Устройство за изпускателен колектор на автомобила

Ефективността на всеки двигател с вътрешно горене зависи не само от вида на горивната система и от структурата на цилиндрите с бутала. Изпускателната система на автомобила играе важна роля. Описано е подробно за нея в друго ревю... Сега нека разгледаме един от неговите елементи - изпускателният колектор.

Какво е изпускателен колектор

Двигателният колектор е поредица от тръби, които са свързани към една тръба от едната страна, а от другата, са фиксирани върху обща шина (фланец) и фиксирани върху главата на цилиндъра. От страна на главата на цилиндъра броят на тръбите е идентичен с броя на цилиндрите на двигателя. На противоположната страна, малък ауспух (резонатор) или катализаторако е в колата.

Колекторното устройство наподобява всмукателен колектор... При много модификации на двигателя в изпускателната система е инсталирана турбина, чието работно колело се задвижва от потока отработени газове. Те въртят вала, от другата страна на който е монтирано и работното колело. Това устройство инжектира свеж въздух във всмукателния колектор на двигателя, за да увеличи мощността на двигателя.

Обикновено тази част е направена от чугун. Причината е, че този елемент е постоянно в изключително високи температури. Отработените газове загряват изпускателния колектор до 900 градуса или повече. Освен това при стартиране на студен двигател по вътрешната стена на цялата изпускателна система се образува конденз. Подобен процес се случва, когато двигателят е изключен (особено ако времето е влажно и студено).

Колкото по-близо до двигателя, толкова по-бързо ще се изпари водата, докато двигателят работи, но постоянният контакт на метала с въздуха ускорява окислителната реакция. Поради тази причина, ако в автомобила се използва железен аналог, той бързо ще ръждяса и изгори. Не е възможно да се боядисва тази резервна част, тъй като при нагряване до 1000 градуса слоят боя бързо ще изгори.

В съвременните автомобили в изпускателния колектор е инсталиран кислороден датчик (ламбда сонда) (обикновено близо до катализатора). Подробности за този сензор са описани в друга статия... Накратко, това помага на електронния блок за управление да контролира състава на въздушно-горивната смес.

Обикновено тази част от изпускателната система трае толкова дълго, колкото цялото превозно средство. Тъй като това е само тръба, в нея няма какво да се счупи. Единственото нещо, което се проваля, е кислородният сензор, турбината и други части, свързани с работата на отработените газове. Ако говорим за самия паяк, то с течение на времето, поради особеностите на условията на работа, той може да изгори. Но това се случва рядко. Поради тази причина на автомобилистите рядко се налага да се занимават с ремонт или подмяна на изпускателния колектор.

Принципът на действие на изпускателния колектор

Работата на изпускателния колектор на автомобила е много проста. Когато водачът стартира двигателя (независимо дали е бензин или дизел единици), изгарянето на въздушно-горивната смес става в цилиндрите. На цикъла на освобождаване механизъм за разпределение на газ отваря изпускателния клапан (може да има един или два клапана на цилиндър, а при някои модификации на ICE има дори три от тях за по-добра вентилация на кухината).

Когато буталото се издигне до горната мъртва точка, то изтласква всички продукти от горенето през получения отвор за изпускане. След това потокът навлиза в предната тръба. За да се предотврати навлизането на горещи отработени газове в кухината над съседните клапани, за всеки цилиндър е инсталирана отделна тръба.

В зависимост от конструкцията, тази тръба е свързана на известно разстояние със съседната и след това те се обединяват в общ път пред катализатора. Чрез каталитичен конвертор (в него веществата, вредни за околната среда, се неутрализират) отработените газове преминават през малките и основни шумозаглушители към изпускателната тръба.

Тъй като този елемент може до известна степен да промени характеристиките на мощността на двигателя, производителите разработват различни видове паяци за двигатели.

При отстраняване на отработените газове в изпускателния тракт се генерира пулсация. По време на производството на тази част производителите се опитват да я проектират по такъв начин, че тези трептения да са възможно най-синхронни с вълновия процес, протичащ във всмукателния колектор (в някои автомобили, при определен режим на работа на агрегата, както всмукателната и изпускателните клапани се отварят за кратко време за по-добра вентилация). Когато част от отработените газове рязко се изтласка в канала, той създава вълна, която се отразява от катализатора и създава вакуум.

