Что такое впускной коллектор в устройстве автомобиля

Для приготовления и качественного сгорания воздушно-топливной смеси, а также для эффективного удаления продуктов горения автомобили оснащаются впускной и выпускной системой. Разберемся, зачем нужен впускной коллектор, что это такое, а также варианты его тюнинга.

Назначение впускного коллектора

Данная деталь предназначена для обеспечения подачи воздуха и ВТС в цилиндры мотора ,пока он работает. В современных силовых агрегатах на этой части устанавливаются дополнительные элементы:

• Дроссельная заслонка (воздушный клапан);
• Датчик воздуха;
• Карбюратор (в карбюраторных модификациях);
• Форсунки (в инжекторных ДВС);
• Турбонагнетатель, крыльчатка которого работает от выпускного коллектора.

Предлагаем небольшое видео об особенностях данного элемента:

Впускной коллектор: частые вопросы

Устройство и конструкция впускного коллектора

Один из важнейших факторов, влияющих на эффективность мотора,– это форма коллектора. Он представлен в виде ряда труб, соединенных в один патрубок. На конце патрубка устанавливается воздушный фильтр.

Количество отводов на другом конце зависит от числа цилиндров в моторе. Впускной коллектор подсоединяется к газораспределительному механизму в районе впускных клапанов. Одним из недостатков ВК является конденсация топлива на его стенках. Для предотвращения такого эффекта электростатической реакции инженерами разработана такая форма труб, которая образует турбулентность внутри магистрали. По этой причине внутренняя часть труб специально оставляется шероховатой.

Форма патрубков коллектора должна иметь конкретные параметры. Во-первых, тракт не должен иметь острых углов. Из-за этого топливо будет оставаться на поверхности труб, что приведет к засорению полости и изменит параметры подачи воздуха.

Во-вторых, самой распространенной проблемой впускного тракта, с которой продолжают бороться инженеры, является эффект Гельмгольца. Когда открывается впускной клапан, воздух устремляется к цилиндру. После его закрытия поток по инерции продолжает движение, а затем резко возвращается. Из-за этого создается давление сопротивления, которое мешает движению очередной порции во втором патрубке.

Эти две причины заставляют автомобильных производителей разрабатывать улучшенные коллекторы, которые обеспечивали бы плавную работу системы впуска.

Принцип работы

Всасывающий коллектор функционирует по очень простой схеме. Когда мотор заводится, воздушный клапан открывается. В процессе перемещения поршня к нижней мертвой точки на такте всасывания в полости создается разрежение. Как только впускной клапан открывается, порция воздуха с большой скоростью движется в освободившуюся полость.

На этапе всасывания происходят разные процессы в зависимости от типа топливной системы:

• Моновпрыск – от фильтра поступает очередная порция воздуха. Она проходит через карбюратор или полость, в которой установлена топливная форсунка (если мотор оснащен инжекторной ТС). В этой полости воздух перемешивается с топливом. Благодаря разряжению в цилиндре эта порция всасывается через поднятый клапан системы впуска;
• Многоточечный впрыск – в каждой трубе коллектора размещены индивидуальные топливные форсунки. Когда открывается соответствующий клапан, воздух подается по подходящей к нему трубе. Одновременно происходит распыление топлива.
• Прямой впрыск – всасывается исключительно воздух. Клапан опускается, поршень сжимает воздух в цилиндре. В конце такта сжатия через форсунку топливо под давлением подается в сжатую среду. В дизельных ДВС происходит идентичный процесс, только воздух сжимается сильнее.

Все современные двигатели оснащаются электронной системой, которая управляет подачей воздуха и топлива. Благодаря этому мотор работает более стабильно. Размеры патрубков подбираются под параметры мотора еще на стадии изготовления силового агрегата.

Форма патрубков коллектора

Это очень важный фактор, которому уделяется ключевое значение при проектировании впускной системы отдельной модификации моторов. У патрубков должно быть конкретное сечение, длина и форма. Не допускается наличие острых углов, а также сложные искривления.

Вот несколько причин, почему патрубкам впускного коллектора уделяется столько внимания:

1. На стенках впускного тракта может оседать топливо;
2. В процессе работы силового агрегата может появляться резонанс Гельмгольца;
3. Чтобы система работала исправно, используются естественные физические процессы, такие как давление, создаваемое проходящим по впускному коллектору потоку воздуха.

Если топливо будет постоянно оставаться на стенках патрубков, впоследствии это может стать причиной сужения впускного тракта, а также его засорения, что отрицательно скажется на производительности силового агрегата.

Что касается резонанса Гельмгольца, то это извечная головная боль конструкторов, проектирующих современные силовые агрегаты. Суть этого эффекта в том, что в момент закрытия впускного клапана создается сильное давление, которое выталкивает воздух из коллектора. Когда впускной клапан снова открывается, из-за противодавления поток сталкивается с противодействием. Из-за такого эффекта снижаются технические характеристики впускной системы авто, а также повышается износ деталей системы.

Системы изменения геометрии впускного коллектора

Машины старого поколения имеют стандартный коллектор. Однако он имеет один недостаток – его эффективность достигается только на ограниченном режиме работы двигателя. Чтобы расширить диапазон, была разработана инновационная система – изменяемая геометрия коллектора. Существует две модификации – изменяется длина тракта или его сечение.

Впускной коллектор переменной длины

Данная модификация используется в атмосферных моторах. На пониженных оборотах коленвала впускной тракт должен быть длинным. Так повышается приемистость и крутящий момент. Как только обороты повышаются, его длину необходимо уменьшить, чтобы раскрылся весь потенциал сердца автомобиля.

Для достижения такого эффекта используется специальный клапан, который отсекает больший рукав коллектора от меньшего и наоборот. Процесс регулируется естественным физическим законом. После закрытия впускного клапана в зависимости от частоты колебания воздушного потока (на это влияет количество оборотов коленвала) создается давление, которое приводит в движение отсекающую заслонку.

Данная система используется только в атмосферных моторах, так как в турбированных агрегатах происходит принудительное нагнетание воздуха. Процесс в них регулируется электроникой блока управления.

Каждый производитель по-своему называет данную систему: у BMW это DIVA, у Ford – DSI, у Mazda – VRIS.

Впускной коллектор переменного сечения

Что касается данной модификации, то она может использоваться, как в атмосферных, так и в моторах с турбонагнетателем. Когда уменьшается сечение патрубка возрастает скорость движения воздуха. В атмосфернике это создает эффект турбо нагнетателя, а в системах с принудительной подачей воздуха разработка облегчает задачу турбокомпрессору.

Благодаря высокой скорости движения потока воздушно-топливная смесь более эффективно смешивается, что приводит кее качественному сгоранию в цилиндрах.

Коллекторы данного типа имеют оригинальное строение. На входе в цилиндр имеется не один канал, а он делится на две части – по одной на каждый клапан. В одном из клапанов имеется заслонка, регулируемая электроникой автомобиля при помощи моторчика (или вместо него используется вакуумный регулятор).

При небольших оборотах коленвала ВТС подается через одно отверстие – работает один клапан. Это создает зону турбулентности, которая улучшает смешивание топлива с воздухом, а вместе с тем и его качественное сгорание.

Как только повышаются обороты двигателя, открывается второй канал. Это приводит к увеличению мощности агрегата. Как и в случае с коллекторами переменной длины, производители данной системы дают свое название. Ford указывает IMRC и CMCV, Opel – Twin Port, Toyota – VIS.

Дополнительно о том, как такие коллекторы влияют на мощность мотора, смотрите в видео:

Увеличение мощности двигателя без турбины! Все про коллектор с изменяемой геометрией.

Неисправности впускного коллектора

Наиболее частыми неисправностями в системе впуска являются:

• Нарушение герметичности на месте установки прокладок;
• Образование на внутренних стенках сажи и смолы;
• Образование ступеньки на местах соединения (достаточно 2-миллиметрового препятствия, чтобы мощность мотора упала приблизительно на двадцать процентов, но это только на низких оборотах);
• Перегрев от близкого расположения с выпускным коллектором.

Обычно прокладки теряют свои свойства, когда мотор чрезмерно нагревается или когда ослабляется затяжка крепежных шпилек.

Рассмотрим, как диагностируются, и как влияют на работу мотора некоторые неисправности впускного коллектора.

