Конструкции клапанов автомобиля
Головки клапанов авто (автомеханики часто называют их тарелками) могут иметь различную конструкцию, они могут быть как жесткими, так и эластичными. Жесткая головка обладает высокой прочностью, сохраняет форму и обладает высокой теплопроводностью. Она также отличается более высокой износоустойчивостью. Эластичная головка, в свою очередь, способна приспосабливаться к форме седла. Поэтому эластичный клапан надежно запечатывает окно, но перегревается, а изгибы при посадке в седло, когда клапан адаптируется к его форме, могут привести к его разрушению. В конструкции клапанов широко используется головка, над лицевой поверхностью которой выступает небольшая шляпка. Такой клапан обладает достаточно небольшим весом, высокой прочностью и теплопередачей, и чуть более высокой ценой. Эластичные головки чаще встречаются у впускных клапанов, а жесткие — у выпускных.
Попадание холодного воздуха на горячие выпускные клапаны сразу после остановки двигателя может привести к серьезным повреждениям клапанов. В двигателях, оснащенных выпускными коллекторными головками и/или прямоточными глушителями, холодному воздуху открыт прямой доступ к выпускным клапанам. Резкое охлаждение может вызвать коробление и/или образование трещин в клапане. В холодную ветреную погоду, когда ветер вдувает холодный наружный воздух прямо в систему выпуска отработавших газов, такие условия — не редкость. Противоточные глушители с длинными выхлопными трубами и каталитическим нейтрализатором отработавших газов снижают опасность возникновения такой ситуации.
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».
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 2021 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
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.
Источник
Виды впускных коллекторов
Существуют такие виды впускных коллекторов:
- стальные;
- алюминиевые;
- пластиковые;
- с изменяемой геометрией;
- с клапанами контроля выхлопных газов (EGR);
- с турбонаддувом;
- с точечным впрыском топлива и др.
На современных двигателях довольно широко распространены коллекторы с точечным впрыском топлива. В такой модификации топливо подается при помощи электромагнитных форсунок, установленных в каждой из его труб-каналов.
Принципиальная схема впускного коллектора с точечным впрыском топлива
Впускной коллектор, как и двигатель в целом, продуктивно работает в определенном диапазоне оборотов. Устройство и тип установленного коллектора зависит от компоновки блока цилиндров, от целевой направленности двигателя и от конструктивных решений в целом.
Все выше перечисленные коллекторы, делятся на две группы:
- одноплоскостные;
- двухплоскостные.
Одноплоскостной коллектор подает топливовоздушную смесь через один общий канал, многоплоскостной же изначально делит поток смеси на два потока.
Одноплоскостной коллектор
Как правило, двигатели с двухплоскостным коллектором выдают больше мощности на низких и средних оборотах в пределах 2000-4000 об/мин. На высоких же — из-за образующихся завихрений мощность будет несколько ниже.
Это интересно: Особенности и преимущества шпилек ГБЦ
Двухплоскостной коллектор
Коллектор с общей камерой без перегородок раскрывает свой потенциал на оборотах от 5000 и выше.
Установка впускного коллектора другой модификации не гарантирует улучшения показателей двигателя. Обычно такие детали проектируются вместе с ним.
Что такое ДВС?
ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.
ДВС работает, благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.
Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).
Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т.е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).
Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.
Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу. Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней. Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda
Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты (причём сразу на 15%)
А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.
avtoexperts.ru
Коллектор – техническое устройство, которое является частью двигателя внутреннего сгорания в автомобиле. Основная функция коллектора – это подача горячих смесей в двигатель, а также их отвод. Обычно коллектора два – впускной и выпускной.
Впускной коллектор собирает потоки горючих смесей и газа в один общий и распределяет их по цилиндрам двигателя автомобиля, за счет чего возникает движение автомобиля. Горючая смесь должна распределяться равномерно, в этом случае двигатель будет работать без сбоев, с высокой производительностью. Впускной коллектор также может выступать в качестве держателя для дроссельной заслонки, форсунок, карбюратора и других элементов двигателя.
В ходе работы во впускном коллекторе создается вакуум, который используется для управления различными системами в автомобиле, например гидроусилителем тормозов, приводом стеклоочистителей, круиз-контролем и т.д. Также данный коллектор используется для сжигания картерных газов, которые образуются во время движения автомобиля. Впускной коллектор изначально производился из металла — алюминия или чугуна. Однако для производства современных коллекторов используется пластик. Пластик, в отличие от металла, не нагревается, благодаря чему улучшается наполняемость цилиндров двигателя, и, как следствие, увеличивается мощность мотора.
В свою очередь, выпускной коллектор является частью выхлопной системы транспортного средства, через него происходит выхлоп газовых смесей, из автомобиля удаляются продукты внутреннего сгорания. С помощью выпускного коллектора также происходит продув камер сгорания, что позволяет цилиндрам двигателя быстрее наполниться очередной порцией горючей смеси.
В современном автомобилестроении применяют 2 вида выпускных коллекторов – трубчатый и цельный. Цельный коллектор производится из чугуна и имеет короткие каналы, объединенные в общую камеру. Цельный коллектор не очень эффективно отводит выхлопные газы, однако он доступен по стоимости и прост для производства.
Однако в последнее время на автомобили, в основном, устанавливают более эффективные трубчатые коллекторы. Они изготавливаются из стали, при этом их конструкция создана таким образом, что повышается мощность двигателя.
Стоит отметить, что на спортивных автомобилях выпускные коллекторы зачастую не устанавливаются, а к каждому цилиндру присоединяется собственная выхлопная труба, что позволяет показать более высокие скоростные качества авто.
Как все работает
Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.
Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).
Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года
Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.
Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.
Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.
К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.
Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.
Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.
Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.
Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.
Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.
Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.
По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.
Тюнинг коллектора
Тюнинг двигателя – это целый комплекс работ по доработке отдельных его узлов и деталей. Впускной коллектор также можно доработать, чтобы улучшить эксплуатационные характеристики мотора.
Тюнинг данной детали имеет два направления:
- на преодоление негативного влияния его формы;
- на доработку внутренней поверхности.
При чем здесь форма?
Поток воздуха или рабочей смеси в коллекторе неравномерен в силу его формы. Если коллектор несимметричный, то наибольшее количество воздуха или топливно-воздушной смеси будет попадать в первый цилиндр, а в каждый следующий все меньше. У симметричного также есть недостаток: там наибольшее количество воздуха попадает в средние цилиндры. В обоих случаях цилиндры работают неравномерно на смеси различного качества. Как следствие – падает мощность двигателя.
Тюнинг, в данном случае, подразумевает замену штатного впускного коллектора системой многодроссельного впуска. Ее устройство таково, что воздушные потоки, подающегося в цилиндры, не зависят друг от друга, поскольку каждый из цилиндров оснащается собственной дроссельной заслонкой.
«Внутренние» работы
При недостатке денежных средств, тюнинг можно провести и более дешево, почти даром. Внутри коллекторов практически всегда находится большое число неровностей и приливов, а поверхность шероховатая. Все вместе это вызывает ненужные завихрения, мешающие качественному наполнению цилиндров. При размеренной езде это явление практически незаметно, но если хочется добиться от мотора большей эффективности, с этими недостатками нужно бороться.
Тюнинг штатного впускного коллектора заключается в шлифовке его внутренней поверхности, с целью удаления приливов и шероховатостей. Шлифовать нужно не до появления зеркала, а только до достижения однородного состояния всей поверхности. Если переусердствовать, то капли горючего будут конденсироваться на стенках и тюнинг даст совершенно противоположный результат.
Напоследок, чтобы тюнинг был максимально полным, нужно обратить внимание на место сопряжения коллектора с головкой блока цилиндров. Нередко в этом месте остается ступенька, мешающая нормальному ходу воздушного потока, которую необходимо устранить (с этого начинается тюнинг ГБЦ).
Что еще стоит почитать
Картер сцепления
Принцип работы инжекторного двигателя
Как можно сжечь сцепление на машине
Устройство газораспределительного механизма
Материалы из которых изготавливаются клапаны
Сплавы, материалы из которых изготавливаются выпускные клапаны автомобиля, состоят главным образом из хрома, обеспечивающего высокую жаростойкость, с небольшими добавками никеля, марганца и азотных соединений. Если требуется придать клапану особые характеристики, то он подвергается термообработке. Если конструкция клапана из однородного материала не может обеспечить необходимую прочность и жаростойкость, то его изготавливают сварным — из двух различных материалов. После обработки место соединения частей клапана невозможно различить. Головки клапанов изготавливаются из специальных сплавов, обладающих жаростойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к воздействию окиси свинца и высокой твердостью. Головки привариваются к стержням, изготовленным из материалов, обладающих высокой износостойкостью. В клапанах, предназначенных для работы в особо тяжелых условиях, на рабочую фаску головки и верхушку стержня впускного клапана автомобиля направляются твердосплавные материалы типа стеллита. Стеллит представляет собой сплав никеля, хрома и вольфрама и является немагнитным материалом. В тех случаях, когда необходимо повысить коррозионную стойкость, клапан алитируется. Алитирование рабочей фаски снижает ее износ при использовании неэтилированного бензина. На поверхности клапана формируется пленка окиси алюминия, предотвращающая приваривание стальной фаски клапана к чугунному седлу.
