Що таке впускний колектор в пристрої автомобіля
Зміст
Для приготування та якісного згоряння повітряно-паливної суміші, а також для ефективного видалення продуктів горіння автомобілі оснащуються впускний і випускний системою. Розберемося, навіщо потрібен впускний колектор, що це таке, а також варіанти його тюнінгу.
Призначення впускного колектора
Дана деталь призначена для забезпечення подачі повітря і ВТС в циліндри мотора, поки він працює. В сучасних силових агрегатах на цій частині встановлюються додаткові елементи:
- Дросельна заслінка (повітряний клапан);
- Датчик повітря;
- Карбюратор (в карбюраторних модифікаціях);
- Форсунки (в інжекторних ДВЗ);
- Турбонагнетатель, крильчатка якого працює від випускного колектора.
Пропонуємо невелике відео про особливості даного елемента:
Пристрій і конструкція впускного колектора
Один з найважливіших факторів, що впливають на ефективність мотора, - це форма колектора. Він представлений у вигляді ряду труб, з'єднаних в один патрубок. На кінці патрубка встановлюється повітряний фільтр.
Кількість відводів на іншому кінці залежить від числа циліндрів в моторі. Впускний колектор під'єднується до газорозподільного механізму в районі впускних клапанів. Одним з недоліків ВК є конденсація палива на його стінках. Для запобігання такого ефекту електростатичної реакції інженерами розроблена така форма труб, яка утворює турбулентність усередині магістралі. З цієї причини внутрішня частина труб спеціально залишається шорсткою.
Форма патрубків колектора повинна мати конкретні параметри. По-перше, тракт не повинен мати гострих кутів. Через це паливо буде залишатися на поверхні труб, що призведе до засмічення порожнини і змінить параметри подачі повітря.
По-друге, найпоширенішою проблемою впускного тракту, з якої продовжують боротися інженери, є ефект Гельмгольца. Коли відкривається впускний клапан, повітря спрямовується до циліндра. Після його закриття потік по інерції продовжує рух, а потім різко повертається. Через це створюється тиск опору, яке заважає руху чергової порції в другому патрубку.
Ці дві причини змушують автомобільних виробників розробляти поліпшені колектори, які забезпечували б плавну роботу системи впуску.
Принцип роботи
Всмоктуючий колектор функціонує за дуже простою схемою. Коли мотор заводиться, повітряний клапан відкривається. В процесі переміщення поршня до нижньої мертвої точки на такті всмоктування в порожнині створюється розрідження. Як тільки впускний клапан відкривається, порція повітря з великою швидкістю рухається в звільнилася порожнину.
На етапі всмоктування відбуваються різні процеси в залежності від типу паливної системи:
- Моновприск - від фільтра надходить чергова порція повітря. Вона проходить через карбюратор або порожнину, в якій встановлена паливна форсунка (якщо мотор оснащений инжекторной ТС). У цій порожнині повітря перемішується з паливом. Завдяки розрядці в циліндрі ця порція всмоктується через піднятий клапан системи впуску;
- Багатоточкове уприскування - в кожній трубі колектора розміщені індивідуальні паливні форсунки. Коли відкривається відповідний клапан, повітря подається по підходящої до нього трубі. Одночасно відбувається розпорошення палива.
- Пряме впорскування - всмоктується виключно повітря. Клапан опускається, поршень стискає повітря в циліндрі. В кінці такту стиснення через форсунку паливо під тиском подається в стислу середу. У дизельних ДВС відбувається ідентичний процес, тільки повітря стискається сильніше.
Всі сучасні двигуни оснащуються електронною системою, яка управляє подачею повітря і палива. Завдяки цьому мотор працює більш стабільно. Розміри патрубків підбираються під параметри мотора ще на стадії виготовлення силового агрегату.
Форма патрубків колектора
Це дуже важливий фактор, якому приділяється ключове значення при проектуванні впускної системи окремої модифікації моторів. У патрубків повинно бути конкретне перетин, довжина і форма. Не допускається наявність гострих кутів, а також складні викривлення.
Ось кілька причин, чому патрубкам впускного колектора приділяється стільки уваги:
- На стінках впускного тракту може осідати паливо;
- В процесі роботи силового агрегату може з'являтися резонанс Гельмгольца;
- Щоб система працювала справно, використовуються природні фізичні процеси, такі як тиск, що створюється проходять по впускному колектору потоку повітря.
Якщо паливо буде постійно залишатися на стінках патрубків, згодом це може стати причиною звуження впускного тракту, а також його засмічення, що негативно позначиться на продуктивності силового агрегату.
Що стосується резонансу Гельмгольца, то це одвічний головний біль конструкторів, що проектують сучасні силові агрегати. Суть цього ефекту в тому, що в момент закриття впускного клапана створюється сильний тиск, який виштовхує повітря з колектора. Коли впускний клапан знову відкривається, через противодавления потік стикається з протидією. Через такого ефекту знижуються технічні характеристики впускної системи авто, а також підвищується знос деталей системи.
Системи зміни геометрії впускного колектора
Машини старого покоління мають стандартний колектор. Однак він має один недолік - його ефективність досягається тільки на обмеженому режимі роботи двигуна. Щоб розширити діапазон, була розроблена інноваційна система - змінна геометрія колектора. Існує дві модифікації - змінюється довжина тракту або його перетин.
Впускний колектор змінної довжини
Дана модифікація використовується в атмосферних моторах. На знижених оборотах коленвала впускний тракт повинен бути довгим. Так підвищується прийомистість і крутний момент. Як тільки обороти підвищуються, його довжину необхідно зменшити, щоб розкрився весь потенціал серця автомобіля.
Для досягнення такого ефекту використовується спеціальний клапан, який відсікає більший рукав колектора від меншого і навпаки. Процес регулюється природним фізичним законом. Після закриття впускного клапана в залежності від частоти коливання повітряного потоку (на це впливає кількість обертів коленвала) створюється тиск, який приводить в рух відсікає заслінку.
Дана система використовується тільки в атмосферних моторах, так як в турбированних агрегатах відбувається примусове нагнітання повітря. Процес в них регулюється електронікою блоку управління.
Кожен виробник по-своєму називає дану систему: у BMW це DIVA, у Ford - DSI, у Mazda - VRIS.
Впускний колектор змінного перерізу
Що стосується даної модифікації, то вона може використовуватися, як в атмосферних, так і в моторах з турбонагнітачем. Коли зменшується перетин патрубка зростає швидкість руху повітря. У атмосферник це створює ефект турбо нагнітача, а в системах з примусовою подачею повітря розробка полегшує завдання турбокомпресору.
Завдяки високій швидкості руху потоку повітряно-паливна суміш більш ефективно змішується, що призводить Кеї якісному згорянню в циліндрах.
Колектори даного типу мають оригінальне будова. На вході в циліндр є не один канал, а він ділиться на дві частини - по одній на кожен клапан. В одному з клапанів є заслінка, регульована електронікою автомобіля за допомогою моторчика (або замість нього використовується вакуумний регулятор).
При невеликих оборотах коленвала ВТС подається через один отвір - працює один клапан. Це створює зону турбулентності, яка покращує змішування палива з повітрям, а разом з тим і його якісне згоряння.
Як тільки підвищуються обертів двигуна, відкривається другий канал. Це призводить до збільшення потужності агрегату. Як і у випадку з колекторами змінної довжини, виробники даної системи дають свою назву. Ford вказує IMRC і CMCV, Opel - Twin Port, Toyota - VIS.
Додатково про те, як такі колектори впливають на потужність мотора, дивіться у відео:
Несправності впускного колектора
Найбільш частими несправностями в системі впуску є:
- Порушення герметичності на місці установки прокладок;
- Освіта на внутрішніх стінках сажі і смоли;
- Освіта сходинки на місцях з'єднання (досить 2-міліметрового перешкоди, щоб потужність мотора впала приблизно на двадцять відсотків, але це тільки на низьких оборотах);
- Перегрів від близького розташування з випускним колектором.
Зазвичай прокладки втрачають свої властивості, коли мотор надмірно нагрівається або коли послаблюється затяжка кріпильних шпильок.
Розглянемо, як діагностуються, і як впливають на роботу мотора деякі несправності впускного колектора.
