Впускной коллектор: назначение, устройство, принцип работы, неисправности и их устранение

Устройство и принцип работы

Чтобы впускной коллектор выполнял все возложенные на него задачи, он должен иметь строго рассчитанную геометрическую форму. Например, для того, чтобы поток внутри не замедлялся, коллектор проектируется без углов и прямых линий. Плавные изгибы, округлая форма способствуют более мощному воздушному потоку.

На входе во впускной коллектор находится карбюратор или дроссельная заслонка, если речь идет об инжекторном двигателе. Центральный канал разделяется на отдельные рукава – раннеры, которые подходят к цилиндрам, а точнее, к впускным клапанам. Топливные форсунки размещаются возле впускных клапанов (в системе распределенного впрыска) или в центральном канале, если установлен моновпрыск.

По форме впускного канала различают одноплоскостные и двухплоскостные:

Одноплоскостные – только с одним каналом для прохождения воздуха или топливно-воздушной смеси. Эти коллекторы пропускают за единицу времени большое количество воздуха, а значит, позволяют двигателю развить максимально возможную мощность на высоких оборотах;
Двухплоскостные – те, в которых канал разделен на две части. Они дают возможность получить больше отдачи мощности на низких и средних оборотах двигателя.

Материалы.Изначально впускные коллекторы делались металлическими: из чугуна, стали, алюминия. Проблема таких конструкций не только в достаточно высокой цене, но и в значительном нагреве от цилиндров двигателя. Сегодня их в основном делают из специального термостойкого пластика, который обладает меньшей теплопроводностью, а значит, и меньше нагревает воздух внутри.

Принцип работы.Основной принцип работы коллектора – подача воздуха на фазе впуска. Инициатором движения воздуха является сам двигатель. Когда поршень опускается, в камере сгорания над ним создается зона низкого давления. На фазе впуска, когда клапан открыт, опускающийся поршень затягивает воздух, как хороший насос. Таким образом, от центрального канала воздух поступает в нужный раннер, а из него – в камеру сгорания. На видео-3д анимации, ниже, наглядно показан принцип работы впускного коллектора с вихревыми клапанами.

Если на автомобиле установлен карбюратор или центральная форсунка, при втягивании воздуха в раннер, поток топлива (или топливно-воздушной смеси) поступает в нужный цилиндр. Благодаря тому, что поток внутри коллектора турбулентный, топливо лучше перемешивается с воздухом и, следовательно, лучше сгорает. Турбулентный воздушный поток проектируется в коллекторе специально: он быстрее движется и лучше наполняет цилиндры.

В автомобилях с распределенным впрыском форсунки установлены в раннерах коллектора перед впускными клапанами. В этом случае по коллектору движется только воздух, который смешивается с распыленным топливом перед самым входом в цилиндр двигателя. Здесь скорость и структура воздушного потока также важны, поскольку для качественного приготовления топливно-воздушной смеси остается меньше времени и места.

Резонансные колебания.Чтобы усилить поток поступающего воздуха, внутренняя геометрия впускного коллектора рассчитывается так, чтобы образовался так называемый резонанс Гельмгольца. Примерная схема, как это работает:

На фазе всасывания поршень мотора опускается вниз, создавая зону разрежения, и через открывшийся клапан в камеру сгорания на большой скорости заходит воздух;
Однако объем раннера намного больше, чем объем цилиндра, поэтому весь воздух, который “взял разгон” в коллекторе, в камеру сгорания не попадает;
Перед закрывшимся впускным клапаном создается зона повышенного давления, когда воздух по инерции продолжает движение вперед;
Клапан всё еще закрыт, так что давление в раннере выравнивается, то есть происходит “откат”, а после него перед впускным клапаном опять образуется зона повышенного давления. Эти резонансные колебания воздуха зависят от формы и размера коллектора и рассчитываются под каждый двигатель отдельно.

Что такое впускной коллектор и зачем он нужен

Перед тем как перейти к обнаружению неисправностей и их ремонту, нужно понять, зачем нужна данная деталь и какие функции она выполняет. Итак, это одна из самых важных частей в двигателе, работающем за счёт внутреннего сгорания воздушно-топливной массы.

Роль данной детали заключается в распределении воздушно-топливной массы по цилиндрам. Чем лучше распределение, тем выше производительность мотора. Именно поэтому работоспособность данной детали так важна. Если с ней наблюдаются какие-либо неисправности, то это негативно влияет на расход топлива, масла, а также динамику автомобиля.

