3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выпускной коллектор дизельного двигателя

Коллектор выпускной

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть такая деталь, как выпускной коллектор. Вопреки распространенному мнению, коллектор не просто отводит отработанные газы из цилиндров, а делает большой вклад в нормальную работу двигателя. Все о коллекторах, их функциях, типах и конструкциях читайте в статье.

Назначение выпускного коллектора двигателя

Выпускной коллектор — одна из важнейших деталей системы выпуска отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Коллектор выполняет две ключевых функции:

  • Сбор и отвод отработанных газов из цилиндров, сбор газов от всех цилиндров в одну приемную трубу;
  • Помощь в продувке цилиндров и эффективном заполнении цилиндров новой порцией горючей смеси.

Неправильно считать, что коллектор — это просто сборщик выхлопных газов (собственно, это слово является калькой с английского collector — сборщик или собиратель). В действительности это деталь, с помощью которой осуществляется настройка выхлопа, повышающая эффективность и мощность двигателя. Это легко объясняет теория ДВС и коллектора.

Работа двигателя происходит циклично, в обычных четырехтактных моторах удаление отработанных газов из каждого цилиндра (а равно и заполнение цилиндра горючей смесью) происходит один раз в два оборота коленчатого вала. Об этом нужно помнить, чтобы понять суть происходящих в выхлопной системе процессов.

Отработанные газы, выходящие из цилиндра при открытии выпускного клапана, имеют высокое давление, поэтому они с высокой скоростью устремляются в коллектор. За этой порцией газа образуется разрежение (падение давления воздуха), которое играет важнейшую роль в продувке цилиндра. Непосредственно перед достижением поршня ВМТ наступает момент, когда открыты как выпускные, так и впускные клапаны. Поэтому воздух спокойно проходит через цилиндр из впуска в выпуск, обеспечивая удаление остатков отработанных газов и более полное заполнение цилиндра топливно-воздушной смесью.

Однако газы из цилиндра не просто выходят — они движутся по коллектору, достигают приемной трубы и ударяются о катализатор или глушитель (в зависимости от того, как устроена система выпуска ОГ конкретного автомобиля). Катализатор и глушитель — это довольно ощутимые препятствия для движущихся с большой скоростью газов, поэтому часть газов (около половины всего объема) не проходит дальше, а отражаются и возвращаются к цилиндру, там они снова отражаются и идут в сторону глушителя, и т.д. Так в коллекторе возникает волновой процесс (резонанс), который оказывает серьезное влияние на работу двигателя.

Дело в том, что газы могут вернуться к цилиндру до начала или в самый момент открытия выпускного клапана, и ухудшить выход новой порции отработанных газов. Это снизит эффективность работы двигателя и его мощность. Если же газы вернутся к цилиндру и отразятся до начала открытия выпускного клапана, то здесь вновь образуется разрежение воздуха, которое будет помогать выходить новой порции отработанных газов.

Здесь есть и еще один важный момент. Обычно коллекторы всех или двух цилиндров сходятся в одной точке, поэтому отработанные газы одного цилиндра будут оказывать влияние на работу других цилиндров. Например, в двигателях с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 газы из первого цилиндра могут столкнуться с газами из третьего цилиндра, что ухудшит их отвод и снизит эффективность мотора. С другой стороны, газы от третьего цилиндра могут идти вслед за газами первого цилиндра, и в этом случае порция газа первого цилиндра вследствие образуемого ща ним разрежения будет «тянуть» за собой порцию газов третьего цилиндра, повышая эффективность их отвода и продувки цилиндра.

Поэтому важнейшая задача конструкторов заключается в том, чтобы подобрать оптимальную длину выпускного коллектора, при которой отработанные газы образовывали бы стоячие волны с областями разрежения в некоторых определенных областях — у выпускного клапана, в месте встречи потоков газов от двух цилиндров и т.д. Это называется настройкой выпуска, и благодаря ей современные двигатели максимально полно используют свой потенциал.

Настройка выпуска имеет свои сложности, например — коллектор малой длины эффективен на высоких оборотах, а коллектор большой длины проявляет себя на малых оборотах. А так как обычный двигатель может работать в широком интервале оборотов, то приходится идти на компромисс и рассчитывать коллектор только на какой-то средний интервал оборотов.

Цели, которые ставятся перед выпускными коллекторами, достигаются с помощью различных технических решений, что проявляется многообразием конструкций коллекторов.

Типы и конструктивные особенности коллекторов

Конструктивно все выпускные коллекторы делятся на две большие группы:

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.
Читать еще:  Шприц для заливки масла в редуктор

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%.

Особенности установки коллектора на двигатель

Монтаж коллектора к блоку обычно выполняется с помощью фланцев. Трубы трубчатых коллекторов крепятся на двух болтах (шпильках), а цельные коллекторы могут монтироваться на 8-16 болтов. При этом между коллектором и блоком обязательно устанавливается термостойкая прокладка.

На многих автомобилях коллектор отделен от основного объема моторного отсека специальным щитом или слоем теплоизоляции. Это предотвращает чрезмерный нагрев воздуха в подкапотном пространстве, который поступает во впускную систему. Теплоизоляционные вставки могут использоваться и в месте контакта коллектора с кузовом.

Обслуживание, возможные неисправности и ремонт выпускных коллекторов

Коллектор работает в сложных условиях — он нагревается от раскаленных отработанных газов, а также подвергается постоянным скачкам давления. Причем здесь опасность представляет и нагрев, и перепад температур. При нагреве на внешней поверхности коллектора образуется окалина и быстро протекают процессы коррозии. При перепадах температур происходит тепловое расширение и сжатие коллектора, негативно влияющие на его прочностные характеристики. А при охлаждении на коллекторе выпадает конденсат, который опять-таки вызывает коррозию.

Поэтому с течением времени коллектор теряет прочность, начинает ржаветь и даже может прогореть, также прогару подвержены и его прокладки (между коллектором и блоком, и между частями коллектора). При прогаре коллектор проще заменить в сборе, так как его заварка даст результат лишь на какое-то время.

Но в целом выпускной коллектор, особенно литой чугунный, является прочной и надежной деталью, которая может нормально работать в течение всего срока эксплуатации двигателя и никак о себе не напоминать.

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:

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.
Читать еще:  Датчик лямбда зонда приора цена

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.

Prosta4ok › Блог › Выпускной коллектор.

Выпускной коллектор – конструктивный элемент выпускной системы, предназначенный для отвода отработавших газов от отдельных цилиндров в общую трубу. Другой функцией выпускного коллектора является обеспечение эффективного продува и наполнения камер сгорания.

Выпускной коллектор жестко закреплен на головке блока цилиндров. На выходе к нему присоединяется каталитический нейтрализатор или выпускная труба. Между выпускным коллектором и головкой блока цилиндров размещена прокладка, которая предотвращает утечку отработавших газов в подкапотное пространство. Выпускной коллектор работает в очень тяжелых условиях, характеризующихся высокой температурой (до 1300°С) и давлением.

Различают два типа выпускных коллекторов – цельный и трубчатый. Цельный коллектор имеет короткие каналы, которые объединяются в общую камеру. Изготавливается из жаропрочного чугуна. Цельный выпускной коллектор имеет низкую эффективность отвода отработавших газов и продувки камеры сгорания, т.к. короткие каналы создают препятствия в виде импульсов газов каждого цилиндра. С другой стороны цельный выпускной коллектор прост в изготовлении и имеет невысокую стоимость.

На современные легковые автомобили устанавливаются в основном трубчатые выпускные коллекторы, которые эффективны в диапазоне средних и высоких оборотов, улучшают мощностные характеристики двигателя. Трубчатые выпускные коллекторы изготавливаются из нержавеющей стали, реже из керамики. Для достижения наилучших параметров отвода отработавших газов и продува камер сгорания длина, диаметр труб и их конструкция (форма) должны быть оптимизированы.

Движение отработавших газов в выпускной системе представляет собой колебательный процесс. Короткая труба выпускного коллектора позволяет достигать резонансный эффект, при котором происходит наилучшая продувка камер сгорания, на высоких оборотах двигателя. С длинной трубой наоборот, резонансный эффект достигается в области низких оборотов. При этом длинные трубы предотвращают возврат отработавших газов в соседние камеры сгорания, в которых еще не закрылись выпускные клапаны.

Малый диаметр трубы обеспечивает высокую скорость отработавших газов, при которой происходит лучшая инерционная продувка камеры сгорания и достигается номинальный крутящий момент на низких и средних оборотах. С другой стороны трубы малого диаметра создают дополнительное сопротивление потоку при высоких оборотах двигателя. С помощью трубы большого диаметра получают прирост мощности на высоких оборотах и снижение на низких.

Читать еще:  Нормальная компрессия двигателя ваз 2109

В настоящее время распространены две схемы трубчатых выпускных коллекторов:

4-1 или короткий коллектор (четыре трубы соединены в одну трубу);

4-2-1 или длинный коллектор (четыре трубы соединены попарно и далее соединены в одну трубу).