Витоку охолоджуючої рідини
Коли водій помічає, що обсяг антифризу поступово знижується, в процесі їзди чути неприємний запах горілої охолоджуючої рідини, а під автомобілем постійно залишаються краплі свіжого антифризу, це може бути ознакою несправного впускного колектора. Якщо бути точніше, то чи не самого колектора, а прокладки, встановленої між його патрубками і головкою блоку циліндрів.
На деяких моторах використовуються такі прокладки, які забезпечують герметичність також і охолоджуючої сорочки ДВС. Не можна ігнорувати подібні несправності, тому що згодом вони обов'язково виллються в серйозну поломку агрегату.
підсмоктування повітря
Це ще один симптом зносилася прокладки впускного колектора. Діагностувати її можна в такий спосіб. Запускається мотор, приблизно на 5-10 відсотків перекривається патрубок повітряного фільтра. Якщо обороти не падають, значить, через прокладку колектор підсмоктується повітря.
Порушення вакууму в системі впуску мотора викликає нестабільні неодружені обороти або повної відмови силового агрегату працювати. Єдина можливість усунути таку несправність - замінити прокладку.
Рідше підсмоктування повітря може відбуватися через руйнування патрубка (ів) впускного колектора. наприклад, це може бути тріщина. Подібний ефект виникає, коли в вакуумному шлангу утворюється тріщина. У такому випадку ці деталі міняються на нові.
Ще рідше підсмоктування повітря може відбуватися через деформацію впускного колектора. Таку деталь потрібно міняти. У деяких випадках витік вакууму через деформований колектор визначається по шипіння, що доноситься з-під капота під час роботи мотора.
відкладення вуглецю
Зазвичай така несправність виникає в турбированних агрегатах. Через відкладень вуглецю мотор може втрачати потужність, можуть з'являтися пропуски запалювання, а також збільшиться витрата палива.
Ще один симптом даної несправності - втрата тяги. Це залежить від ступеня засмічення впускних патрубків. Усувається воно за допомогою демонтажу та очищення колектора. Але в залежності від типу колектора легше його замінити, ніж чистити. Причина в тому, що в деяких випадках форма патрубків не дозволяє належним чином видалити відкладення вуглецю.
Проблеми з заслінками зміни геометрії впуску
Заслінки, що регулюють подачу повітря в колекторі, в одних автомобілях працюють від вакуумного регулятора, а в інших мають електропривод. Незалежно від того, якого типу заслінки використовуються, гумові елементи в них псуються, від чого заслінки перестають справлятися зі своїм завданням.
Якщо привід заслінок вакуумний, то перевірити його працездатність можна, скориставшись ручним вакуумним насосом. Якщо цього інструменту немає, то підійде звичайний шприц. Коли виявлено пропуск вакуумного приводу, його слід замінити.
Ще одна несправність приводу заслінок - вихід з ладу соленоїдів контролю вакууму (електромагнітні клапани). У моторах, оснащених впускним колектором із змінною геометрією, може зустрічатися поломка клапана, що регулює зміною геометрією тракту. Наприклад, він може деформуватися або він може залипнути через нашарування вуглецю. При подібній несправності заміні підлягає весь колектор.
Ремонт впускного колектора
Під час ремонту колектора спершу знімаються показники датчика, встановленого в ньому. Так можна переконатися, що несправність саме в цьому вузлі. Якщо поломка дійсно в колекторі, то його від'єднують від мотора. Процедура проводиться в кілька етапів:
- Від'єднується паливна система;
- Від'єднуються клеми від акумулятора;
- Проводиться демонтаж повітряного фільтра;
- Демонтується дросель;
- Відкручуються кріпильні болти колектора і деталь знімається.
Варто врахувати, що деякі несправності не ремонтуються. До цієї категорії відносяться клапана і заслінки. Якщо вони зламалися або працюють з перебоєм, то необхідно просто їх замінити. При поломці датчика демонтаж вузла не потрібно. В цьому випадку ЕБУ буде отримувати невірні показники, що буде призводити до неправильного приготування ВТС і негативно впливати на продуктивність мотора. Діагностика здатна розпізнати цю несправність.
При ремонті потрібно приділити належну увагу ущільнювачів з'єднань. Порвана прокладка призводить до витоку тиску. Раз колектор вже знятий, необхідна чистка та промивка його внутрішньої частини.