Внимание! Деталь также служит местом, где крепится карбюратор. Впускной коллектор может выступать площадкой для размещения важных узлов двигателя, таких как дроссельная заслонка или топливная арматура

В действительности очень многое зависит от особенностей конструкции конкретной модели

Впускной коллектор может выступать площадкой для размещения важных узлов двигателя, таких как дроссельная заслонка или топливная арматура. В действительности очень многое зависит от особенностей конструкции конкретной модели.

Когда поршни двигаются вниз, происходит частичное разряжение во впускном коллекторе. Проще говоря, давление опускается ниже атмосферного. Подобный эффект максимально эффективно используют инженеры.

Вакуум в руках умелых конструкторов и учёных превратился в источник силы. Она стала основным ресурсом, обеспечивающим работу таких дополнительных систем, как:

круиз-контроль,
усилители тормозов,
устройства контроля выброса,
стеклоочистители,
вентиляция кратера и т. д.

В действительности список систем, которые работают за счёт образования вакуума можно продолжать до бесконечности.

Основные признаки загрязнения

Рекомендуется периодически проводить чистку внутренней поверхности. Это связано с тем, что избежать образования сажи на поверхности практически невозможно, при длительной эксплуатации автомобиля коллектор покрывается слоем сажи толщиной в несколько миллиметров. Некоторые признаки также могут указывать на необходимость в проведении чистки:

Весь образующийся нагар остается внутри конструкции и со временем накапливается, снижая пропускную способность.
Существенно увеличивается показатель расхода топлива. Для того чтобы расход находился в пределе нормы, горючая смесь должна состоять из определенного количества топлива и воздуха. Кроме этого, неправильно обогащенная смесь снижает основные показатели работы ДВС.
Снижается мощность, и теряется динамика разгона. Определить падение мощности двигателя довольно сложно, так как это происходит постепенно. Лишь при диагностике транспортного средства можно определить показатель мощности.
На низких оборотах может появиться вибрация и тряска. Из-за снижения пропускной способности повышается давление, которое и приводит к вибрации.
Автомобиль плохо держит холостой ход, обороты падают. Часто встречается ситуация, когда на холостом ходу двигатель практически полностью глохнет. Это происходит также при плохом обогащении топливной смеси.
В некоторых случаях загрязняющие вещества кристаллизуются, откалываются и попадают на клапан. Загрязнение клапанов усложняет их ход, появляются сильный стук и шум. Накапливающаяся масса на клапанах усложняет их ход.

Сильное загрязнение впускной системы происходит по причине высокого потребления масла при повреждении цилиндропоршневой группы. Это еще в большей степени усугубляет сложившуюся ситуацию, двигатель окончательно теряет свои качества.

Функция впускного коллектора

Впускной коллектор предназначен для подачи равномерного количества воздуха в цилиндры двигателя автомобиля.

В более старых автомобилях карбюратор впрыскивал топливо перед впускным коллектором, а для этих двигателей впускной коллектор был необходим для равномерного распределения этого топлива.

Более новые автомобили впрыскивают топливо в конец впускного коллектора с топливными форсунками, и равномерное распределение уже не так важно, как раньше. В новых автомобилях даже есть вихревые заслонки внутри, которые создают более приятный воздушный поток при входе в камеру сгорания, что создает более эффективный двигатель

В новых автомобилях даже есть вихревые заслонки внутри, которые создают более приятный воздушный поток при входе в камеру сгорания, что создает более эффективный двигатель.

Для чего нужны вихревые заслонки?

Как известно, в цилиндре горит не само топливо и не воздух. Горит воздушно-топливная смесь. И чем эта смесь однороднее, тем лучше она сгорает, тем выше эффективность и экономичность двигателя. Соответственно, возникает вопрос — как лучше размешать это самое топливо в цилиндре? Форсунки, подающие топливо не одной большой и толстой струёй, а вовсе даже десятком маленьких струек выступают с одной стороны. А с другой стороны у нас подается воздух. И если этот воздух подать с усилием, да еще и под хитрым углом, получится вихрь. Который отлично все смешает и не менее отлично сгорит.

Но тут перед инженерами встал вопрос — если сделать отверстие для подачи воздуха узким, то на низких оборотах вихри будут получаться отличные. Но при повышении оборотов образуется слишком сильный дефицит воздуха и на его подачу будет тратиться чрезмерно много энергии. Если сделать отверстие достаточно широким для работы на средних и высоких оборотах, то никаких завихрений на низких уже не будет, и эффективность двигателя опять снизится.

Поэтому для оптимальной работы двигателя во всех режимах подачу воздуха разделили на 2 части. В одной части никаких заслонок нет, и она всегда свободно продувается, тогда как вторая часть имеет ту самую заслонку, которая полностью закрыта на низких оборотах и тем шире открывается, чем выше обороты.

На рисунке представлена схема работы вихревых заслонок на низких оборотах. Воздух подается только через один канал. Второй канал закрыт полностью.

При повышении оборотов, когда двигателю требуется больше воздуха, постепенно приоткрывается вторая заслонка, контролируя силу воздушного потока. Полностью открытая заслонка на высоких оборотах представлена на рисунке ниже:

За положение вихревых заслонок отвечает интегрированный датчик, и соответствующий привод, изменяющий угол наклона этих самых заслонок.

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.

Замена выпускного коллектора

В случае, если выпускной коллектор значительно прогорел или имеет сильно нарушенную геометрию, он подлежит замене. Для этого:

ждем пока двигатель и коллектор остынут до нормальной для ремонта температуры;
снимаем все элементы, которые могут помешать работе (защиту двигателя, защиту коллектора или прочие узлы);
раскручиваем резьбовые соединения крепежа к блоку и приемной трубе выхлопной системы;
выполняем снятие выпускного коллектора;
далее — замена прокладки выпускного коллектора;
монтируем новый коллектор с крепежом, обтягиваем его;
устанавливаем все демонтированные элементы в обратном порядке, обтягиваем резьбовые соединения.

Чаще всего требуется только замена прокладки выпускного коллектора.

В случае если лопнул выпускной коллектор, или даже если его патрубок полностью отломан, не спешите приобретать новый. Во многих сервисах практикуется сварка выпускных коллекторов. Чугун варится особыми электродами или аргонодуговой сваркой. Стальные трубчатые коллекторы также подлежат заварке. Подобные работы не по силам новичку, лучше обратиться к специалистам.

Выпускные коллекторы физически необходимы для сбалансированной работы ДВС, поэтому современные двигатели проектируются с учетом комплексной работы узлов и механизмов. Тюнинг же систем выхлопа дает вполне ощутимый прирост мощности, а при верном подходе не повлияет на показатели автомобиля в целом.

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

Выбор средств для чистки egr дизеля

Автовладельцы жалуются, что от чистки толка нет. Но качественное очищение узлов, агрегатов возможно при условии, что для выполнения операций хозяин ТС использует специально произведённые для этих целей средства. Не стоит забывать: при чистке системы egr не используют приспособления, царапающие поверхность деталей. Не нужно использовать даже мягкую зубную щётку. На обрабатываемые поверхности устройства наносятся только жидкости из аэрозолей. Наиболее действенны:

средства с образованием пены для чистки карбюратора;
пенообразующее средство в виде спрея;
очиститель ЕГР, турбины, впускного тракта;
карбюраторная промывка.

Нагар со стенок убирают пенным очистителем. Процедуру повторяют до 6 раз. Количество повторов зависит от толщины слоя нагара. Сохранить стабильно работающей систему возможно, дождавшись момента, когда грязь уйдёт от действия химикатов.

Промывку для карбюратора используют как средство для замачивания частей клапана при значительном загрязнении. После замачивания, предварительной чистки можно пользоваться спреем. Средство поможет удалить остаток грязи.

Тюнинг впускного коллектора

Любители автотюнинга не обходят своим вниманием и впускной коллектор. При правильном подходе, действительно, удается улучшить показатели мощности двигателя, пример на видео, ниже

Варианты тюнинга:

Улучшение формы. Довольно сложно добиться того, что во все цилиндры двигателя поступает одинаковое количество воздуха. Потому мастера заменяют штатный коллектор на многодроссельный впуск. На каждый цилиндр двигателя устанавливается отдельный дроссель, получается независимая система.
Совершенствование внутренней поверхности. При производстве коллекторов на внутренней части могут остаться небольшие погрешности: наплывы, заусенцы, шероховатости. Это немного тормозит поток воздуха, поэтому умельцы шлифуют внутреннюю поверхность коллектора, чтобы убрать все препятствия.

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.

Тюнинг, в данном случае, подразумевает замену штатного впускного коллектора системой многодроссельного впуска. Ее устройство таково, что воздушные потоки, подающегося в цилиндры, не зависят друг от друга, поскольку каждый из цилиндров оснащается собственной дроссельной заслонкой.