Този ефект достига до изпускателния клапан почти по същото време, когато съответното бутало изпълнява отново изпускателния ход. Този процес улеснява отстраняването на отработените газове, което означава, че двигателят трябва да изразходва по-малко въртящ момент, за да преодолее съпротивлението. Този дизайн на трасето дава възможност за максимално улесняване на отстраняването на продуктите от изгарянето на гориво. Колкото повече обороти на двигателя, толкова по-ефективно ще протече този процес.

При класическите изпускателни системи обаче има малък проблем. Факт е, че когато отработените газове създават вълна, поради късите тръби, тя се отразява в съседните пътеки (те са в спокойно състояние). Поради тази причина, когато изпускателният клапан на друг цилиндър се отвори, тази вълна създава пречка за изпускателния отвор. Поради това двигателят използва част от въртящия момент, за да преодолее това съпротивление и мощността на двигателя намалява.

За какво служи изпускателният колектор?

Така че, както можете да видите, изпускателният колектор в колата участва пряко в отстраняването на отработените газове. Дизайнът на този елемент зависи от вида на мотора и техниката на производителя, която той прилага при производството на колектора.

Независимо от модификацията, тази част ще се състои от:

• Получаващи тръби. Всеки от тях е проектиран да бъде фиксиран върху определен цилиндър. Често, за по-лесна инсталация, всички те са фиксирани към обща лента или фланец. Размерите на този модул трябва точно да съответстват на размерите на съответните отвори и жлебове на главата на цилиндъра, така че отработените газове да не изтекат през това несъответствие.
• Изпускателната тръба. Това е краят на колектора. В повечето автомобили всички тръби се сливат в една, която след това е свързана с резонатор или катализатор. Съществуват обаче модификации на изпускателните системи, в които има две отделни изпускателни тръби с отделни ауспуси. В този случай сдвоени брой тръби са свързани в един модул, като се позовават на отделна линия.
• Уплътнително уплътнение. Тази част е монтирана между корпуса на цилиндровата глава и паяка (както и на фланеца между водосточната тръба и паяка). Тъй като този елемент е постоянно изложен на високи температури и вибрации, той трябва да бъде изработен от трайни материали. Това уплътнение предотвратява изтичането на отработени газове в отделението на двигателя. Тъй като свежият въздух за интериора на автомобила идва от тази част, за безопасността на водача и пътниците е важно този елемент да е с високо качество. Разбира се, ако уплътнението пробие, веднага ще го чуете - ще се появят силни изскачания поради високото налягане вътре в тракта.

Видове и видове изпускателни колектори

Ето основните видове изпускателни колектори:

1. Цял. В този случай частта ще бъде твърда и вътре са направени канали, които се събират в една камера. Такива модификации са направени от високотемпературен чугун. По отношение на устойчивостта на сериозни температурни промени (особено през зимата, когато студеният калъф се загрява от -10 или по-малко, в зависимост от региона, до +1000 градуса по Целзий за секунди), този метал няма аналози. Този дизайн е лесен за производство, но не провежда отработените газове толкова ефективно. Това се отразява негативно на продухването на камерите на цилиндрите, поради което част от въртящия момент се използва за преодоляване на съпротивлението (газовете се отстраняват през малък отвор, поради което вакуумът в изпускателния тракт е от голямо значение).
2. Тръбни. Тази модификация се използва на съвременни автомобили. Обикновено те са направени от неръждаема стомана и по-рядко от керамика. Тази модификация има своите предимства. Те дават възможност за подобряване на характеристиките на издухването на цилиндъра поради вакуума, генериран по пътя поради вълновите процеси. Тъй като в този случай буталото не трябва да преодолява съпротивлението при изпускателния ход, коляновият вал се завърта по-бързо. В някои двигатели, поради това подобрение, е възможно да се увеличи мощността на агрегата с 10%. При конвенционалните автомобили това увеличаване на мощността не винаги се забелязва, така че тази настройка се използва при спортни автомобили.

Диаметърът на тръбите играе важна роля в изпускателния колектор. Ако на машината е инсталиран паяк с малък диаметър, постигането на номиналния въртящ момент се измества към ниски и средни обороти. От друга страна, инсталирането на колектор с тръби с по-голям диаметър ви позволява да премахнете максималната мощност на двигателя с вътрешно горене при високи обороти, но при ниски скорости мощността на агрегата пада.