Устройство и работа воздухозаборной системы двигателя
Система питания двигателя воздухом предназначена для забора воздуха из атмосферы, очистки от пыли и распределения его по цилиндрам двигателя.
Система питания двигателя воздухом (рис. 50) состоит из; воздухоочистителя, уплотнителя, колпака воздухозаборника, впускных коллекторов, патрубков и труб, соединяющих воздухозаборник с воздухоочистителем и воздухоочиститель с впускными коллекторами, индикатора засоренности.
Уплотнитель представляет собой гофрированный резиновый патрубок, в который вставлен нажимной диск, служащий опорой для распорной пружины. Последняя обеспечивает герметичность соединения уплотнителя с переходником.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Воздухоочиститель сухого типа, двухступенчатый, предназначен для очистки поступающего в двигатель воздуха от пыли: (рис. 51).
Он состоит из корпуса с пылеотбойником, крышки, предварительного очистителя, надеваемого на фильтрующий элемент. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается уплотнительным кольцом 8. Крышка крепится к корпусу тягами. Корпус воздухоочистителя изготовлен из листовой освинцованной стали толщиной 1,2 мм. Очистка воздуха в воздухоочистителе двухступенчатая. Первая ступень очистки — моноциклон, имеющий пылеотбойник, обеспечивающий вращение воздушного потока вокруг фильтрующего элемента и очистку воздуха от крупной пыли, которая собирается в бункере. Пылеотборный бункер образован крышкой и съемной заглушкой.
Рис. 50. Система питания двигателя воздухом: 1 — воздухозаборник; 2 — труба; 3 — уплотнитель; 4 — воздухоочиститель
Вторая ступень очистки — фильтрующий элемент, состоящий из наружного и внутреннего кожухов. Кожухи изготовлены из перфорированной стали и гофрированного фильтрующего картона, соединены по торцам металлическими крышками, которые приклеены специальным клеем. Фильтрующий элемент плотно прижат к днищу корпуса и уплотнен двумя торцевыми резиновыми кольцами. Крепится фильтрующий элемент в корпусе па шпильке самостопорящейся гайкой.
Предварительно очищенный в первой ступени воздух поступает во вторую ступень со сменным картонным фильтрующим элементом, где, проникая через поры картона, оставляет на его поверхности мелкие частицы пыли.
Рис. 51. Воздухоочиститель: 1 — пылеотбойник; 2 — тяга; 3 — предварительный очиститель; 4 — гайка крепления фильтрующего элемента; 5 — заглушка; 6 — стягивающие шнурка предварительного очистителя; 7 — крышка; 8 — уплотнительное кольцо; 9 — корпус; 10 — фильтрующий элемент
Для повышения эффективности очистки воздуха, поступающего в двигатель, на фильтрующий элемент надевается предварительный очиститель-оболочка из нетканого фильтровального полотна.
Очищенный воздух через патрубок поступает во впускные коллекторы и далее в цилиндры двигателя.
Индикатор (рис. 52) регистрирует загрязненность воздухоочистителя. Он состоит из корпуса, красного барабана, пружины н штуцера. По мере засоренности воздухоочистителя повышается вакуум во впускных коллекторах двигателя и при достижении разрежения 0,007 МПа (0,07 кгс/см2) индикатор срабатывает, т. е. красный барабан закрывает окно индикатора, сигнализируя о необходимости очистки или замены картонного фильтрующего элемента.
Устанавливается индикатор в кабине слева над панелью приборов.
На автомобилях ранних выпусков устанавливался воздухоочиститель другой конструкции, а индикатор засоренности его размещался на левом впускном коллекторе.