«Внутренние» работы

При недостатке денежных средств, тюнинг можно провести и более дешево, почти даром. Внутри коллекторов практически всегда находится большое число неровностей и приливов, а поверхность шероховатая. Все вместе это вызывает ненужные завихрения, мешающие качественному наполнению цилиндров. При размеренной езде это явление практически незаметно, но если хочется добиться от мотора большей эффективности, с этими недостатками нужно бороться.

Тюнинг штатного впускного коллектора заключается в шлифовке его внутренней поверхности, с целью удаления приливов и шероховатостей. Шлифовать нужно не до появления зеркала, а только до достижения однородного состояния всей поверхности. Если переусердствовать, то капли горючего будут конденсироваться на стенках и тюнинг даст совершенно противоположный результат.

Напоследок, чтобы тюнинг был максимально полным, нужно обратить внимание на место сопряжения коллектора с головкой блока цилиндров. Нередко в этом месте остается ступенька, мешающая нормальному ходу воздушного потока, которую необходимо устранить (с этого начинается тюнинг ГБЦ)

Check Engine

Частенько приличный подсос воздуха через стыки впускного трубопровода вызывает даже появление индикации Check Engine. Соответствующий код ошибки возвестит о чрезмерном обеднении топливовоздушной смеси. Другими виновниками такой неприятности становятся изношенные прокладки на стыке трубопровода и головки блока цилиндров. Частенько приличный подсос воздуха через стыки впускного трубопровода вызывает даже появление индикации Check Engine. Соответствующий код ошибки возвестит о чрезмерном обеднении топливовоздушной смеси. Другими виновниками такой неприятности становятся изношенные прокладки на стыке трубопровода и головки блока цилиндров.

Конструктив

Металлические впускные коллекторы отливают как единый узел или делают составными. В последнем случае соединения уплотняют герметиком или ставят прокладки. Соответственно, их всегда можно обновить, располовинив составной коллектор.

Пластиковые коллекторы всегда составные. Технологии производства не позволяют изготавливать подобные узлы монолитными. В большинстве случаев такие коллекторы фактически неразборные: стыки соединений пропаяны. Хотя все еще встречаются более продуманные конструкции с возможностью безболезненного разделения на части и замены резиновых прокладок.

План действий

Как правило, более капризны стыки пластиковых элементов. Если коллектор разборный, то его герметичность легко восстановить. Правда, в большинстве случаев узел приходится снимать с мотора. А в случае «монолитного» коллектора придется подумать насчет способов его герметизации.

Самый надежный вариант — пластиковая сварка. Это технология, по которой, к примеру, ремонтируют трещины и разрывы бамперов. Однако такой вариант может оказаться дорогим удовольствием, если речь идет о больших зонах восстановления. В этом случае иногда дешевле купить новый или б/у коллектор. Если же делать это своими силами, то придется потратиться на дорогостоящее оборудование: специальный строительный фен и дремель (прямошлифовальная или бормашина).

Вариант попроще — вооружиться паяльником и напаять на стык шов из пластика. Для этого подойдут, к примеру, отрезки из пластикового мерного ведерка для жидкостей. Здесь по большому счету нужно только терпение.

Быстрее и проще всего замазать стыки герметиком. Правда, этот способ наименее предпочтителен для наддувных моторов. У них давление воздуха на впуске в некоторых режимах работы существенно выше, чем у атмосферных двигателей. Поэтому любые герметики могут дать слабину, и для наддувного двигателя больше подойдет именно пайка.

Ремонт и чистка впускного коллектора автомобиля

Статья о том, как правильно ремонтировать и очищать впускной коллектор двигателя машины. Советы и рекомендации. В конце статьи — интересное видео о впускном коллекторе автомобиля.

Для того, чтобы двигатель автомобиля работал безотказно, необходимо, чтобы все составляющие детали и узлы были в абсолютной исправности – от клапанов до впускного коллектора

Особенно важно состояние именно впускного коллектора, который осуществляет смешивание топлива с воздухом в нужных пропорциях

По сути дела, впускной коллектор – это довольно сложное устройство, работающее таким образом: топливо с воздухом проникают внутрь системы, и там образовавшаяся смесь разделяется на несколько потоков, количество которых завит от численности цилиндров.

В результате работы поршни цилиндров разряжают емкость до состояния, близкого к вакууму, которое нейтрализует газы из картера, попадающие внутрь коллектора через вентиляционные коммуникации. Эти газы перемешиваются с парами бензина, и полученная смесь затем воспламеняется. Такая конструкция позволяет довольно ощутимо сокращать ядовитые выхлопы в окружающую среду.