В допълнение към диаметъра на тръбите от голямо значение е тяхната дължина и редът на свързване с цилиндрите. Следователно сред елементите за настройка на изпускателната система можете да намерите модели, в които тръбите са усукани, сякаш са свързани сляпо. Всеки двигател изисква свои собствени модификации на колектора.

Често се използва паяк 4-4 за настройка на стандартен 1-цилиндров двигател. В този случай четири дюзи веднага се свързват в една тръба, само на максимално възможното разстояние. Тази модификация се нарича къса. Увеличение на мощността на двигателя се наблюдава само ако е принудително и след това при скорости над 6000 в минута.

Също така, сред опциите за настройка на спортни автомобили, се използват така наречените дълги паяци. Те обикновено имат съединението с формула 4-2-1. В този случай и четирите тръби първо се свързват по двойки. Тези двойки тръби са свързани в една на максимално разстояние от двигателя. Обикновено тръбите се вземат по двойка, свързани към цилиндри, които имат максималния паралелен изход (например първия и четвъртия, както и втория и третия). Тази модификация осигурява увеличаване на мощността в много по-широк диапазон от обороти в минута, но тази цифра не е толкова забележима. При местните модели автомобили това увеличение се наблюдава само в диапазона от 5 до 7 процента.

Ако в автомобила е инсталирана изпускателна система с директен поток, тогава могат да се използват междинни тръби с увеличено напречно сечение, за да се улесни вентилацията на цилиндрите и да се овлажни звукът. Често при модификацията на дълги паяци може да се използва малък ауспух с ниско съпротивление. Някои модели колектори в определени области нарязват духа (метални гофри) в тръбите. Те овлажняват резониращите вълни, които пречат на свободния поток на отработените газове. От друга страна, гофрирането е краткотрайно.

Също така, сред дългите паяци има модификации с тип на свързване 4-2-2. Принципът е същият като в предишната версия. Преди да вземете решение за такава модернизация на изпускателната система, трябва да вземете предвид, че увеличаването на мощността само поради отстраняването на катализатора (така че тръбите да са по-дълги) дава максимум 5%. Инсталирането на паяк ще добави около два процента към работата на двигателя.

За да се подобри силовият агрегат, за да бъде по-осезаем, в допълнение към тези работи, все още трябва да се извършат редица определени процедури, включително чип тунинг (за подробности какво представлява отделно).

Какво влияе върху състоянието на колектора

Въпреки че изпускателният колектор често има същия живот като целия автомобил, той също може да се провали. Ето типичните повреди, свързани с изпускателния колектор:

• Тръбата е изгоряла;
• Образувала се корозия (отнася се за модификации на стомана);
• Поради прекомерно високата температура и производствените дефекти, върху повърхността на продукта може да се образуват утайки;
• В метала се е образувала пукнатина (когато двигателят работи продължително време с висока скорост и студената вода попадне върху повърхността на колектора, например при забиване в локва с висока скорост);
• Металът е отслабнал поради честите промени в температурата на стените на детайла (при нагряване металът се разширява и при охлаждане се свива);
• По стените на тръбите се образува конденз (особено ако автомобилът рядко напуска, например през зимата), поради което процесът на окисляване на металите се ускорява;
• По вътрешната повърхност са се появили отлагания на сажди;
• Уплътнението на колектора е изгоряло.

Тези неизправности могат да бъдат посочени от следните фактори:

• Сигналът на двигателя на таблото се включи;
• В кабината или под капака се появи силна миризма на отработени газове;
• Двигателят е нестабилен (оборотите в минута плават);
• При стартиране на двигателя се чуват чужди звуци (тяхната сила зависи от вида на повредата, например, ако тръбата е изгоряла, тя ще бъде много силна);
• Ако машината има турбина (работното колело се върти поради налягането на отработените газове), тогава мощността му намалява, което влияе върху динамиката на агрегата.

Някои повреди на колектора са свързани с фактори, на които шофьорът не може да повлияе, но има някои неща, които той може да направи, за да предотврати повреда на частта.

При твърде високи скорости продуктите от горенето не са в състояние да се нагреят до 600 градуса, както в нормален режим, но са двойно по-силни. Ако в нормален режим всмукателните тръби се нагряват до приблизително 300 градуса, тогава в максималния режим този индикатор също се удвоява. От такава силна топлина колекторът може дори да промени цвета си в пурпурен.