Тюнінг колектора
При зміні конструкції впускного колектора можна домогтися підвищення технічних характеристик силового агрегату. Зазвичай колектор піддається тюнінгу з двох причин:
- Усунути негативні наслідки, викликані формою і довжиною патрубків;
- Щоб доопрацювати внутрішню частину, що поліпшить надходження повітряно-паливної суміші в циліндри.
Якщо у колектора несиметрична форма, то потік повітря або повітряно-паливної суміші буде розподілятися по циліндрах нерівномірно. Найбільше обсягу буде направлено в перший циліндр, а в кожний наступний - менший.
Але і у симетричних колекторів є свій недолік. У такій конструкції більший обсяг надходить в центральні циліндри, а в останні - менший. Так як повітряно-паливна суміш в різних циліндрах відрізняється, циліндри силового агрегату починають працювати нерівномірно. через це мотор втрачає свою потужність.
В процесі тюнінгу змінюється штатний колектор на систему з багатодросельним впусканням. У такому виконанні кожного циліндра покладається індивідуальна дросельна заслінка. Завдяки цьому всі повітряні потоки, що входять в мотор, не залежать одне від одного.
Якщо грошей на подібну модернізацію немає, можна виконати її самостійно практично без матеріальних вкладень. Зазвичай стандартні колектори мають внутрішні недоліки у вигляді шорсткостей або нерівностей. Вони створюють завихрення, що створюють непотрібну турбулентність в тракті.
Через це циліндри можуть неякісно або нерівномірно наповнюватися. Зазвичай цей ефект мало помітний на невеликих швидкостях. Але коли водій очікує миттєвої реакції на натиснення педалі газу, в таких моторах вона незадовільна (це залежить від індивідуальних особливостей колектора).
Щоб усунути подібні ефекти, впускний тракт шліфують. Причому не варто доводити поверхню до ідеального стану (дзеркальне). Досить прибрати шорсткості. В іншому випадку на стінках всередині дзеркального впускного тракту буде утворюватися конденсат з палива.
І ще один нюанс. Проводячи модернізацію впускного колектора, не можна забувати про місце його установки на двигуні. У місці, де патрубки з'єднуються з головкою блоку циліндрів, встановлюється прокладка. Цей елемент не повинен створювати сходинку, через яку входить потік буде стикатися з перешкодою.
Висновок + ВІДЕО
Отже, від уявної простий деталі мотора, впускного колектора, залежить рівномірність роботи силового агрегату. Незважаючи на те, що колектор не відноситься до категорії механізмів, а зовні це проста деталь, від форми, довжини і стану внутрішніх стінок його патрубків залежить робота двигуна.
Як видно, впускний колектор це проста деталь, проте її несправності можуть заподіяти автовласникові багато занепокоєнь. Але перш ніж братися за її ремонт, слід перевірити всі інші системи, які мають схожі симптоми несправностей.
Ось коротке відео про те, як форма впускного колектора впливає на роботу силового агрегату:
Питання та відповіді:
Де знаходиться впускний колектор? Це частина навісного обладнання мотора. У карбюраторних агрегатах цей елемент впускної системи розташований між карбюратором і головкою блоку циліндрів. Якщо машина інжекторний, то впускний колектор просто з'єднує модуль повітряного фільтра з відповідними отворами головки блоку циліндрів. Паливні форсунки в залежності від типу паливної системи будуть встановлені або в труби впускного колектора, або безпосередньо в головку блоку циліндрів.
Що входить в впускний колектор? Впускний колектор являє собою кілька труб (їх кількість залежить від числа циліндрів в моторі), з'єднаних в одну трубу. У нього входить труба, що йде від модуля повітряного фільтра. У деяких паливних системах (інжекторних) в трубах, що підходять до мотору, встановлені паливні форсунки. Якщо в машині використовується карбюратор або моновприск, то цей елемент буде встановлено в вузлі, де з'єднуються всі труби впускного колектора.
Для чого потрібен впускний колектор? У класичних автомобілях у впускному колекторі відбувається подача і змішування повітря з паливом. Якщо машина оснащується безпосереднім уприскуванням, то впускний колектор служить тільки для подачі свіжої порції повітря.
Як працює впускний колектор? Коли мотор запускається, впускним колектором рухається свіже повітря від повітряного фільтра. Це відбувається за рахунок природної тяги, або завдяки дії турбіни.
