Для чего нужен впускной коллектор

Основное назначение данного элемента автомобиля – создание равномерной смеси из топлива и воздуха, поступающей в цилиндры. Это позволяет распределить нагрузку на двигатель, добившись максимальной оптимизации производительности. Впускной коллектор крепится непосредственно к двигателю внутреннего сгорания с одной стороны, а с другой – к выхлопной трубе.

Впускной коллектор крайне важен для формирования воздушно-топливной смеси. Именно в таком виде расход топлива наиболее эффективен, что не только повышает производительность автомобиля, но и снижает расход. Коллектор выполняет еще одну функцию — равномерное распределение полученной смеси по цилиндрам двигателя. Это позволяет рассредоточить нагрузку между всеми частями двигателя, снижая их износ и повышая производительность.

Хотя автомобиль может работать и без коллектора, этот элемент существенно повышает производительность и снижает износ двигателя. Поэтому важно учитывать его состояние и периодически очищать от засоров и грязи. Игнорирование этого факта чревато ухудшением работы автомобиля.

Есть еще одна функция впускного коллектора – формирование энергии для других компонентов автомобиля. В процессе работы создается вакуум, который используется как источник силы для усилителя тормозов, стеклоочистителей и многих других элементов. Поэтому нарушение работы вторичных систем также может быть признаком поломки коллектора.

Конструкция впускного коллектора

Впускной коллектор – это система трубок и заслонок, объединенных одним резервуаром. Хотя базовая конструкция проста, в современных автомобилях она оснащена массой элементов, повышающих эффективность работы двигателя.

Среди основных составляющих конструкции стоит отметить:

• ресивер;
• отводящие трубки;
• заслонки;
• форсунки;
• датчик давления и температуры;
• вал переключения;
• вакуумный элемент;
• тандемный насос.

Эти элементы необходимы для нормального функционирования механизма. Нередко в процессе участвует блок управления, который принимает данные с датчика и на их основе координирует работу форсунок.

Интересно! Материал, используемый для создания впускного коллектора, зачастую выбирается недорогой и легкий. Популярным является алюминий, но постепенно его вытесняют композитные варианты из пластика.

Важно учесть, что каждый канал впуска, по которому смесь идет в цилиндры, имеет свои участки смешивания и наполнения. Это обеспечивает равномерное распределение смеси без дополнительных инструментов дозирования.

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.

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Рабочие характеристики двигателя можно регулировать, изменяя размер ресивера и длину или размер отверстия впускных труб.

По этой причине современные автомобили имеют регулируемые впускные коллекторы, где специальные регулирующие клапаны изменяют воздушный поток через коллектор в зависимости от частоты вращения двигателя и требуемой мощности.

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».

Дополнительные порции кислорода обедняют смесь, двигатель теряет тягу, появляются проблемы с холостыми оборотами. Возможны ошибки ЭБУ двигателя. Все эти симптомы говорят о проблемах герметичности впускного тракта.

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.

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.

Не рекомендуется самостоятельно ремонтировать сложные механические узлы и элементы топливной системы.

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.

Назначение

В коллекторе происходит процесс смешивания топлива с воздухом. Далее полученная топливовоздушная смесь равномерно распределяется по всем цилиндрам двигателя. При этом достигается максимальная производительность автомобиля. Разреженный воздух, который при этом возникает, служит для последующей работы других механизмов автомобиля.

Впускной коллектор размещается на каждой из головок цилиндров двигателя. На нем крепится датчик, предназначенный для определения давления и температуры входящего в коллектор топлива и воздуха. Эти данные позволяют работе форсунок достичь нормального состава горючей смеси.

Выявление неисправностей

Определить погрешности в работе впускного коллектора можно по внешним отклонениям в работе двигателя. К таковым относятся: сниженная производительность двигателя и количество оборотов, повышенный расход топлива, масла, различные посторонние звуковые проявления в виде шума, постукивания и треска.

В большинстве случаев выход впускного коллектора из строя связан с работой одного из конструктивных элементов механизма — вихревых заслонок.

Среди причин можно выделить:

• Высокая рабочая температура;
• Дефекты материала детали;
• Неисправность механизма управления заслонками;
• Отсутствие промежуточных втулок крепления оси заслонок — в результате все трения и износ приходятся на рабочую поверхность заслонки.

Поломка заслонок требует немедленного вмешательства, замедление грозит более серьезными последствиями — выходом из строя клапанов и прочими неприятностями.