Чистка конструкции

Нужно чистить впускной коллектор регулярно, что позволит существенно продлить его срок службы. Рассматриваемая деталь стоит дорого, при длительной эксплуатации в неисправном виде могут выйти из строя важные элементы ДВС. Проводить чистку рекомендуется в случае появления стука. Выполнить работу можно следующим образом:

Автомобиль устанавливается на подъемник. Можно провести работу и в обычном гараже, но при использовании подъемника процесс демонтажа существенно упрощается.
Перед проведением работы следует продуть двигатель сжатым воздухом. В некоторых случаях проводится механическая очистка наружной поверхности, что позволяет исключить вероятность попадания пыли и песка при сборке внутрь двигателя.
Для защиты системы подачи топлива зачастую устанавливается пластиковый кожух. Крепится он при помощи защелок или других крепежных элементов. Пластиковая защита существенно продлевает срок службы устройства.
Во многих случаях крепление коллектора проводится специальным винтом. Эта деталь должна выдерживать высокое давление и не менять свое положение при возникновении вибрационной и другой нагрузки. Поэтому закрепляется распределительный впускной коллектор на раме. Если предыдущий демонтаж проводился давно, то есть вероятность окисления крепежного элемента. Упростить его откручивание можно при использовании специальных веществ.
Следующий шаг заключается в снятии дроссельной заслонки. Эту работу нужно выполнять аккуратно, так как конструкция восприимчива к механическому воздействию, и даже незначительная деформация приведет к неисправности. При повреждении дроссельной заслонки приходится проводить ее полную замену. О том, как почистить дроссельную заслонку читайте здесь.
Снимаются все датчики и трубки. Перед дальнейшим проведением работы нужно отсоединить датчики. Как правило, для этого достаточно отсоединить фишки. Трубки могут крепиться самым различным образом, в большинстве случаев используются хомуты. С фишками следует быть аккуратным, так как они изготавливаются с применением пластика и не могут выдерживать существенное механическое воздействие.
Коллектор крепится к мотору несколькими болтами. Если автомобиль эксплуатируется на протяжении многих лет, то для их откручивания нужно использовать специальные антикоррозионные составы.
После снятия устройства можно приступить к его разборке. В большинстве случаев коллектор состоит из двух половин, которые соединены двумя болтами. При демонтаже извлекается прокладка (если она не повреждена, то используется повторно).
После разделения две половинки помещают в емкость со специальным раствором. Грязь практически въедается в используемый материал при изготовлении коллектора. Поэтому для чистки нужно использовать щетку. При сильном загрязнении придется изрядно потрудиться: используются различные инструменты и специальные чистящие вещества.
После механической очистки выполняется продувка конструкции сжатым воздухом. За счет этого можно удалить мелкие частицы, которые остаются на поверхности.
Перед сборкой всех элементов следует промазать их герметиком. Подобное вещество повышает степень герметизации конструкции. Можно использовать холодную сварку, так как подобное вещество после застывания может выдерживать воздействие высокой температуры и давления.

Отмыть впускной коллектор от сажи можно в течение нескольких часов. После выполнения работы сборка проводится в обратной последовательности

При выборе того, чем промыть впускной коллектор, рекомендуется уделить внимание специальным средствам, которые есть в продаже. При желании можно создать требующийся состав из подручных материалов

Стоит учитывать, что применяемое средство лишь упрощает отделение нагара от поверхности.

Впускной коллектор: назначение, устройство, принцип работы, неисправности и их устранение

Устройство и принцип работы

Что такое впускной коллектор и зачем он нужен

Основные признаки загрязнения

Функция впускного коллектора

Для чего нужны вихревые заслонки?

Выпускной коллектор

Замена выпускного коллектора

Популярное на сайте

Код ошибки P0014 (симптомы, причины и способы устранения)

Дверь автомобиля не закрывается или не защелкивается? (6 причин и как это исправить)

Симптомы плохой или неисправной прокладки впускного коллектора

Симптомы плохого или неисправного датчика давления масла

Реле свечей накаливания – как проверить его работоспособность? + Видео

Дым от тормозов. Причины и способы устранения

Симптомы неисправного блока управления двигателем (ЭБУ)

Kia Sportage 2021 года. Когда появиться в России новый кузов?

Nissan Qashqai 2 2.0 — Замена свечей зажигания своими руками (фотоотчет)

Воздушный фильтр | 8 признаков загрязнения

Признаки плохого или неисправного реле топливного насоса