Коллектор в машине что это
Перейти к содержимому

Коллектор в машине что это

  • автор:

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 …

Впускной и выпускной в устройстве автомобиля

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.

впускной коллектор

Выпускной – подключается к глушителю, отводит отработанные газы. Сейчас зачастую подключается к катализатору.

выпускной коллектор

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.

пластиковый вариант

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.

присоединяют к головке блока

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).

впускной на моем АВЕО

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.

выпускной коллектор на моем АВЕО

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».

на двигателе

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.

лямба зонт

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

Устройство выпускного коллектора

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

Устройство 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)

Устройство выпускного коллектора

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.

Устройство выпускного коллектора

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.

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.

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.

Другие статьи

#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.

Впускной и выпускной коллекторы

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.

коллектор

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.

коллектор

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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *