Dispositivo coletor de escapamento de carro

A eficiência de qualquer motor de combustão interna depende não apenas do tipo de sistema de combustível e da estrutura dos cilindros com pistões. O sistema de escapamento do carro desempenha um papel importante. É descrito em detalhes sobre ela em outra revisão... Agora vamos considerar um de seus elementos - o coletor de escape.

O que é um coletor de escapamento

O coletor do motor é uma série de tubos que são conectados a um tubo de um lado e, do outro, são fixados em uma barra comum (flange) e fixados no cabeçote do cilindro. No lado da cabeça do cilindro, o número de tubos é idêntico ao número de cilindros do motor. No lado oposto, um pequeno silenciador (ressonador) ou catalisadorse estiver no carro.

O dispositivo coletor se assemelha coletor de admissão... Em muitas modificações do motor, uma turbina é instalada no sistema de escapamento, cujo impulsor é acionado pelo fluxo dos gases de escapamento. Eles giram o eixo, do outro lado do qual o impulsor também está instalado. Este dispositivo injeta ar fresco no coletor de admissão do motor para aumentar sua potência.

Normalmente, esta peça é feita de ferro fundido. A razão é que este elemento está constantemente em temperaturas extremamente altas. Os gases de escapamento aquecem o coletor de escapamento a 900 graus ou mais. Além disso, quando um motor frio é ligado, a condensação se forma na parede interna de todo o sistema de escapamento. Um processo semelhante ocorre quando o motor é desligado (especialmente se o tempo estiver úmido e frio).

Quanto mais perto do motor, mais rápido a água evaporará enquanto o motor estiver funcionando, mas o contato constante do metal com o ar acelera a reação oxidativa. Por esta razão, se um análogo de ferro for usado no carro, ele enferrujará e queimará rapidamente. Não é possível pintar esta peça sobressalente, porque quando aquecida a 1000 graus, a camada de tinta queimará rapidamente.

Em carros modernos, um sensor de oxigênio (sonda lambda) é instalado no coletor de escape (geralmente perto do catalisador). Detalhes sobre este sensor são descritos em outro artigo... Em suma, ajuda a unidade de controle eletrônico a controlar a composição da mistura ar-combustível.

Normalmente, esta parte do sistema de escapamento dura tanto quanto o veículo inteiro. Como se trata apenas de um cano, não há nada para quebrá-lo. A única coisa que falha é o sensor de oxigênio, turbina e outras peças relacionadas ao funcionamento do escapamento. Se falarmos da própria aranha, com o tempo, devido às peculiaridades das condições de operação, ela pode queimar. Mas isso raramente acontece. Por esse motivo, os motoristas raramente precisam lidar com o reparo ou a substituição do coletor de escapamento.

O princípio do coletor de escape

A operação do coletor de escapamento de um carro é muito simples. Quando o motorista liga o motor (independentemente de ser gasolina ou diesel unidades), a combustão da mistura ar-combustível ocorre nos cilindros. No ciclo de lançamento mecanismo de distribuição de gás abre a válvula de exaustão (pode haver uma ou duas válvulas por cilindro, e em algumas modificações do ICE existem até três delas para melhor ventilação da cavidade).

Quando o pistão sobe até o ponto morto superior, ele empurra todos os produtos da combustão através da porta de exaustão resultante. Em seguida, o fluxo entra no tubo frontal. Para evitar que a exaustão quente entre na cavidade acima das válvulas adjacentes, um tubo separado é instalado para cada cilindro.

Dependendo do projeto, esse tubo é conectado a alguma distância com o vizinho e, em seguida, eles são combinados em um caminho comum na frente do catalisador. Por meio de um conversor catalítico (nele são neutralizadas substâncias nocivas ao meio ambiente), o escapamento passa pelos pequenos silenciadores principais até o escapamento.

Como esse elemento pode alterar as características de potência do motor até certo ponto, os fabricantes desenvolvem diferentes tipos de aranhas para motores.

Quando os gases de exaustão são removidos, a pulsação é gerada no trato de exaustão. Durante a fabricação desta peça, os fabricantes tentam projetá-la de forma que essas oscilações sejam o mais sincronizadas possível com o processo de onda que ocorre no coletor de admissão (em alguns carros, em um determinado modo de operação da unidade, tanto na admissão e as válvulas de exaustão abrem por um curto período de tempo para melhor ventilação). Quando uma parte do gás de exaustão é empurrada abruptamente para o trato, ela cria uma onda que se reflete no catalisador e cria um vácuo.

