Что такое впускная труба двигателя

Что такое впускной коллектор (принцип работы, неисправности)

На чём бы ни работал двигатель – бензине, дизеле, газе – ему нужен воздух, много чистого, прохладного, «вкусного» воздуха. Для его правильной подачи и используется впускной коллектор.

По сути, это трубопровод определенной формы и размера, который нужен для доставки в цилиндры нужного количества воздуха. Помимо этого, он отвечает за смешивание воздуха с топливом из форсунок в инжекторном двигателе. Но если бы всё было так просто, инженеры не занимались бы поиском идеальной геометрии коллектора для каждого нового мотора.

В современных автомобилях впускной коллектор выполняет несколько задач:

1. Подает нужное количество воздуха для приготовления стехиометрической топливной смеси (то есть с оптимальным соотношением топлива с воздухом);
2. Равномерно распределяет воздушный поток между цилиндрами двигателя;
3. Так как в коллекторе есть постоянное разрежение, за счет всасывающего эффекта от поршней двигателя, то инженеры додумались использовать это разрежение (вакуум) для усиления тормозных усилий, для вентиляции картерных газов и т.д., в зависимости от марки и типа автомобиля.
4. Создает резонансный воздушный поток, чтобы увеличить скорость его движения без дополнительного оборудования.

Как работает система коллекторов с изменяемой геометрией

На практике переделку впускного коллектора можно производить двумя способами: изменяя площадь поперечного сечения и изменяя его длину. Эти методы можно использовать по отдельности или в комбинации.

Характеристики впускного коллектора с изменяемой длиной

Впускной коллектор с изменяемой длиной — это технология используется на бензиновых и дизельных транспортных средствах, за исключением систем с наддувом. Принцип этой конструкции следующий:

• При малой нагрузке на двигатель воздух поступает через удлиненную ветвь коллектора.
• При высоких оборотах двигателя — по короткой ветви коллектора.
• Рабочий режим изменяется ЭБУ двигателя через привод, который управляет клапаном и тем самым направляет воздух по короткому или длинному пути.

Регулируемая длинна впускного коллектора основана на эффекте резонансного наддува и обеспечивает интенсивный впрыск воздуха в камеру сгорания. Это делается следующим образом:

• Некоторое количество воздуха остается в коллекторе после закрытия всех впускных клапанов.
• Колебание остаточного воздуха в коллекторе пропорционально длине впускного коллектора и частоте вращения двигателя.
• Когда колебания достигают резонанса, создается высокое давление.
• Подача сжатого воздуха происходит при открытии впускного клапана.

В двигателях с наддувом этот тип впускного коллектора не используется, поскольку нет необходимости генерировать резонансную компрессию воздуха. Нагнетание в таких системах осуществляется с помощью установленного турбонагнетателя.

Характеристики впускного коллектора с переменным сечением

В автомобильной промышленности изменение сечения впускного коллектора используется на автомобилях с бензиновыми и дизельными двигателями, включая системы с наддувом. Чем меньше поперечное сечение трубопровода, по которому подается воздух, тем больше поток, а следовательно, и смешивание воздуха и топлива. В этой системе каждый цилиндр имеет два впускных отверстия, каждое со своим впускным клапаном. Один из двух каналов имеет заслонку. Эта система изменения геометрии впускного коллектора приводится в действие электродвигателем или вакуумным регулятором. Принцип действия конструкции следующий:

• При работе двигателя на малых оборотах заслонки находятся в закрытом положении.
• Когда впускной клапан открыт, топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр только через один канал.
• Когда воздушный поток проходит через канал, он входит в камеру по спирали, чтобы обеспечить лучшее смешивание с топливом.
• Когда двигатель работает на высоких оборотах, заслонки открываются, и топливно-воздушная смесь проходит по двум каналам, увеличивая мощность двигателя.

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.

Устройство впускного коллектора

К такому впускному коллектору, фото которого размещено на нашем интернет-портале, подведены патрубки, идущие от системы охлаждения. При диагностике работы этого компонента системы пуска двигателя требуется следить за плотностью сочленения этих деталей со штуцерами коллекторной системы и изнашиваемостью стяжных хомутов.

По своей конструкции коллектор впускной ВАЗ 2106, цена на который не является заоблачной, а находится в допустимом диапазоне, представляет достаточно надежный механический узел и редко выходит из строя. Из выявленных дефектов необходимо отметить некорректную установку такой детали, как прокладка впускного коллектора, которая возникает из-за неверной установки запчасти на автомобиль либо водителем, либо автослесарем на станции технического обслуживания. Редко, но все-таки случается, что впускной коллектор подвергается коррозийному воздействию и появляется излишняя подача воздуха, что, конечно, требует проведения его замены на новое изделие.

Штатный коллектор можно приобрести во всех специализированных ВАЗовских магазинах автозапчастей. Рассмотрим впускной коллектор, устройство которого весьма несложно. Он состоит из впускной трубы, дренажной трубки и штуцера, через который отводится жидкость-охладитель и производится охлаждение для нормальной эксплуатации транспортного средства.

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.

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.

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.

Требования к составу топливо-воздушной смеси

Совместная работа дроссельной и впускных заслонок современного инжекторного двигателя с системой непосредственного впрыска обеспечивает несколько видов смесеобразования. Разный состав смеси необходим для функционирования двигателя в разных режимах.

Послойное смесеобразование нужно для работы двигателя на небольших оборотах. В этом случае, дроссельная заслонка находится в полностью открытом состоянии большую часть времени, а впускные — в закрытом.

Гомогенное (однородное) смесеобразование используется для высоких оборотов двигателя. При этом степень открытия дроссельной заслонки напрямую зависит от необходимого крутящего момента двигателя. Впускные же заслонки находятся в открытом положении.

Существует и такое смесеобразование (бедное гомогенное), при котором двигатель работает на средних оборотах. Открытие заслонки происходит при этом также в зависимости от крутящего момента, а впускные заслонки закрыты.

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).