• Кроме проблемы с заслонками, причиной неисправности может послужить попадание масла во впускной коллектор. На этот тип поломки явно указывает повышенный расход масла в пересчете на единицу пробега автомобиля.
• Если во время движения слышен характерный треск в районе двигателя, то проблему стоит искать в разъединении завихрителя от соединяющей трубки.
• В редких случаях может сломаться датчик измерения давления в коллекторе. В этом случае автомобиль может даже не завестись.

Турбулентность во впускном коллекторе

Данный пункт не относится к моторам с непосредственным впрыском. Горючее попадает во впускной коллектор в мелкораспыленном виде, после чего смешивается с воздухом. Некоторая его часть может осесть на стенках впускного коллектора под воздействием электростатических сил. Это явление крайне нежелательно, поскольку в результате в цилиндры попадет намного меньше топлива, и рассчитанная электронным блоком управления пропорция «воздух-топливо» будет нарушена в сторону увеличения объемной доли воздуха.

Бороться с конденсацией горючего помогает турбулентность. Под ее воздействием горючее лучше распыляется, и происходит более полное его сгорание. Как следствие возрастает мощность мотора, и снижается риск детонации. Чтобы обеспечить появление турбулентности, внутреннюю поверхность впускного коллектора не полируют, а наоборот делают шершавой. Здесь важно добиться оптимального значения турбулентности, поскольку с ее усилением начинают возникать перепады давления внутри впускного коллектора, и мощность двигателя падает.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Установлено, что от скорости воздушного потока зависит степень наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью в бензиновых и воздухом — в дизельных двигателях. На разных режимах работы двигателя скорость воздушного потока различна и зависит oт разрежения во впускном коллекторе. Для получения высоких характеристик от двигателя, необходимо обеспечить высокую скорость потока в цилиндры.

При малых оборотах двигателя — воздушному потоку необходим длинный путь, чтобы «разогнаться» и при «встрече» с впрыснутым топливом образовалась стехиометрическая смесь и поступила в цилиндр максимально готовой к процессу поджига и горения. На высоких оборотах — воздуха необходимо больше и он должен быстрее быть доставлен к впускному клапану, поэтому проходимый им путь должен быть короче. Исходя из этих требований разработаны и применяются системы изменения длины впускного коллектора. На рисунке приведена общая схема системы с переменной длиной впускного коллектора автомобиля СИТРОЕН.

Рис. Схема системы с переменной «длиной» коллектора: 1 — канальные заслонки, 2 — диафрагменный клапан; 3 — воздушный соединитель; 4 — электровакуумный клапан; 5 — вакуумный аккумулятор; 6 — датчик оборотов; 7 — ЭБУ; 8 — датчик дроссельной заслонки

Рис. Устройство каналов: 1 — диафрагменный клапан; 2 — канальная заслонка; 3 — «длинный» канал; 4 — «короткий» канал; 5 — форсунка

Программа, заложенная в ЭБУ двигателем, анализирует показания датчика положения дроссельной заслонки; интенсивность нажатия педали дросселя; обороты двигателя и т.п. и «принимает решение» пустить воздушный поток подлинному или короткому пути.

Рис. Степень изменения длины коллектора

На рисунке приведена диаграмма зависимости изменения направления воздушного потока от оборотов двигателя и степени открытия дроссельной заслонки ам СИТРОЕН «Ксантия».

Подобные системы установлены на многих автомобилях других производителей и диаграммы конструкция систем у каждого — своя.

Датчик абсолютного давления (ДАД) в некоторых моделях авто влияет на УОЗ. На основании его показаний блок управления зажиганием регулирует угол опережения. Если датчик загрязнен, он либо не будет функционировать вовсе, либо будет выдавать неверные показания.

Чистка датчика давления во впускном коллекторе выполняется довольно просто. Нужно демонтировать и отмыть его с применением уайт-спирита, используя жесткую зубную щетку. Затем можно устанавливать элемент обратно.

Вопросы эксплуатации впускного коллектора

Для корректной работы впускного коллектора крайне важно качество и состояние прокладок. Поэтому, если коллектор по какой-то причине пришлось снять, необходимо убедиться в том, что все уплотнения в хорошем состоянии, и если прокладки порваны, их обязательно нужно сменить, чтобы восстановить герметичность.

Необходимо знать, что алюминиевые и пластиковые коллекторы, которые установлены на подавляющем большинстве современных двигателей, больше повержены деформации, чем чугунные, которые встречаются только на старых двигателях (например, на «классических» двигателях ВАЗ). Во избежание появления трещин и перекосов для затягивания гаек на коллекторе нужно использовать динамометрический ключ и соблюдать порядок затяжки. Как правило, рекомендуется начинать с центра и постепенно двигаться к периферии, попеременно затягивая гайку то на одной, то на другой стороне.