Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора

Форма и объемная эффективность

Одним из важнейших параметров впускного коллектора, определяющим эффективность, является его форма. Основное правило, которого придерживаются все инженеры, гласит, что впускной коллектор не должен иметь никаких угловатых форм, так как это спровоцирует перепады давления и, как следствие, худшее наполнение цилиндров воздухом или рабочей смесью. Поэтому, все коллекторы имеют сглаженные переходы между сегментами и округлые формы.

В подавляющем большинстве нынешних коллекторов применяют раннеры. Представляют они из себя отдельные трубы, расходящиеся от центрального входа коллектора на все имеющиеся впускные каналы в головке блока цилиндров. Их задача состоит в том, чтобы использовать такое явление, как резонанс Гельмгольца. Принцип работы конструкции выглядит следующим образом.

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора

В момент, когда происходит всасывание, воздух проходит на весьма высокой скорости через открытый впускной клапан. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший попасть в цилиндр, сохраняет большой импульс, а значит давит на клапан, в результате чего образуется зона высокого давления. Затем происходит выравнивание давления, с более низким давлением в коллекторе. Из-за влияния сил инерции, выравнивание происходит с колебаниями: вначале воздух попадает в раннер под давлением более низким, чем в коллекторе, затем под более высоким. Происходит сей процесс со скоростью звука, и до того, как впускной клапан откроется в очередной раз, колебания могут совершаться многократно.

Изменение давления вследствие резонансных колебаний воздуха тем больше, чем меньше диаметр раннера. Когда поршень движется вниз, давление на выходе раннера уменьшается. Затем этот низкий импульс давления доходит до входа коллектора, где превращается в импульс высокого давления, который проходит в обратном направлении через раннер и клапан, после чего клапан закрывается.

Для достижения максимального эффекта от резонанса, впускной клапан должен открываться в строго определенный момент, иначе результат будет обратный. Добиться этого довольно сложно. Газораспределительный механизм является динамическим узлом, и режим его работы находится в самой прямой зависимости от частоты вращения коленвала. Импульсы синхронизируются статично, синхронизация зависит от длины раннеров. Частично проблема решается тем, что длина подбирается под определенный диапазон оборотов, на которых достигается наибольший крутящий момент. Другой вариант — применение систем изменения геометрии впускного коллектора и электронного управления ГРМ.

Ремонт и обслуживание впускных коллекторов

Современный впускной коллектор — деталь сложная. Случаются с ней и поломки. Рассмотрим типичные.

Нарушения герметичности

Это первое, чем «болеют» системы впуска, впрочем как и многие другие узлы автомобиля. Вибрации, перепады влажности, давления и температур сказываются на резиновых (паранитовых и др.) уплотнениях, которых в сложных системах впуска достаточно много. Возможно дополнительное попадание воздуха в смесь, так называемый «подсос».

Подсос воздуха во впускном коллекторе может значительно повлиять на динамические показатели двигателя в целом. После восстановления герметичности работа двигателя нормализуется.

Прокладки впускного и выпускного коллекторов ВАЗ 2106

Загрязнение впускного коллектора

Впускной тракт время от времени необходимо проверять на предмет налета на стенках. Подобная проблема может довольно сильно повлиять на динамику автомобиля. Особенно часто засоряется коллектор на двигателях с системой рециркуляции выхлопных газов. В таких случаях необходимо произвести разборку и чистку устройства специальным составом.

Отложения на стенках элементов впускных коллекторов

Деформации и механические повреждения корпуса

Для производства коллекторов широко используют пластик и алюминий, а эти материалы, как известно, могут деформироваться из-за воздействия высоких температур. Пластик со временем трескается и рассыхается. Алюминиевые коллекторы вследствие вибраций могут лопнуть.

Элементы с сильно нарушенной геометрией подлежат замене. Алюминиевые детали можно заварить аргонодуговой сваркой.

Повышенная температура воздуха в впускном коллекторе

Причинами подобной проблемы могут быть:

  • длительная работа на холостом ходу в условиях высокой температуры воздуха (например в пробках);
  • неполадки системы охлаждения и повышение общей температуры двигателя;
  • нарушение вентиляции моторного отсека вследствие засорения радиатора;
  • ошибочное показание датчика температуры во впускном коллекторе;
  • ошибки в прошивке блока управления.

Решением является проверка узлов системы охлаждения и диагностика электронных систем.

Хлопки во впускном коллекторе

Во время воспламенения топлива в цилиндрах двигателя должны соблюдаться условия герметичности (оба клапана должны быть плотно закрыты). При условии воспламенения топлива с открытым или слегка приоткрытым впускным клапаном топливно-воздушная смесь может воспламеняться в самом коллекторе, в результате чего слышны характерные «хлопки». Такие поломки довольно опасны — они могут привести к значительным повреждениям.

Причинами неисправности могут быть:

  • нарушение системы зажигания;
  • неправильно настроенный газораспределительный механизм;
  • нарушения плотности посадки впускных клапанов;
  • проблемы с образованием топливовоздушной смеси.

В подобных случаях необходимо провести комплексную диагностику двигателя для выявления причин хлопков.

Рассмотрим процедуру замены прокладки впускного коллектора на примере двигателя Шевролет Авео 2017 г.

1. До начала работ обесточить бортсеть автомобиля, сняв отрицательную клемму аккумулятора.

2. Демонтировать рычаги стеклоочистителей (необходимо только в случае с конкретным двигателем).

3. Снять пластиковые фиксаторы защелки 1 и винты 2, после чего удалить решетку воздухозаборника 3.

4. Выполнить опорожнение системы охлаждения, выкрутив сливную пробку радиатора 4.

5. Снять воздухопровод воздушного фильтра 5, открутив винты хомутов 6.

6. Снять трубку принудительной вентиляции картера 7.

Популярные статьи  Какие печи длительного горения с водяным контуром лучше

7. Отсоединить коммуникации дросселя 8-11, снять сам дроссель 12, открутив винты 13.

8. Отсоединить трубку усилителя тормозов 14.

9. Выкрутить винты 16,17 кронштейна коллектора, демонтировать кронштейн 15.

10. Снять направляющую топливной форсунки, отсоединить шланг охлаждения дросселя 19, открутить болты коллектора 18.

11. Отодвинуть коллектор 20 в сторону, аккуратно снять прокладку 21.

12. Очистить и обезжирить посадочные места для новой прокладки, установить ее.

13. Собрать узлы впускной системы в обратном порядке разборки.

Обращайте внимание на порядок и силу утяжки ремонтируемых узлов. Затягивайте резьбовые соединения постепенно в порядке от центра к краю детали, либо крест-накрест

Правильная работа впускного коллектора гарантирует длительную эксплуатацию двигателя. При минимальных знаниях и наборе необходимых инструментов текущее обслуживание или мелкий ремонт возможно произвести самостоятельно. Со сложными деталями и электроникой лучше обратиться в сервисный центр.

Ремонт впускного коллектора

Хотя поломка данного элемента происходит достаточно редко, его ремонт является головной болью автомобилистов. Причиной тому – неоднозначность диагностики поломки, ведь зачастую все грешат на двигатель. Среди признаков поломки коллектора стоит отметить:

  • существенное снижение мощности;
  • увеличение расхода топлива;
  • аритмичность работы системы.

Но в некоторых случаях могут быть индивидуальные признаки, что важно учитывать. Лучше проводить комплексную диагностику в автосервисе, что даст более точный результат поломки

Зачастую в коллекторе выходят из строя его заслонки. Кроме того, возможна поломка клапана управления. Если же наблюдается шум и треск в системе, то причиной этому является отсоединение трубки от завихрителя. Однако разбираться в этом стоит по факту.

При ремонте для начала стоит разобрать данные с датчика коллектора. Он позволит убедиться в поломке элемента и даже определить ее причину. Далее необходимо снимать устройство, что делается в несколько шагов.

  1. Снижается давление в системе посредством отключения топливного насоса.
  2. Отключается аккумулятор и снимается декоративный кожух.
  3. Снимается воздушный фильтр.
  4. Отсоединяется дроссельный узел.
  5. Снимается сам впускной коллектор.

После чего начинается непосредственный ремонт устройства

Важно отметить, что некоторые детали не могут быть отремонтированы. Среди них особенно проблемные заслонки и клапан управления, при их поломке необходимо приобретать новую деталь

Нередко выходит из строя сам датчик. Если он работает некорректно, то блок управления неправильно высчитывает параметры, что приводить к плохому формированию воздушно-топливной смеси

Это нужно учитывать, поэтому при поломке важно не затягивать, и заменить деталь, иначе можно повредить двигатель. Быстрое устранение неполадок относится ко всем дефектам впускного коллектора

Ремонт достаточно сложен, могут возникнуть проблемы при его снятии и замене определенных элементов

Важно проверить все соединения на изоляцию, чтобы не возникало утечек давления. Также стоит следить за клапанами, чтобы они не блокировали поток смеси

Впускной коллектор – важный элемент, который существенно повышает эффективность работы двигателя. Он имеет достаточно сложную конструкцию, но его принцип действия прост. В коллекторе важны все составляющие, а также размер и форма элементов, что обеспечивает эффективность работы устройства.

Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала. По этой причине классическая конструкция обеспечивает корректное наполнение цилиндров лишь в ограниченном диапазоне оборотов двигателя. Чтобы обеспечить поступление достаточного количества воздуха в камеру сгорания при любой величине оборотов, применяется система изменения геометрии впускного коллектора.