Este efeito atinge a válvula de escapamento quase ao mesmo tempo que o pistão correspondente executa o curso de escapamento novamente. Esse processo facilita a retirada dos gases de escapamento, o que significa que o motor tem que gastar menos torque para vencer a resistência. Este desenho do caminho torna possível facilitar ao máximo a remoção de produtos de combustão de combustível. Quanto mais rotações do motor, mais eficiente será o processo.

No entanto, no caso de sistemas de exaustão clássicos, há um pequeno problema. O fato é que quando os gases de escapamento criam uma onda, devido aos tubos curtos, ela se reflete nos caminhos adjacentes (eles estão em um estado calmo). Por isso, ao abrir a válvula de escape de outro cilindro, essa onda cria um obstáculo para a saída de escape. Por causa disso, o motor usa parte do torque para superar essa resistência e a potência do motor diminui.

Para que serve o coletor de escapamento?

Então, como você pode ver, o coletor de escapamento do carro está diretamente envolvido na remoção dos gases de escapamento. O design deste elemento depende do tipo de motor e da técnica do fabricante, que ele implementa na fabricação do manifold.

Independentemente da modificação, esta parte consistirá em:

• Recebendo tubos. Cada um deles é projetado para ser fixado sobre um cilindro específico. Freqüentemente, para facilitar a instalação, eles são todos fixados em uma faixa ou flange comum. As dimensões deste módulo devem corresponder exatamente às dimensões dos orifícios e ranhuras correspondentes no cabeçote do cilindro para que o escapamento não vaze por meio dessa discrepância.
• Tubo de escape. Este é o fim do colecionador. Na maioria dos carros, todos os tubos convergem em um, que é conectado a um ressonador ou catalisador. No entanto, existem modificações nos sistemas de exaustão em que existem dois tubos de escape separados com silenciadores individuais. Neste caso, um par de tubos é conectado em um módulo, que pertence a uma linha separada.
• Junta de vedação. Esta parte é instalada entre o alojamento da cabeça do cilindro e a barra cruzada (bem como no flange entre o tubo de queda e a cruzeta). Como este elemento está constantemente exposto a altas temperaturas e vibrações, deve ser feito de materiais duráveis. Esta junta evita que os gases de escape vazem para o compartimento do motor. Uma vez que o ar fresco para o interior do carro vem dessa parte específica, é importante para a segurança do motorista e dos passageiros que esse elemento seja de alta qualidade. Claro, se a gaxeta romper, você ouvirá imediatamente - estalos fortes irão aparecer devido à alta pressão dentro do trato.

Tipos e tipos de coletores de escapamento

Aqui estão os principais tipos de coletores de escapamento:

1. Inteira. Nesse caso, a peça será sólida, e os canais são feitos em seu interior, convergindo em uma câmara. Essas modificações são feitas de ferro fundido de alta temperatura. Em termos de resistência a mudanças graves de temperatura (especialmente no inverno, quando uma caixa fria esquenta de -10 ou menos, dependendo da região, até +1000 graus Celsius em questão de segundos), esse metal não tem análogos. Este projeto é simples de fabricar, mas não conduz os gases de exaustão de forma tão eficiente. Isso afeta negativamente a purga das câmaras dos cilindros, devido à qual parte do torque é utilizado para vencer a resistência (os gases são retirados por um pequeno orifício, portanto o vácuo no tubo de escape é de grande importância).
2. Tubular. Esta modificação é usada em carros modernos. Normalmente são feitos de aço inoxidável e, menos frequentemente, de cerâmica. Essa modificação tem suas vantagens. Eles permitem melhorar as características de sopro do cilindro devido ao vácuo gerado no trajeto devido aos processos ondulatórios. Como, neste caso, o pistão não precisa superar a resistência no curso de exaustão, o virabrequim gira mais rápido. Em alguns motores, devido a essa melhoria, é possível aumentar a potência da unidade em 10%. Em carros convencionais, esse aumento de potência nem sempre é perceptível, por isso esse ajuste é usado em carros esportivos.

O diâmetro dos tubos desempenha um papel importante no coletor de escape. Se uma aranha de pequeno diâmetro for instalada na máquina, a obtenção do torque nominal é deslocada para rotações baixas e médias. Por outro lado, a instalação de um coletor com tubos de maior diâmetro permite retirar a potência máxima do motor de combustão interna em altas velocidades, mas em baixas velocidades a potência do aparelho diminui.

Além do diâmetro dos tubos, seu comprimento e a ordem de conexão com os cilindros são de grande importância. Portanto, entre os elementos de afinação do sistema de escape, encontram-se modelos em que os tubos são torcidos, como se estivessem ligados às cegas. Cada motor requer suas próprias modificações no manifold.

Uma aranha 4-4 é freqüentemente usada para ajustar um motor de 1 cilindros padrão. Neste caso, quatro bicos são conectados imediatamente em um tubo, apenas na distância máxima possível. Essa modificação é chamada de curta. Um aumento na potência do motor é observado apenas se for forçado e, então, em velocidades acima de 6000 por minuto.

Também entre as opções para tunar carros esportivos estão as chamadas long spiders. Eles geralmente têm a fórmula composta 4-2-1. Nesse caso, todos os quatro tubos são primeiro conectados aos pares. Esses pares de tubos são conectados em um na maior distância do motor. Normalmente, os tubos são levados em pares, conectados a cilindros, que possuem a saída paralela máxima (por exemplo, o primeiro e o quarto, assim como o segundo e o terceiro). Essa modificação fornece um aumento na potência em uma faixa de rpm muito mais ampla, mas esse número não é tão perceptível. Nos modelos de automóveis domésticos, esse aumento é observado apenas na faixa de 5 a 7 por cento.

Se um sistema de exaustão de fluxo direto for instalado no carro, então tubos intermediários com uma seção transversal aumentada podem ser usados ​​para facilitar a ventilação dos cilindros e amortecer o som. Freqüentemente, na modificação de aranhas longas, um pequeno silenciador com baixa resistência pode ser usado. Alguns modelos de coletores em certas áreas cortam foles (ondulações de metal) nos canos. Eles amortecem as ondas de ressonância que impedem o fluxo livre do escapamento. Por outro lado, as ondulações têm vida curta.

Além disso, entre as long spiders, existem modificações com o tipo de conexão 4-2-2. O princípio é o mesmo da versão anterior. Antes de decidir por essa modernização do sistema de escape, é preciso levar em conta que o aumento da potência apenas devido à remoção do catalisador (para que os tubos sejam mais longos) dá um máximo de 5%. A instalação de uma aranha adicionará cerca de dois por cento a mais ao desempenho do motor.

Para que a atualização da unidade de potência seja mais tangível, além dessas obras, uma série de procedimentos ainda precisam ser realizados, incluindo o ajuste de chip (para detalhes sobre o que é, leia separadamente).

O que afeta a condição do coletor

Embora o coletor de escapamento frequentemente tenha a mesma vida útil do veículo inteiro, ele também pode falhar. Aqui estão as avarias típicas associadas ao coletor de escape:

• O tubo está queimado;
• A corrosão se formou (aplica-se a modificações de aço);
• Devido à temperatura excessivamente alta e defeitos de fabricação, pode haver formação de escória na superfície do produto;
• Uma rachadura se formou no metal (quando o motor está funcionando em alta velocidade por muito tempo e a água fria atinge a superfície do coletor, por exemplo, ao entrar em uma poça em alta velocidade);
• O metal enfraquece devido a mudanças freqüentes na temperatura das paredes da peça (quando aquecido, o metal se expande, e quando resfriado, ele se contrai);
• Forma-se condensação nas paredes das tubulações (principalmente se o carro raramente sai, por exemplo, no inverno), com a qual o processo de oxidação do metal é acelerado;
• Depósitos de fuligem apareceram na superfície interna;
• A junta do coletor está queimada.

Essas falhas podem ser indicadas pelos seguintes fatores:

• O sinal do motor no painel foi ativado;
• Um cheiro forte de gases de escapamento apareceu na cabine ou sob o capô;
• O motor está instável (rpm flutua);
• Quando o motor é ligado, sons estranhos são ouvidos (sua força depende do tipo de dano, por exemplo, se o tubo estiver queimado, será muito alto);
• Se a máquina tiver turbina (o rotor gira devido à pressão dos gases de escapamento), sua potência diminui, o que afeta a dinâmica da unidade.

Algumas avarias do coletor estão associadas a fatores que o motorista não pode influenciar, mas há algumas coisas que ele pode fazer para evitar danos à peça.

Em velocidades muito altas, os produtos de combustão não são capazes de aquecer até 600 graus, como no modo normal, mas duas vezes mais fortes. Se no modo normal os tubos de admissão forem aquecidos a aproximadamente 300 graus, no modo máximo este indicador também duplica. Com um calor tão forte, o coletor pode até mudar sua cor para vermelho.

