Что такое коллектор. Впускной и выпускной в устройстве автомобиля. Да все просто.
НУ что вот и добрались мы до этих узлов в автомобиле, уж сколько мы говорили о коллекторах просто не счесть. Сколько мне задавали про них вопросов — очень много. Поэтому сегодня настал тот момент, когда стоит открыть занавес и подробно рассказать про эти «сложные узлы». НА машинах их всего два, это впускной и выпускной тип, не смотря на похожее строение, выполняют они совершенно различные функции двигателя …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
- Строение обоих вариантов
- Впускной коллектор
- Выпускной коллектор
- Могут ли сломаться?
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ + ВИДЕО
Для начала начнем с определения.
Коллектор – это часть впускного или выпускного тракта систем автомобиля. Обычно «впускной» служит для подвода и смешения топливной смеси до цилиндров двигателя, а вот «выпускной» наоборот отводит уже сгоревшие газы в катализатор, и после в глушитель.
Если можно так выразиться — стоят они зачастую «бок о бок» друг от друга, хотя и не соприкасаются вовсе. Скажу больше зачастую материалы, из которых они сделаны, категорически отличаются.
Строение обоих вариантов
Если утрировать то коллектора это 4 трубы, которые соединяются в одну. То есть своего рода «штаны», только на четыре «штанины». Нужно отметить, что бывают и на «две – три» или даже «шесть» труб. Такое устройство обусловлено количеством цилиндров в двигателе, как мы знаем на автомобиле «ОКА» было всего два цилиндра (две трубы), например на новых FORD есть варианты с тремя (трехтрубный), а на некоторых представительских авто – шесть цилиндров (шеститрубный). Причем это будут как впускной, так и выпускной коллектора.
Вот только верхняя точка, где один выход у них будут отличаться:
Впускной – подключается к системе подачи воздуха или топлива, поэтому в «верхней точке» будет стоять либо карбюратор, либо дроссельная заслонка.
Выпускной – подключается к глушителю, отводит отработанные газы. Сейчас зачастую подключается к катализатору.
Теперь подробнее о каждом из типов.
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. Подробно в этой статье читаем.
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.
Выпускной коллектор
Итак, второй претендент, он также выполняет немаловажную роль – отвод сгоревших газов. После того как впускные клапана были закрыты, топливо сжимается и поджигается свечой зажигания – происходит мини взрыв, поршни идут вниз – открываются выпускные клапана и отводят сгоревшие газы.
Вот только после клапанов они должный выйти в глушитель, а собирает их, из каждого цилиндра как раз выпускной коллектор (также по одной трубе на цилиндр). Он также подсоединен своей широкой частью к головке блока, только (если утрировать) с другой стороны, далее по трубам газы собираются в одну большую, как правило, сначала стоит катализатор, который дожигает газы, затем после него уже идет глушитель (может стоять и отвод для турбины). После этого газы уходят дальше после в окружающую среду. Стоит упомянуть – этот тракт гасит не только отработанные газы, но и звук выхлопа! Точнее не он сам, а глушитель которую он передает «отработку».
Как вы понимаете выпускной коллектор, работает с высокими температурами, ведь зачастую выхлоп может разогреваться до 950 градусов Цельсия. Поэтому обязательно нужно применять металлы, да не простые, а тугоплавкие способные выдерживать высокие показатели «тепла».
В этот отводящий коллектор, зачастую вкручивают датчик, это «лямба-зонт» или кислородный датчик, он «следит» за содержанием кислорода и других газов в выхлопе.
Благодаря этому датчику корректируется подача топливной смеси через наш «подающий» коллектор, то есть получается взаимосвязь.
Выпускной тракт, обычно в автомобилях очень прочный, служит почти весь срок эксплуатации автомобиля.
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).
Заключение + ВИДЕО
Если разобраться, то обе эти системы достаточно примитивны, но каждая из них выполняет функции, без которых работа двигателя внутреннего сгорания просто не возможна. Не смотря на различия систем, все же они взаимосвязаны, так система «впрыска», получает информацию от «лямба-зонта», который установлен в «выпуске», если он сломается то ваш автомобиль будет потреблять больше топлива, иногда до двух раз.
Сейчас видео версия статьи, смотрим.
НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.
(23 голосов, средний: 4,70 из 5)
Устройство выпускного коллектора автомобиля
Выпускной коллектор – это важная часть системы выпуска отработанных газов, предназначенная для удаления продуктов сгорания из камеры двигателя. При этом резонирующие волны выхлопа способствуют улучшению продува и наполнения самой камеры сгорания.
Чаще всего, выхлопной коллектор изготавливают из чугуна. Одной стороной механизм крепится к катализатору или к выхлопной трубе (если в системе выпуска отработанных газов не подразумевается наличие катализатора), а другой – непосредственно к самому двигателю внутреннего сгорания.
Такое специфическое расположение способствует тому, что коллектору приходится работать в достаточно сложных условиях, ведь температура, проходящих через него газов иногда превышает тысячу градусов. От таких перегревов может выйти из строя прокладка выпускного коллектора. В момент глушения двигателя происходит резкое охлаждение коллекторных полостей и неминуемое выпадение конденсата. Именно поэтому коллектор выхлопной трубы очень подвержен коррозии.
Принцип работы выпускного коллектора
Движение газов по выпускным каналам представляет собой, волновой процесс, который экспериментально стараются согласовать с волновыми процессами, возникающими при движении смеси горючего во всасывающем тракте. Открытие выпускного клапана приводит к тому, что из камеры сгорания газ под давлением устремляется в выпускной коллектор. При этом разница давлений в этих двух полостях приводит к формированию волны, которая отражается от ближайших препятствий (например, катализатора), направляется назад к цилиндру и достигает его в момент очередного такта выпуска. Такой резкий вывод продуктов сгорания приводит к образованию в цилиндре разряжения, способствующего улучшению очистки самого цилиндра, и более быстрому его наполнению свежей горючей смесью. Распространяется волна со скоростью выхода из цилиндра, поэтому формирующийся резонанс образуется в трубе в довольно широком диапазоне оборотов. Следовательно, увеличение оборотов двигателя приводит к ускорению выхода газов из цилиндра и ускорению движения волны, которая как раз успевает возвратиться к началу очередного, более короткого цикла.
Увеличение мощности автомобиля с помощью выпускного коллектора (паука)
На долю выхлопного коллектора приходится львиная доля потерь мощности двигателя в системе выпуска. Чтобы предотвратить эти потери в спортивных и тюнингованых автомобилях стараются создать достаточно благоприятные и одинаковые условия работы для каждого из цилиндров. При этом коллекторные выпускные трубы делают персонально для каждого цилиндра и одинаковой длины. Такой выпускной коллектор «паук» отличается от штатной модели формой, выпускными окнами и порядком соединения имеющихся приёмных труб.
Выпускной «паук» может быть коротким и длинным. Формула короткого «паука» для обычного четырёхцилиндрового двигателя выглядит, как 4-1, т.е. 4 выходные трубки соединяются в одной. Этот спортивный выпускной коллектор «паук» может повысить мощность двигателя только в узком диапазоне оборотов – более 6000 об/мин. Его в основном используют в спортивных авто и автомобилях, оснащённых высокофорсированным двигателем.
Выпускной коллектор 4-2-1 (четыре канала объединяются вначале попарно, а затем вдали от двигателя сливаются воедино в одну трубу) относится к длинным «паукам» и прекрасно подходит для любительского тюнинга. Герметичность крепления выводной трубы к пауку определяет прокладка выхлопного коллектора. Он обеспечивает прирост крутящего момента и мощности в достаточно широком диапазоне. Однако прирост такой мощности относительно невелик, и для отечественных автомобилей ВАЗ редко когда превышает 5-7%. В прямоточной системе могут быть использованы промежуточные прямые трубы, имеющие увеличенный диаметр. Оснащают также выпускной «паук» 4-2-1 резонаторами пониженного сопротивления. Иногда вместо жестких соединений могут быть поставлены шаровые соединения или «гофры» (сильфоны). Первые не способствуют созданию паразитных резонансных частот, но характеризуются недолговечностью. Может быть использован при тюнинге и выпускной коллектор 4-2-2.
Впускной и выпускной коллекторы
Кажется, что впускной и выпускной коллекторы настолько примитивные элементы, что говорить о них профессионалам как-то неловко. Однако и в этих элементах есть свои прорывные технологии и особенности, о которых мы расскажем в нашем обзоре.
Коллектор разделяющий
Называть впускной трубопровод коллектором не совсем верно, поскольку слово «коллектор» происходит от английского collector – устройство, которое что-то объединяет. А деталь, работающая на впуске, не объединяет, а, наоборот, распределяет (разделяет) поток воздуха по цилиндрам. Но чтобы не путать читателя, будем называть впускную трубу коллектором.
Дополнительный объем
Итак, что можно улучшить в столь простейшем узле? Не будем лезть в глубину веков, а остановимся на современных тенденциях. Еще в конце прошлого века японские автопроизводители частенько применяли такое интересное решение, как воздушный резонатор. Копеечная пластиковая деталь в виде небольшой коробочки или бочонка, которая помогала улучшить наполнение цилиндров в определенном диапазоне оборотов, отдавая мотору дополнительный запас воздуха в необходимый момент.
Переменная длина
Следующим шагом совершенствования системы впуска стали коллекторы переменной длины, и теперь они применяются многими компаниями, использующими атмосферные моторы. Например, фирмой Hyundai на Theta II или Opel на популярном моторе Z18XER.