Check Engine

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектораЧастенько 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.

Конструктивные особенности впускного коллектора автомобиля

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора

Начиная от истоков производства автомобилей , впускная система подвергалась многократной модернизации и в итоге превратилась в устройство, которое теперь содержит следующие элементы:

  • корпус;
  • патрубок;
  • дроссельная заслонка;
  • захват для воздуха;
  • глушитель;
  • коллектор;
  • прокладка.
Популярные статьи  Сварка труб пвх своими руками

Как видно из перечня, коллектор является только фрагментом всей сложной системы, обеспечивающей надежное функционирование мотора автомашины. Поэтому ни в коем случае нельзя недооценивать его роль.

Коллектор закрепляется слева на головке цилиндров. На нем имеются датчики, которые контролируют давление и температуру. Управляющая электроника обрабатывает информацию и формирует необходимые команды.

Системы изменения геометрии впускного коллектора

Поскольку, фиксированная длина впускного коллектора, обеспечивает качественное наполнение цилиндров только в ограниченных диапазонах частот вращений коленчатого вала, более предпочтительным считается впускной коллектор, имеющий систему изменения геометрии. Изменяться может либо его длина, либо диаметр, либо оба параметра.

Впускной коллектор переменной длины

Применяется на безнаддувных силовых агрегатах, как бензиновых, так и дизельных. Когда мотор работает на низких оборотах, длина коллектора должна быть большой для достижения высокого крутящего момента и приемистости, на высоких – маленькой, чтобы силовой агрегат мог развить максимальную мощность. Для изменения геометрии применяется клапан, входящий в систему управления двигателем. Он переключает коллектор с одной длины на другую.

Работает впускной коллектор переменной длины следующим образом. Когда закрывается впускной клапан, воздух, оставшийся в коллекторе, начинает совершать колебания, частота которых пропорциональна длине самого коллектора и оборотам двигателя. Когда возникает резонанс, появляется эффект нагнетания (резонансный наддув). В результате, воздух подается в открывающиеся впускные клапаны под увеличенным давлением.

В моторах, оснащенных системами наддува, подобный впускной коллектор с изменяемой геометрией не применяется, поскольку нагнетание воздуха в цилиндры происходит принудительно. В таких силовых агрегатах применяются максимально короткие коллекторы, благодаря чему уменьшаются габариты и стоимость производства двигателей.

Система изменения геометрии впускного коллектора, у разных производителей называется по-разному:

  1. BMW называют ее Differential Variable Air Intake (DIVA);
  2. у Ford это Dual-Stage Intake (DSI);
  3. в автомобилях Mazda система носит название Variable Inertia Charging System (VICS), в ряде случаев Variable Resonance Induction System (VRIS).

Впускной коллектор переменного сечения

Применяется на любых моторах, в том числе оснащенных наддувом. С уменьшением поперечного сечения возрастает скорость воздуха, проходящего через коллектор, следовательно, улучшается смесеобразование и более полно сгорает рабочая смесь.

Система изменения геометрии впускного коллектора имеет следующее устройство. Впускной канал каждого цилиндра делится на два – по одному на каждый впускной клапан, внутри одного из которых находится заслонка. Заслонка открывается и закрывается посредством вакуумного регулятора или электродвигателя.

Когда мотор работает под небольшой нагрузкой, заслонки закрыты, воздух подается по одному каналу и попадает в цилиндр только через один клапан. В цилиндре при этом возникают завихрения, благодаря которым улучшается смесеобразование и качество сгорания топлива. Под нагрузкой заслонки открываются, и воздух подается через оба канала, мощность двигателя при этом возрастает.

Существует много вариаций подобных систем, например, у Opel система изменения геометрии впускного коллектора носит название Twin Port, у Ford есть два типа — Intake Runner Control (IMRC), Charge Motion Control Valve (CMCV), у Toyota и Volvo – Variable Induction System или Intake System (VIS).

Снимаем коллектор самостоятельно

Изначально любому автолюбителю для того, чтобы приступить к замене или ремонту данной детали нужно знать каким образом демонтируется впускной коллектор. В целом, данная процедура не является сложной и справиться с ней может один человек за десять минут. Сначала нужно найти топливный насос и убрать из него предохранитель, после чего нужно запустить мотор. Давление в системе значительно снизится, а в скором будущем двигатель заглохнет.