Впускные коллекторы предназначены для распределения воздуха по цилиндрам двигателя. Коллекторы отлиты из алюминиевого сплава и крепятся на боковых поверхностях головок цилиндров со стороны развала при помощи болтов через уплотнительные паронитовые прокладки. Каждый впускной коллектор имеет резьбовое отверстие, предназначенное для установки свечи термостата (рис. 53).
Источник
Замена впускного коллектора
Если впускной коллектор не может быть очищен или отремонтирован, его необходимо заменить. Впускной коллектор также меняется, если один из неисправных регулирующих клапанов не может быть заменен отдельно. В некоторых автомобилях это довольно просто, в других это требует больше труда.
При замене впускного коллектора важно очистить монтажную поверхность, заменить прокладки и затянуть болты коллектора в рекомендованном порядке в соответствии со спецификациями. Это особенно важно для двигателей V6 / V8
Предыдущая запись Катушка зажигания — виды, как работает, неисправности, как проверить Следующая запись Предохранители — для чего нужны, как проверить, как заменить
Тюнинг впускного коллектора
Любители автотюнинга не обходят своим вниманием и впускной коллектор. При правильном подходе, действительно, удается улучшить показатели мощности двигателя, пример на видео, ниже.
Варианты тюнинга:
- Улучшение формы. Довольно сложно добиться того, что во все цилиндры двигателя поступает одинаковое количество воздуха. Потому мастера заменяют штатный коллектор на многодроссельный впуск. На каждый цилиндр двигателя устанавливается отдельный дроссель, получается независимая система.
- Совершенствование внутренней поверхности. При производстве коллекторов на внутренней части могут остаться небольшие погрешности: наплывы, заусенцы, шероховатости. Это немного тормозит поток воздуха, поэтому умельцы шлифуют внутреннюю поверхность коллектора, чтобы убрать все препятствия.
Материалы для производства клапанов
Для изготовления впускных клапанов используется хромистая сталь, обладающая стойкостью против коррозии в газовых средах при температурах свыше 550 °C. Этот вид стали достаточно хрупок.
Впускные и выпускные клапаны автомобильных двигателей имеют тарельчатую форму. Клапан открывается под действием клапанного механизма, управляемого эксцентриковым кулачком. Работа кулачка синхронизирована с положением поршня и периодом вращения коленчатого вала.
Направляющая втулка клапана расположена соосно с седлом клапана, так чтобы между рабочей фаской клапана и седлом обеспечивался герметичный газонепроницаемый контакт. Рабочая фаска клапана и седло скошены под углом 30° или 45°. Это номинальные значения угла фаски. Фактические значения могут на один-два градуса отличаться от номинальных. Клапаны и седла клапанов, используемые в большинстве двигателей, имеют номинальный угол фаски, равный 45°. Клапан прижимается к седлу под действием пружины. Пружина удерживается на стержне клапана (некоторые автомеханики называют его штоком клапана) опорной тарелкой пружины, которая, в свою очередь, контрится на стержне клапана замком (сухариками). Для демонтажа клапана необходимо сжать пружину и снять сухарики. После этого можно снять пружину, манжету, и вынуть клапан из головки.
Всесторонние испытания показали, что между различными геометрическими параметрами клапанов существуют оптимальные соотношения. В двигателях с цилиндрами внутренним диаметром от 3 до 8 дюймов (от 80 до 200 мм) для впускного клапана оптимальным будет диаметр головки, составляющий приблизительно 45% внутреннего диаметра цилиндра. Оптимальный диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 38% внутреннего диаметра цилиндра. Впускной клапан должен быть больше по размеру, чем выпускной, чтобы пропускать ту же массу газа. Больший по размеру впускной клапан управляет низкоскоростным потоком разреженного газа. В то же время выпускной клапан управляет высокоскоростным потоком сжатого газа. С таким потоком в состоянии справиться клапан меньшего размера. Вследствие этого диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 85% диаметра головки впускного клапана. Для нормального функционирования диаметр головки клапана должен составлять приблизительно 115% диаметра клапанного окна. Клапан должен быть достаточно большим, чтобы перекрывать окно. Высота подъема клапана над седлом составляет примерно 25% диаметра головки.
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.
Выпускной – подключается к глушителю, отводит отработанные газы. Сейчас зачастую подключается к катализатору.
Теперь подробнее о каждом из типов.