Устройство подобных коллекторов совсем несложное: воздушная заслонка, управляемая электромагнитным клапаном, открывает потоку воздуха короткий или длинный путь, в зависимости от режима работы ДВС. На низких оборотах нужен длинный коллектор, на высоких – короткий.
У разных компаний это решение называется по-разному: у Ford – DSI, у BMW – DIVA, у Mazda – VRIS.
Заслонка обычно открывает воздуху короткий путь на 4000–5000 оборотах в минуту. Иногда заслонки управляются сервомоторами, реже разрежением.
Вездесущий пластик
Когда-то впускные коллекторы изготавливались из чугуна, позже ему на смену пришел алюминий. Ну а теперь под капотом авто прижился пластик – он максимально легкий, особо высоких температур в этой зоне нет, а те, что есть, современные материалы вполне выдерживают.
Сложная система
С выпускным коллектором все немного сложнее – там высокие температуры, неподалеку катализатор, а теплонагруженность современных ДВС такова, что мотор постоянно находится на грани закипания: нормальной температурой для новых двигателей является диапазон в районе 115–120 градусов по Цельсию.
За тем, чтобы мотор не остыл, следят пять-шесть электронных термостатов, централизованно контролируемых ЭБУ. Сложность системы нередко приводит к ее сбоям, в результате чего ДВС перегревается либо плавятся соты каталитического нейтрализатора.
Объединение с ГБЦ
Производители нашли способ решения этой проблемы: отлили выпускной коллектор в едином блоке с головкой блока цилиндров и пустили по нему охлаждающую жидкость. Конечно, это привело к усложнению конструкции и невозможности многих видов ремонта, но эффективность была в приоритете. Такой выпускной коллектор называется интегрированным.
Плюсы от его использования бесспорны. Первый – это быстрый прогрев двигателя и салона в холодное время года, ведь именно выпуск – самая горячая часть мотора.
Второй – охлаждение до приемлемых температур выхлопных газов в переходных и тяжелых режимах работы. Таким образом и катализатор останется цел, и ДВС экономит около 20% топлива.
Третье – улучшение экологической составляющей: меньше сгорит бензина или солярки, мотор меньше выбросит CO2 и угарного газа.
Четвертое – компактность интегрированного коллектора в сравнении с классическим приводит к быстрому прогреву катализатора и ускоряет ответ турбины (если таковая имеется). Да и при сборке мотора выполняется меньше операций.
Минусы у такой схемы также присутствуют: неремонтопригодность конструкции, большая тепловая нагрузка на систему охлаждения и некоторые сложности при настройке двигателя.
Выпускной коллектор
Коллектор, представляет собой элемент двигателя входящий в состав выпускной и впускной систем. В зависимости от возложенной функции, существует два типа коллекторов, впускной, для поступления топливной смеси и выпускной, служащий для выхода отработанных газов. Выглядит устройство, довольно просто — труба, разделённая на сегменты.
Строение выпускного коллектора
По своей функциональности оба устройства отличаются, по этой причине, для изготовления используют разные материалы. Чаще всего, выпускной коллектор, производят из чугуна. Крепится он, так же как и впускной, к головке блока цилиндров. Выхлопные газы, проходя через трубки коллектора, попадают в приёмную трубу и оседают в катализаторе, далее проходят через резонатор и проникают в глушитель, после распыляются в атмосферу.
На современных автомобилях с инжекторами выпускной коллектор устанавливается в специальную зону размещения датчика – контролера.
Конструкционно, коллекторы подразделяются на две группы:
- трубчатые;
- целостные.
Коллектор трубчатого вида , устанавливают на современные автомобили, они эффективно работают на высоких и средних оборотах двигателя. Их часто применяют для увеличения мощности мотора. Материалом для изготовления выпускного устройства, служит керамика, но чаще всего нержавеющая сталь. При проектировании коллектора, особое внимание уделяется его конструктивной особенности, количеству трубок и их диаметру.
Наиболее распространены два вида конструкции: четыре трубы переходящие в две, а затем в одну, второй вариант, когда одна трубка имеет четыре разветвления.
Несмотря на эффективность данного типа выпускного механизма, устанавливать его на форсированный двигатель не всегда эффективно. В случае, когда силовой агрегат работает на низких оборотах, наилучший вариант использовать цельный коллектор.
Устройство цельного типа. Коллектор из чугуна, представляет собой цельную деталь, состоящую из нескольких каналов объединённых в одну трубу. Производительность того типа устройства, низкая, прежде всего по причине коротких каналов, по этому их часто используют как бюджетный вариант.
Тюнинг
Нередко, для увеличения крутящего момента, любители тюнинга используют коллектор трубчатой конструкции. В зависимости, от того, какие результаты нужны, устанавливают детали, разных схем.