После проведенной процедуры можно отключить аккумулятор, а с самого мотора снять декоративный кожух. Вслед за этим необходимо убрать от воздушного фильтра патрубки и снять его. После, следует открутить дроссельный узел

Важно отметить, что не следует трогать крепежи заслонки, чтобы не повредить их. Все, коллектор перед глазами

В некоторых случаях отслаиваются квадратные трубки. Тогда нужно будет просверлить два отверстия в самом коллекторе так, чтобы через эти отверстия можно было бы добраться до данной трубки. После этого нужно вкрутить в эти отверстия саморезы и зафиксировать ее. Клапан управления и заслонки нельзя отдельно менять или ремонтировать. Именно поэтому следует купить и установить полностью новую деталь. Если же причина поломки заключается в датчике, то тот элемент, который вышел из строя нуждается в замене.

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.

Популярные статьи  Как установить смеситель на кухне

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора
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.

Тюнинг

Тюнинг и изменение геометрии — это разные вещи. Когда говорят о доработке впускного коллектора, обычно подразумевается увеличение поступающего объема воздуха и снижение сопротивления на его пути.

Для этого предусмотрены такие процедуры, как:

  • Замена воздушного фильтра на фильтр нулевого сопротивления. Благодаря макроскопическим отверстиям у последнего, воздух меньше задерживается и, соответственно, увеличивается скорость и объем прохождения;
  • Увеличение дроссельного патрубка. Также преследует целью увеличение проходимости воздуха. Обычно для этого устанавливают заслонку с другого двигателя, который мощнее исходника;
  • Установка спортивного ресивера. Короткие трубки большего сечения при правильной настройке позволяют снизить пульсацию воздушных масс, что позволяет двигателю быстрее набирать обороты.

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора

Также есть такой вариант тюнинга, когда впускной коллектор убирают полностью, а вместо него устанавливают короткие трубки, настроенные на высокие обороты. Такой вариант предусматривается только для атмосферных моторов и называется многодроссельным впуском (то есть на каждый цилиндр по сути предусмотрен свой коллектор).

Кстати, какие-либо изменения в системе впуска обычно влекут за собой модернизацию выпускного коллектора, распредвала и прошивку электронного блока управления.

Это интересно: Тосол – отечественный антифриз во всех подробностях

Применение механической схемы

Механические нагнетатели воздуха с целью увеличения мощности силового агрегата использовались на транспортных средствах еще в 30-х годах. Тогда такие устройства именовались компрессорами. В настоящее время их преимущественно называют турбокомпрессорами, о которых, собственно пойдет речь дальше. Стоит отметить что механических конструкций такого плана достаточно много, но несмотря на это разработка новых модификаций актуальна и сейчас.

На выше представленном рисунке показаны нагнетатели воздуха со стандартной конструкцией механического типа. Такие турбокомпрессоры отличаются простой конструкционной схемой и не сложны в эксплуатации.

Однако существуют и не совсем обычные нагнетатели воздуха, разработанные различными компаниями. Одним из них является – волновой нагнетатель воздуха «Comprex» разработанный компанией Asea-Brown-Boweri. Ротор данного турбокомпрессора обладает аксиально размещенными ячейками. При вращательных движениях ротора в камеры попадает воздух, после этого она подходит к отверстию в корпусе и через него в ячейку попадают горячие отработанные газы из силового агрегата. Взаимодействуя с холодным воздухом образовывается волна давления, которая движется с высокой скоростью, за счет чего воздух вытесняется в отверстие выпускного трубопровода, к которому камера за этот промежуток времени успевает подойти. Так как ротор все время крутится отработанные газы в данное отверстие не попадают, а выходят по ходу движения ротора в следующее. Такие нагнетатели применялись многими производителями автомобильных транспортных средств, к примеру, Mazda их применяет на некоторых моделях машин с 1987 года.

Еще одной интересной разработкой выступает спиральный нагнетатель – G40. Впервые она были использована немецким производителем автомобилей Volkswagen в 1985 году.

В 1988 году появилась новая модификация спирального нагнетателя воздуха G-60, которая обладала более высокой мощностью и применялась на автомобилях Corrado и Passat.

Конструкционно такие нагнетатели состоят из двух спиралей, первая из которых стационарна и выступает в качестве части корпуса. Вторая спираль играет роль вытеснителя и размещена между двумя витками первой. Данная спираль крепится на валу. Вал в действие приводится за счет ременной передачи силового агрегата с отношением одного к двум.

Принцип работы такой конструкции довольно прост и заключается в следующем: во время вращения вала спираль находящиеся внутри корпуса осуществляет колебательные движения и между ними образовываются серповидные полости, движущееся к центру и тем самым перемещают воздух с периферии в мотор под низким давлением. При этом количество подаваемого сжатого воздуха напрямую зависит от частоты вращения вала мотора.

Такая схема нагнетателя имеет два важных преимущества: достаточно высокий КПД и износоустойчивость (за счет отсутствия трущихся конструкционных элементов).

Оцените статью
Максим Мальцев
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Устройство, принцип работы и тюнинг впускного коллектора
Печь Шведка своими руками чертежи и порядовка