Что такое коллектор в двигателе автомобиля

Впускной коллектор двигателя автомобиля

Автор: Сочи Авто Ремонт

Впускной коллектор двигателя автомобиля — так называется одна из составляющих двигателя внутреннего сгорания. Смесь топлива и воздуха через впускной коллектор проходит в камеры сгорания. Задача впускного коллектора — равномерно распределить горючую смесь (или лишь воздух) на каждый цилиндр.

Впускной коллектор двигателя автомобиля

Чтобы сохранить производительность двигателя и эффективность его работы очень важно распределять смесь именно равномерно. Впускной коллектор также может использовать как крепление для дроссельной заслонки, карбюратора, форсунок и других элементов двигателя.

Поршни выполняют нисходящее движение, дроссельная заслонка ограничивает пропускную способность воздуха, поэтому во впускном коллекторе получается небольшой вакуум, при этом давление здесь ниже атмосферного.

Образовавшийся вакуум может быть значительным, в этом случае его можно использовать как источник питания для того, чтобы управлять вспомогательными системами (приборами контроля выбросов, приводом стеклоочистителей, гидроусилителем тормозов, корректировкой угла опережения зажигания).

Также образовавшийся вакуум можно использовать для системы вентиляции картерных газов. После попадания картерных газов во впускной коллектор, происходит их догорание вместе с очередной частью смеси топлива и воздуха.

Впускной коллектор делали всегда из железа, чугуна или алюминия. В наше время у производителей автомобилей стали популярны композитные пластиковые материалы. Такие материалы стали использовать в 4-х цилиндровых двигателях GM Ecotec, Ford Zetec 2.0,Chrysler, Duratec 2.0 и 2.3. Не стала исключением и Тойота.

С конца1990-х годов все новые двигатели стали комплектовать впускными коллекторами из пластика, такими как 2ZZ-GE, 1ZZ-FE, 2NZ-FE, 1ZR-FAE, 1AR-FE, 1NZ-FE, 2ZR-FAE, 2AR-FE, 1NR-FE. Воздух при нагревании расширяется, поэтому, учитывая физические свойства воздуха, композитный пластиковый материал выбрали не случайно.

Впускной коллектор, сделанный из металла, от блока двигателя нагревается и воздух, проходящий через него, забирает часть этого тепла. Расширяясь, нагретый воздух в меньшем объеме попадает в камеры сгорания, соответственно цилиндры наполняются не полностью.

Пластик уменьшает этот отрицательный эффект, а наполняемость цилиндров увеличивается. В результате, увеличивается мощность на единицу топлива.

Во впускной коллектор топливо поступает обычно в виде мелких капель при помощи инжектора или карбюратора. Часть топлива конденсируется в виде капель на стенках коллектора за счет электростатических сил.

Не желательно, чтобы получался такой эффект, так как он изменяет численное соотношение воздуха и топлива в рассчитанном ЭБУ двигателя.

Такое свойство впускного коллектора, как турбулентность, приводит к образованию сил, которые воздействуют на топливо в разных векторах и пропорциях, в результате оно лучше распыляется. Хорошее распыление помогает топливу сгорать полностью. Чтобы впускной коллектор имел такую турбулентность, его внутреннюю поверхность делают не полированной.

Но максимального эффекта можно добиться при определенной степени турбулентности. Если показатель турбулентности будет больше, чем нужно, то в коллекторе начнутся перепады давления, а это снизит мощность двигателя.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц.сетях!

Система впуска автомобиля

Двигатели автомобиля постоянно совершенствуются, что в свою очередь приводит не только к осложнению конструкции узлов и механизмов, но и появлению новых систем. Таковой, к примеру, является система впуска, которая появилась с широким внедрением электроники в конструкции силовых установок.

На карбюраторных моторах впускная система отсутствовала как таковая, хотя ее некоторые составные части использовались – воздухозаборник, фильтрующий воздушный элемент, коллектор. В их задачу входила подача воздуха в двигатель, а после прохождения воздушного потока через карбюратор – топливовоздушной смеси в цилиндры. С появлением инжекторов с электронным управлением, конструкция элементов, обеспечивающих наполнение воздухом камер сгорания, усложнилась, добавились новые, в результате образовалась полноценная система впуска.

Система продолжает выполнять все ту же задачу – наполнение цилиндров воздухом. Но за счет использования электронного управления, удается обеспечить заполнение цилиндров оптимальным количеством воздуха в любых режимах работы мотора. Это позволяет поддерживать требуемые пропорции топливовоздушной смеси для получения максимального выхода мощности при минимально возможном расходе топлива. Оптимальная пропорция для смеси является 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Именно этот состав и старается поддерживать впускная система практически на любом режиме работы мотора.

Конструкция

Такое функционирование системы впуска обеспечивается использованием электроники. А это значит, что все составные элементы ее делятся на три основных категории:

1. Следящие устройства (датчики)
2. Блок управления (ЭБУ, он же ЭСУД)
3. Исполнительные механизмы

Первые контролируют ряд параметров и на основе их показаний ЭБУ подает сигналы на исполнительные устройства, благодаря чему и корректируется количество подаваемого воздуха.

Система впуска Audi RS4

Следящих устройств, используемых в конструкции впускной системы – достаточно много. Она включает в себя такие датчики как:

Система впуска Audi RS4

• массового расхода воздуха или ДМРВ (расходомер);
• температуры воздуха в коллекторе;
• давления (атмосферного, в коллекторе);
• положения заслонок;
• положения клапана системы рециркуляции отработанных газов.

Это общий перечень следящих устройств, которые может включать система впуска. В определенных конструкциях моторов каких-то из них может и не быть. К примеру, на некоторых моторах ДМРВ не устанавливается, а его функцию выполняет датчик давления в коллекторе.

Основными из указанных следящих устройств являются ДМРВ и температурный датчик. Они подают на блок управления информацию о нагрузке на силовую установку. Остальные же датчики являются вспомогательными и обеспечивают информацией, на основе которой ЭБУ принимает более верные решения.

Датчик температуры воздуха в коллекторе

Поскольку впускная система, как и другие, управляется ЭБУ, то понятно, что она взаимодействует с рядом из них. Ее работа «переплетается» с системами:

• впрыска;
• рециркуляции отработанных газов;
• улавливания топливных паров.

Также она взаимодействует с усилителем тормозной системы (вакуумным).

Элементы впускной системы

Конструкция исполнительного механизма включает в себя ряд элементов, указанных выше, а также некоторые другие. Он включает в себя:

• заборник;
• фильтрующий элемент;
• дроссельный узел;
• коллектор;
• соединительные трубопроводы;
• резонатор.

В инжекторных системах с прямым впрыском исполнительный механизм включает в себя также впускные заслонки.

Коллектор в системе прямого впрыска автомобилей VW

Назначение составных частей. Принцип работы

Всасывание воздуха, как и ранее, производится за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах на такте впуска (поршень уходит вниз, впускные клапаны открыты).

Заборник обеспечивает всасывание воздуха из атмосферы. Фильтрующий элемент проводит его очистку от загрязняющих элементов (фильтр – целлюлозный и относиться к расходным материалам).

Резонатор устанавливается на впуске до воздушного фильтра, также может быть малый резонатор после него и перед дроссельной заслонкой. Его основной задачей является снижение шума, исходящего от двигателя при сгорании топлива и разделение воздушных потоков. И это не все, еще он сглаживает пульсации воздуха и защищает двигатель от гидроудара.

Основным дозирующим элементом является дроссельный узел. За счет заслонки он регулирует объем воздуха, подающегося в коллектор. Дроссельная заслонка присутствовала и в карбюраторном двигателе. Но там ее открытие управлялось водителем за счет механической связи ее с педалью газа. В современном инжекторе же все чаще дроссель работает от электрического привода, которым управляет ЭБУ. Это позволяет, на основе показаний датчиков, а также положения педали акселератора, блоку определить угол открытия заслонки, чтобы обеспечить подачу точного количества воздуха.

Впускная система двигателя с непосредственным впрыском топлива

В дизелях и инжекторных моторах с непосредственным впрыском коллектор обеспечивает распределение поступающего воздуха по цилиндрам. В инжекторах же с распределенной подачей топлива он дополнительно используется для обеспечения смесеобразования (в коллектор устанавливают форсунки, которые впрыскивают бензин в проходящий поток). Также разрежение, создающееся в коллекторе, используется для функционирования усилителя тормозов, он включает в себя еще и клапан системы рециркуляции отработанных газов.

Впускная система функционирует очень просто: за счет такта впуска цилиндры создают разрежение, что приводит к засасыванию воздуха из атмосферы. При этом датчики улавливают требуемые параметры – скорость его движения, температуру перед и за дросселем и т.д. На основе этих данных, положения педали газа, а также на информации, поступающей от датчиков системы впрыска, ЭБУ подает сигнал на привод дроссельного узла, и его заслонка открывается на угол, который обеспечит подачу в коллектор требуемого количества воздуха.

Поскольку ЭБУ собирает информацию со всех следящих устройств постоянно, то реакция на изменение режима работы мотора – очень высокая, соответственно система впуска быстро подстраивается под новые условия, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Новые наработки

Конструкторы постоянно совершенствуют устройство составных частей двигателя, касается это и системы впуска.

Они улучшают используемые датчики, чтобы повысить их точность и долговечность. В основном, это сводится к использованию новых принципов работы.

Более интересными являются наработки, касающиеся конструкции элементов исполнительного механизма, в частности – коллектора.

К примеру, инжекторные моторы с прямым впрыском оснащаются коллекторами с дополнительными заслонками – впускными (они же – вихревые). При этом вносятся конструктивные изменения и в головке блока. Такая впускная система подразумевает наличие двух каналов подачи воздуха к впускным клапанам. И разделение этих каналов делается в головке блока. Используемые впускные заслонки применяются для перекрытия этих каналов.

Система впуска такой конструкции позволяет получить три типа смесеобразования для обеспечения максимально эффективной работы силового агрегата:

1. Послойное
2. Обедненное гомогенное
3. Стехиометрическое гомогенное

А суть этой доработки сводится к тому, что на определенных режимах впускные заслонки перекрывают тот или иной канал, чтобы получить требуемое смесеобразование.

Еще один вариант конструктивного исполнения коллектора впускной системы – переменной длины. Суть работы этого коллектора сводится к тому, что при холостом ходу воздух движется по длинному пути, но при начале работы мотора под нагрузкой открывается специальный клапан, который сокращает путь движения воздуха, что обеспечивает более быстрое наполнение цилиндров воздухом.

Коллектор двигателя HEMI

В дальнейшем, возможно появление еще каких-то более интересных решений для получения максимальной эффективности работы этой составляющей силового агрегата.

Влияние выпускного коллектора на мощность автомобиля

Выхлопная система любого современного авто служит для выведения отработанных газов в катализатор, а затем в глушитель и наружу. Это важная часть общего автомобильного устройства, функционирование которой обеспечивают самые разные элементы. Одним из них является выпускной коллектор. Он подсоединяется к катализатору и предназначен для непосредственного отвода сгоревших газов. Сложно переоценить влияние данной детали. Особенно сильно оно оказывается на мощность двигателя. Любые проблемы с коллектором способны негативно повлиять на производительность и стабильность работы автомобильного мотора. Более подробно об этом поговорим в нашем новом материале. А если вам понадобились ремкомплекты для устранения неисправностей выхлопной системы, рекомендуем поискать их на страницах онлайн-каталога магазина Repairkit.

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.

В чем заключается влияние коллектора на мощность двигателя

Работа выпускного коллектора оказывает влияние на стабильность функционирования системы в целом, но особенно сильно — на мощность двигателя. Это происходит из-за того, что данная деталь обеспечивает отведение газов, и если они выведены не в полном объеме, то мотор начинает замедляться, происходит падение производительности. Некорректная работа выхлопной системы оказывает негативное влияние на мощность даже самого надежного двигателя. Вот почему важно следить за состоянием выпускного коллектора. Особенно это актуально для гоночных автомобилей и других транспортных средств, владельцы которых любят быструю езду. Интенсивные нагрузки в течение длительного времени приводят к перегреву деталей. Даже тугоплавкий металл не выдержит таких условий, потребовав замену раньше назначенного срока.

Починить выпускной коллектор не всегда получится у себя в гараже, а его полная замена может оказаться очень дорогой. Специалисты рекомендуют регулярно проверять состояние всех элементов выхлопной системы, чтобы их влияние на мощность двигателя не было отрицательным.

Ремкомплекты выпускного коллектора в магазине Repairkit

Интернет-магазин Repairkit предлагает своим клиентам большой выбор выпускных коллекторов и ремкомплектов для их обслуживания. Сотрудники компании с удовольствием расскажут вам о влиянии на мощность автомобильного мотора неполадок выхлопной системы и подберут оптимальное решение проблемы. Запчасти в сборе и наборы для ремонта постоянно есть в наличии, а значит, вам не придется долго ждать поставок.

Многие узлы, а также отдельные детали оказывают влияние на мощность двигателя прямо или опосредованно. Выпускной коллектор относится к числу первых. В ходе эксплуатации он постоянно контактирует с раскаленными газами, что приводит к износу металла. Продлить срок эксплуатации транспортного средства и обеспечить стабильность работы мотора можно своевременной заменой вышедшего из строя элемента выхлопной системы. Рекомендуем заказывать новые запчасти у ответственного поставщика, которым является интернет-магазин Repairkit.

Впускной коллектор

В системе питания любого двигателя внутреннего сгорания впускной коллектор играет серьезную роль. Он передает воздух или топливовоздушную смесь к головке блока цилиндров, откуда она поступает в камеру сгорания. Чем больше мощность мотора и выше максимальные обороты, тем большее количество воздуха (смеси) проходит через впускной коллектор и тем сильней его влияние на параметры двигателя.

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.

Нагрузки на коллектор

Несмотря на то, что продукты сгорания уходят через выпускной коллектор, температура впускного коллектора в режиме работы даже на половинной мощности мотора превышает 100 градусов Цельсия. При работе двигателя возникают вибрации, которые негативно сказываются на состоянии впускного коллектора, поэтому для его изготовления используют прочные, вибро- и жаростойкие материалы:

• чугун;
• сталь;
• алюминий;
• пластик.

Различия в коллекторах дизельных, карбюраторных и инжекторных двигателей

Основное различие коллекторов в том, что в дизельном двигателе по нему проходит только воздух, в карбюраторном топливовоздушная смесь, а в инжекторном – коллектор участвует в образовании смеси. Поэтому впускные коллекторы карбюраторных и дизельных двигателей это просто система труб с минимальным аэродинамическим сопротивлением. А в инжекторных они являются некоторым аналогом трубки Вентури, обычного распылителя, в котором поток воздуха увлекает за собой жидкость и распыляет ее. Благодаря этому достигается лучшее распыление и перемешивание смеси, чем впрыск непосредственно в цилиндр.

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.

Видео — Как поменять впускной коллектор

Тюнинг впускного коллектора

Некоторые автовладельцы хотят превратить свою машину в гоночный болид, для этого увеличивают объем двигателя, устанавливают 2–3 карбюратора, перепрошивают инжектор, устанавливают спортивный распредвал и коленчатый вал.

В результате им удается поднять мощность двигателя на 30–80 процентов, и настолько же их мотор теряет в ресурсе. Для участия в гонках внутреннюю поверхность впускного коллектора максимально сглаживают и полируют, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Но эффект такой тюнинг выхлопной системы дает лишь на высоких оборотах и как минимум половинной мощности двигателя. На низких и средних оборотах полированный впускной коллектор работает крайне неэффективно. Отсутствие мелких неровностей приводит к тому, что в потоке не образуются турбулентности и завихрения, это негативно сказывается на качестве топливовоздушной смеси. Поэтому топливо оседает на стенках коллектора и приводит к образованию наростов.

Если вы хотите оптимизировать впускной коллектор своего автомобиля, учитывайте следующее. Автопроизводители тщательно рассчитывают форму и размеры впускных и выпускных коллекторов, чтобы обеспечить максимальное соответствие конкретной модели двигателя. Если вы используете нормальную заводскую деталь, у которой нет ступенек, то любой тюнинг впускного коллектора лишь ухудшит характеристики двигателя. Поэтому почистите коллектор от наростов, устраните ступеньки, отремонтируйте и настройте двигатель. Это даст гораздо больший результат, чем любые улучшения. Если же вам необходимо поднять мощность автомобиля, установите новый мотор с увеличенным количеством лошадиных сил.