Выпускной коллектор первый элемент выхлопной системы
Приступаем к детальному изучению системы выпуска отработавших газов, и в первую очередь рассмотрим выпускной коллектор .
Этот элемент первым принимает на себя удар от вырывающихся из цилиндров раскалённых выхлопных газов.
Для чего нужен и как устроен выпускной коллектор
Как мы уже сказали, выпускной коллектор, является первой деталью выпускной системы автомобиля и непосредственно подсоединён к двигателю.
На первый взгляд, может показаться, что его роль достаточно проста – собирать то, что остаётся от топлива из камер сгорания цилиндров мотора, и передавать это дальше по системе.
Но если вникнуть в вопрос глубже, то окажется, что от выпускного коллектора зависят и параметры силового агрегата – мощность и крутящий момент.
Конструктивно элемент очень прост. Представляет он собой несколько труб (по одной на каждый цилиндр), которые с одного конца подсоединены к двигателю, а с другого сходятся в одну большую трубу.
Более никаких деталей в выпускном коллекторе вы не найдёте.
Изготавливается он из жаропрочных сплавов, например, чугун или специальная сталь. В редких случаях даже из керамики.
Дело в том, что условия, с которыми сталкивается выпускной коллектор, нельзя назвать дружелюбными – температура узла из-за раскалённых газов может достигать 900 – 1300 градусов. Настоящий ад.
Поэтому бытует мнение, что элемент может прогореть, но на самом деле такое практически никогда не случается – по сути, данную деталь выхлопной системы можно назвать вечной.
Инженерные вариации на тему коллекторов
Несмотря на свою простоту, выпускной коллектор имеет разновидности, появление которых обусловлено физикой оборота газов по трубам.
Из-за этого разработчикам приходится идти на компромиссы, и о них мы обязательно поговорим. Но сперва разновидности.
Встречаются такие типы коллекторов:
- цельные;
- трубчатые.
В первом случае конструкция получается очень дешёвой.
Главной её особенностью являются короткие выпускные патрубки и общая камера сбора. Честно говоря, цельные коллекторы крайне неэффективны для отвода отработавших газов.
Всему виной короткие трубки, из-за которых велико влияние импульсов газа на соседние цилиндры.
В результате мы имеем неудовлетворительную продувку камер сгорания, а это отражается на многих факторах, включая и параметры двигателя.
Для того чтобы мотор работал с максимальной эффективностью, были разработаны трубчатые выпускные системы.
Именно они наиболее часто встречаются под капотами современных автомобилей.
Представляют они собой выпускные трубы, идущие от цилиндров и сходящиеся в одну (или иногда сначала в несколько, а потом уж в одну).
Разрабатывая их, инженерам есть с чем повозиться, так как от длины выпускных труб и их диаметра зависит отдача мотора на разных оборотах.
Так, к примеру, если мы возьмём короткие трубки, то они, благодаря резонансному эффекту будут наилучшим образом продувать камеры сгорания на высоких оборотах.
Но тогда возрастёт взаимное влияние цилиндров друг на друга.
Длинные выпускные трубы, в свою очередь, хороши на малых оборотах.
Аналогичная история и с диаметром – малый диаметр труб оптимален, с точки зрения скорости отвода газов на малых и средних оборотах.
Но оказывает они испытывают большое сопротивление на высоких оборотах, из-за чего мощность мотора падает. С бОльшим диаметром выхлопных труб всё наоборот.
Таким образом, инженерам приходится лавировать и искать компромиссы, о которых мы не зря упомянули ранее.
О тюнинге вместо эпилога…
Вспоминая о выпускном коллекторе, нельзя обойти тему тюнинга, ведь эта деталь довольно часто оказывается в списке тех, подлежащих доработкам.
Как правило, на рынке можно найти разные конфигурации этого элемента под определённую модель.
Выпускные коллекторы позволяют достичь, к примеру, хорошей отдачи на низких оборотах или в среднем диапазоне – на любой вкус и цвет.
А в автоспорте зачастую и вовсе отказываются от коллекторов на выходе, напрямую подсоединяя выхлопные трубы к каждому цилиндру.
Надеюсь, дорогие читатели, мы достаточно глубоко погрузились в изучение выпускного коллектора. В следующих публикациях продолжим изучать строение выхлопной системы автомобилей, не пропустите!
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.
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».
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.
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.