За да се избегне прегряване на детайла, водачът не трябва често да довежда уреда до максимална скорост. Също така температурният режим се влияе от настройката на системата за запалване (неправилният UOZ може да предизвика освобождаването на изгарящ BTC в изпускателния тракт, което също ще доведе до изгаряне на клапаните).

Прекомерното изчерпване или обогатяване на сместа е друга причина, поради която всмукателните тръби ще прегреят. Периодичната диагностика на неизправности в тези системи ще поддържа колектора в добро състояние възможно най-дълго.

Ремонт на изпускателния колектор

Обикновено изпускателният колектор не се ремонтира, а се подменя с нов. Ако това е модификация за настройка и тя е изгоряла, някои ще закърпят повредената зона. Въпреки това, поради факта, че металът е подложен на обработка с висока температура по време на заваряване, шевът може бързо да ръждясва или да изгори. Освен това цената на такава работа е много по-висока от инсталирането на нова част.

Ако трябва да замените част, тази работа трябва да се извърши в правилната последователност.

Подмяна на изпускателния колектор

За да смените колектора със собствените си ръце, трябва:

1. Изключете захранването на бордовата мрежа, като изключите батерията (описано е как да направите това безопасно тук);
2. Изцедете антифриза;
3. Демонтирайте термичния щит (корпус, който е инсталиран на много съвременни автомобили), приемника на инжекционната система (двигателите на карбуратора нямат този елемент) и въздушния филтър;
4. Развийте крепежните елементи на фланеца на колектора от смукателната тръба;
5. Развийте колектора от главата на цилиндъра. Тази процедура ще се различава в зависимост от модификацията на силовия агрегат. Например на 8-клапанови клапани първо се отстранява всмукателният колектор, а след това и изпускателната тръба;
6. Отстранете уплътнението и почистете повърхността на главата на цилиндъра от остатъците му;
7. Ако по време на процеса на демонтиране щифтовете или резбите в монтажните отвори са повредени, тогава е важно тези елементи да бъдат възстановени;
8. Инсталирайте ново уплътнение;
9. Свържете нов колектор към главата на цилиндъра (ако 4-цилиндровият двигател с вътрешно горене има 8 клапана, тогава сглобяването се извършва в обратен ред на демонтиране, т.е. първо изпускателния колектор и след това всмукателния колектор);
10. Затегнете, но не затягайте напълно закрепващите болтове и гайки на връзките с главата на цилиндъра;
11. Свържете колектора с предната тръба или катализатора, след като сте инсталирали необходимото уплътнение преди това;
12. Затегнете стойката на главата на цилиндъра (това се прави с динамометричен ключ, а моментът на затягане е посочен в техническата литература за автомобила);
13. Затегнете крепежните елементи на фланеца надолу по течението;
14. Налейте нов или филтриран антифриз;
15. Свържете батерията.

Както можете да видите, самата процедура за подмяна на паяк е проста, но когато извършвате работата, трябва да бъдете внимателни, за да не откъснете конеца в главата на цилиндъра (самият шпилка е лесен за подмяна и отрязването на нова резба в цилиндровата глава е много по-трудна). Поради тази причина, ако няма опит в работата с динамометричен ключ или изобщо няма такъв инструмент, тогава работата трябва да бъде поверена на специалист.

В заключение предлагаме да разгледаме малък пример за това как да сменим изпускателния колектор с Renault Logan:

СМЯНА (ДЕМОНТАЖ-МОНТАЖ) НА ИЗПУСКАНИЯ КОЛЕКТОР НА ДВИГАТЕЛЯ RENAULT 1,4 и 1,6 8-КЛАПАНОВ K7J K7M

Въпроси и отговори:

Как работи всмукателният колектор? Въздухът се изтегля от вакуум, който се генерира във всеки цилиндър. Потокът преминава първо през въздушния филтър и след това през тръбите към всеки цилиндър.

Как изпускателният колектор влияе на работата на двигателя? В него има резонанс. Клапанът се затваря рязко и част от газовете се задържат в колектора. Когато клапанът се отвори отново, останалите газове могат да предотвратят отстраняването на следващия поток.

Как да различим между всмукателен и изпускателен колектор? Всмукателният колектор се свързва към тръбата от въздушния филтър. Изпускателният колектор е свързан към изпускателната система на автомобила.