Утечки охлаждающей жидкости

Когда водитель замечает, что объем антифриза постепенно снижается, в процессе езды слышен неприятный запах горелой охлаждающей жидкости, а под автомобилем постоянно остаются капли свежего антифриза, это может быть признаком неисправного впускного коллектора. Если быть точнее, то не самого коллектора, а прокладки, установленной между его патрубками и головкой блока цилиндров.

На некоторых моторах используются такие прокладки, которые обеспечивают герметичность также и охлаждающей рубашки ДВС. Нельзя игнорировать подобные неисправности, потому что впоследствии они обязательно выльются в серьезную поломку агрегата.

Подсос воздуха

Это еще один симптом износившейся прокладки впускного коллектора. Диагностировать ее можно следующим образом. Запускается мотор, приблизительно на 5-10 процентов перекрывается патрубок воздушного фильтра. Если обороты не падают, значит, через прокладку коллектор подсасывает воздух.

Нарушение вакуума в системе впуска мотора вызывает нестабильные холостые обороты или полному отказу силового агрегата работать. Единственная возможность устранить такую неисправность – заменить прокладку.

Реже подсос воздуха может происходить из-за разрушения патрубка (ов) впускного коллектора. например, это может быть трещина. Подобный эффект возникает, когда в вакуумном шланге образуется трещина. В таком случае эти детали меняются на новые.

Еще реже подсос воздуха может происходить из-за деформации впускного коллектора. Такую деталь нужно менять. В некоторых случаях утечка вакуума через деформированный коллектор определяется по шипению, доносящемуся из-под капота во время работы мотора.

Отложения углерода

Обычно такая неисправность возникает в турбированных агрегатах. Из-за отложений углерода мотор может терять мощность, могут появляться пропуски зажигания, а также увеличится расход топлива.

Еще один симптом данной неисправности – потеря тяги. Это зависит от степени засорения впускных патрубков. Устраняется оно при помощи демонтажа и очистки коллектора. Но в зависимости от типа коллектора легче его заменить, чем чистить. Причина в том, что в некоторых случаях форма патрубков не позволяет должным образом удалить отложения углерода.

Проблемы с заслонками изменения геометрии впуска

Заслонки, регулирующие подачу воздуха в коллекторе, в одних автомобилях работают от вакуумного регулятора, а в других имеют электропривод. Независимо от того, какого типа заслонки используются, резиновые элементы в них портятся, от чего заслонки перестают справляться со своей задачей.

Если привод заслонок вакуумный, то проверить его работоспособность можно, воспользовавшись ручным вакуумным насосом. Если этого инструмента нет, то подойдет обычный шприц. Когда обнаружен пропуск вакуумного привода, его следует заменить.

Еще одна неисправность привода заслонок – выход из строя соленоидов контроля вакуума (электромагнитные клапаны). В моторах, оснащенных впускным коллектором с изменяемой геометрией, может встречаться поломка клапана, регулирующего изменением геометрией тракта. Например, он может деформироваться или он может залипнуть из-за наслоения углерода. При подобной неисправности замене подлежит весь коллектор.

Ремонт впускного коллектора

Во время ремонта коллектора сперва снимаются показатели датчика, установленного в нем. Так можно убедиться, что неисправность именно в этом узле. Если поломка действительно в коллекторе, то его отсоединяют от мотора. Процедура производится в несколько этапов:

• Отсоединяется топливная система;
• Отсоединяются клеммы от аккумулятора;
• Производится демонтаж воздушного фильтра;
• Демонтируется дроссельная заслонка;
• Откручиваются крепежные болты коллектора и деталь снимается.

Стоит учесть, что некоторые неисправности не ремонтируются. К этой категории относятся клапана и заслонки. Если они сломались или работают с перебоем, то необходимо просто их заменить. При поломке датчика демонтаж узла не требуется. В этом случае ЭБУ будет получать неверные показатели, что будет приводить к неправильному приготовлению ВТС и отрицательно влиять на производительность мотора. Диагностика способна распознать эту неисправность.

При ремонте нужно уделить должное внимание уплотнителям соединений. Порванная прокладка приводит к утечкам давления. Раз коллектор уже снят, необходима чистка и промывка его внутренней части.

Тюнинг коллектора

При изменении конструкции впускного коллектора можно добиться повышения технических характеристик силового агрегата. Обычно коллектор подвергается тюнингу по двум причинам:

1. Устранить негативные последствия, вызванные формой и длиной патрубков;
2. Чтобы доработать внутреннюю часть, что улучшит поступление воздушно-топливной смеси в цилиндры.

Если у коллектора несимметричная форма, то поток воздуха или воздушно-топливной смеси будет распределяться по цилиндрам неравномерно. Больше всего объема будет направлено в первый цилиндр, а в каждый последующий – меньший.

Но и у симметричных коллекторов есть свой недостаток. В такой конструкции больший объем поступает в центральные цилиндры, а в крайние – меньший. Так как воздушно-топливная смесь в разных цилиндрах отличается, цилиндры силового агрегата начинают работать неравномерно. из-за этого мотор теряет свою мощность.

В процессе тюнинга меняется штатный коллектор на систему с многодроссельным впуском. В таком исполнении каждому цилиндру полагается индивидуальная дроссельная заслонка. Благодаря этому все воздушные потоки, входящие в мотор, не зависят друг от друга.

Если денег на подобную модернизацию нет, можно выполнить ее самостоятельно практически без материальных вложений. Обычно стандартные коллекторы имеют внутренние недостатки в виде шероховатостей или неровностей. Они создают завихрения, создающие ненужную турбулентность в тракте.

Из-за этого цилиндры могут некачественно или неравномерно наполняться. Обычно этот эффект мало заметен на небольших скоростях. Но когда водитель ожидает моментальной реакции на нажатие педали газа, в таких моторах она неудовлетворительная (это зависит от индивидуальных особенностей коллектора).

Чтобы устранить подобные эффекты, впускной тракт шлифуют. Причем не стоит доводить поверхность до идеального состояния (зеркальное). Достаточно убрать шероховатости. В противном случае на стенках внутри зеркального впускного тракта будет образовываться конденсат из топлива.

И еще одна тонкость. Проводя модернизацию впускного коллектора, нельзя забывать о месте его установки на двигателе. В месте, где патрубки соединяются с головкой блока цилиндров, устанавливается прокладка. Этот элемент не должен создавать ступеньку, из-за которой входящий поток будет сталкиваться с препятствием.

Заключение + ВИДЕО

Итак, от кажущейся простой детали мотора, впускного коллектора, зависит равномерность работы силового агрегата. Несмотря на то, что коллектор не относится к категории механизмов, а внешне это простая деталь, от формы, длины и состояния внутренних стенок его патрубков зависит работа двигателя.

Как видно, впускной коллектор это простая деталь, однако ее неисправности могут причинить автовладельцу много беспокойств. Но прежде чем приниматься за ее ремонт, следует проверить все другие системы, имеющие схожие симптомы неисправностей.

Вот короткое видео о том, как форма впускного коллектора влияет на работу силового агрегата:

Впускной и выпускной коллектор - что это? Просто о сложном.

Вопросы и ответы:

Где находится впускной коллектор? Это часть навесного оборудования мотора. В карбюраторных агрегатах этот элемент впускной системы расположен между карбюратором и головкой блока цилиндров. Если машина инжекторная, то впускной коллектор просто соединяет модуль воздушного фильтра с соответствующими отверстиями головки блока цилиндров. Топливные форсунки в зависимости от типа топливной системы будут установлены либо в трубы впускного коллектора, либо непосредственно в головку блока цилиндров.

Что входит в впускной коллектор? Впускной коллектор представляет собой несколько труб (их количество зависит от числа цилиндров в моторе), соединенных в одну трубу. В него входит труба, идущая от модуля воздушного фильтра. В некоторых топливных системах (инжекторных) в трубах, подходящих к мотору, установлены топливные форсунки. Если в машине используется карбюратор или моновпрыск, то этот элемент будет установлен в узле, где соединяются все трубы впускного коллектора.

Для чего нужен впускной коллектор? В классических автомобилях во впускном коллекторе происходит подача и смешивание воздуха с топливом. Если машина оснащается непосредственным впрыском, то впускной коллектор служит только для подачи свежей порции воздуха.

Как работает впускной коллектор? Когда мотор запускается, по впускному коллектору движется свежий воздух от воздушного фильтра. Это происходит либо за счет естественной тяги, либо благодаря действию турбины.