубчатые коллекторы имеют характерные формы, за которые они и получили название «паук». Такие формы придаются трубам коллектора не просто так — трубы, выходящие из каждого цилиндра, должны иметь строго определенную длину, и чтобы все трубы сошлись в одной (для коллекторов 4-1) или в трех (для коллекторов 4-2-1) точках, их приходится изгибать и закручивать. Здесь свою роль также играет и теснота моторного отсека.

Важно отметить, что каждый двигатель должен оснащаться рассчитанным под него коллектором, в противном случае будет наблюдаться потеря мощности и ухудшение работы силового агрегата

Поэтому при форсировании и тюнинге двигателя большое внимание уделяется правильном расчету и изготовлению коллекторов для него. И при правильном подходе с помощью одно лишь коллектора можно увеличить мощность двигателя на 3-5%