Para evitar o superaquecimento da peça, o motorista não deve frequentemente levar a unidade à velocidade máxima. Além disso, o regime de temperatura é afetado pela configuração do sistema de ignição (um UOZ incorreto pode provocar a liberação de um VTS pós-combustão no tubo de exaustão, o que também levará à queima das válvulas).

O esgotamento ou enriquecimento excessivo da mistura é outro motivo pelo qual os tubos de admissão sobreaquecem. O diagnóstico periódico de avarias nestes sistemas manterá o coletor em boas condições pelo maior tempo possível.

Reparo do coletor de escapamento

Normalmente, o coletor de escape não é reparado, mas substituído por um novo. Se for uma modificação de afinação e estiver queimado, alguns consertarão a área danificada. No entanto, devido ao fato de que o metal é submetido a processamento em alta temperatura durante a soldagem, a costura pode enferrujar ou queimar rapidamente. Além disso, o custo desse trabalho é muito maior do que instalar uma nova peça.

Se você precisar substituir uma peça, este trabalho deve ser feito na sequência correta.

Substituindo o coletor de escape

Para substituir o coletor com suas próprias mãos, você precisa de:

1. Desenergize a rede a bordo, desconectando a bateria (como fazer isso com segurança é descrito aqui);
2. Drene o anticongelante;
3. Desmonte a blindagem térmica (carcaça que é instalada em muitos carros modernos), o receptor do sistema de injeção (os motores do carburador não possuem este elemento) e o filtro de ar;
4. Desaparafuse os fixadores de flange do manifold do tubo de admissão;
5. Desaparafuse o coletor da cabeça do cilindro. Este procedimento será diferente dependendo da modificação da unidade de potência. Por exemplo, em válvulas de 8 válvulas, o coletor de admissão é removido primeiro e, em seguida, o escapamento;
6. Remova a junta e limpe a superfície da cabeça do cilindro de seus restos;
7. Se no processo de desmontagem os pinos ou roscas nos furos de montagem forem danificados, é importante restaurar esses elementos;
8. Instale uma nova junta;
9. Conectar um novo coletor ao cabeçote (se um motor de combustão interna de 4 cilindros tiver 8 válvulas, a montagem ocorre na ordem inversa da desmontagem, ou seja, primeiro o coletor de escapamento e depois o coletor de admissão);
10. Aperte, mas não totalmente os parafusos e porcas de fixação nas conexões com a cabeça do cilindro;
11. Conecte o manifold com o tubo frontal ou catalisador, tendo instalado a junta necessária antes disso;
12. Aperte o suporte no cabeçote (isso é feito com uma chave de torque, e o torque de aperto é indicado na literatura técnica do carro);
13. Aperte os elementos de fixação do flange do tubo a jusante;
14. Despeje em anticongelante novo ou filtrado;
15. Conecte a bateria.

Como você pode ver, o procedimento para substituir a aranha em si é simples, mas ao fazer o trabalho você precisa ter cuidado para não arrancar a rosca da cabeça do cilindro (o pino em si é fácil de substituir e cortar um novo a rosca na cabeça do cilindro é muito mais difícil). Por este motivo, se não houver experiência no trabalho com uma chave dinamométrica ou se não houver tal ferramenta, o trabalho deve ser confiado a um especialista.

Em conclusão, sugerimos olhar para um pequeno exemplo de como substituir o coletor de escape por um Renault Logan:

SUBSTITUIÇÃO (REMOÇÃO-INSTALAÇÃO) DO COLETOR DE ESCAPE NO MOTOR RENAULT 1,4 e 1,6 8 VÁLVULAS K7J K7M

Perguntas e Respostas:

Como funciona o coletor de admissão? O ar é aspirado por um vácuo que é gerado em cada cilindro. O fluxo passa primeiro pelo filtro de ar e depois pelos tubos para cada cilindro.

Como o coletor de escapamento afeta o desempenho do motor? Existe uma ressonância nisso. A válvula fecha abruptamente e alguns dos gases são retidos no manifold. Quando a válvula é reaberta, os gases restantes podem impedir que o próximo fluxo seja removido.

Como saber a diferença entre um coletor de admissão e um coletor de escape? O coletor de admissão se conecta ao tubo do filtro de ar. O coletor de escapamento é conectado ao sistema de escapamento do veículo.