Трубчатый выпускной коллектор является важным элементом тюнинга автомобиля. Для одной машины может быть предложено несколько конструкций выпускных коллекторов и, соответственно, достигнут различный эффект. Короткий коллектор дает добавочную мощность в узком диапазоне оборотов. Длинный коллектор более универсальный, так как обеспечивает прирост мощности и крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя.

К примеру, выпускной коллектор по схеме 4-2-1 применен на бензиновых двигателях, которые устанавливаются на автомобилях Mazda по технологии SkyActiv-G. Помимо прироста мощности, в данных двигателях реализована более высокая степень сжатия, а за счет улучшенной вентиляции цилиндров детонация в цилиндрах не наступает.

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор является важной составляющей двигателя внутреннего сгорания. Он обеспечивает не только вывод отработанных газов, но и осуществляет продувку цилиндров, подготавливая, таким образом, основу для нового такта работы. От коллектора и его пропускных способностей зависит и степень мощности динамики мотора, поэтому те, кто занимается тюнингом моторов, уделяют большое внимание характеристикам выпускного коллектора.

К выпускному коллектору предъявляются особые требования по качеству, ввиду того, что он работает в тяжелых условиях: температура газов может достигать 1000 градусов, не говоря уже про высокое давление внутри системы. Поэтому часто используется термолента для выпускного коллектора, которая внешний нагрев коллектора и нагрев других элементов подкапотного пространства, находящихся в непосредственной близости к коллектору.

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.

Типы выпускных коллекторов

Различают несколько разновидностей коллекторов – это цельный и трубчатый.

Цельный коллектор изготавливается преимущественно из чугуна, что позволяет ему не разрушаться под воздействием высоких температур. Отличается он дешевизной, однако уступает трубчатому коллектору в функциональном плане. Так как в цельном коллекторе довольно короткие каналы, вывод отработанных газов и продувка цилиндров имеет низкую эффективность. В этом плане гораздо лучше себя показывает трубчатый коллектор.

Трубчатый коллектор имеет удлиненные каналы, что позволяет беспрепятственно выводить отработанные газы из цилиндров двигателя. Такие коллекторы демонстрируют высокую эффективность работы на средних и высоких оборотах. За счет лучшего вывода газов, повышается и мощность двигателя. Как правило, выполняются трубчатые коллекторы из нержавеющей стали. Единственный недостаток – это высокая цена, в сравнении с цельным коллектором.

К тому же, трубчатые коллекторы также разделяются на 2 типа:

  • Выпускной коллектор 4-2-1;
  • Выпуск 4-1.

Как понимать эти обозначения? На самом деле все предельно просто. Коллектор имеет 4 выводящих канала, то есть с каждого цилиндра. Далее, каналы совмещаются между собой и вот здесь, как раз и есть главное отличие: они могут совмещаться либо в 2 канала, затем в один, либо же сразу в один канал. Это отличие дает принципиальную разницу в работе мотора и влияет на общий показатель мощности.

Какая разница между Выпускным коллектором 4-2-1 и 4-1?

Говоря про коллектор схемы 4-2-1, то главными чертами, которыми он обладает, является прирост мощности на всем диапазоне работы двигателя. В этом плане, 4-1 отличается более сдержанной работой на низких оборотах и высоким приростом на высоких оборотах коленчатого вала. В зависимости от назначения автомобиля, выбирается тот или другой тип коллектора.

Выпускной коллектор – важный элемент, на который обращают внимание в ходе тюнинга двигателя. При грамотной его установке, мощность мотора можно заметно увеличить. Так, излюбленным среди мастеров является выпускной коллектор паук, который обеспечивает прирост мощности для доработанных двигателей.

Читайте также:

Одной из часто возникающих проблем с дизельным двигателем, является сбой в работе топливных форсунок. Конструктивные особенности дизельного мотора, низкокачественное топливо – все это со временем приводит к проблемам, связанным с форсунками. Мотор начинает работать нестабильно, повышается расход топлива, двигатель запускается неохотно, а из выхлопной трубы вырываются клубки черного дыма. Все .

Конструкторы Webasto первыми в мире заинтересовались идей оптимизации климата в салоне автомобиля. В далеком 1935 году они разработали несколько моделей жидкостных отопителей для автобусов и легковых автомобилей. В 1965 году компания представила на рынке климатической техники первый автомобильный кондиционер. В наше время компания Webasto является одним из первых мировых производителей .

Рейка является составной частью рулевого управления автомобиля. Каждая автомобильная деталь имеет определенный ресурс работы, рулевая рейка в этом плане не является исключением. Рабочее состояние механизм может сохранять порядка 100 тыс. км. Тем не менее, никто не застрахован от преждевременного возникновения проблем, связанных с рулевой рейкой. Наиболее частой из них является как раз стук в .

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector