Особенности ремонта и замены выпускного коллектора авто - Moto40.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Особенности ремонта и замены выпускного коллектора авто

Выпускной коллектор: описание устройства и принципа работы

Выпускной коллектор — первый узел выхлопной системы автомобиля. Конструктивно это несколько каналов, объединенных в один общий канал, передающий выхлопные газы далее по выпускному тракту. Выпускные коллекторы устанавливаются на все типы двигателей внутреннего сгорания независимо от их марки или назначения. Выпускные коллекторы необходимы для сбора и отвода выхлопных газов.

Правильно спроектированный и подобранный коллектор способствует более эффективной вентиляции цилиндров, а значит, более оптимальному наполнению топливовоздушной смесью. Достигается подобный эффект благодаря движению выхлопных волн внутри каналов коллектора.

Принцип работы выпускного коллектора

Перед тактом выпуска отработанные газы находятся в цилиндре под большим давлением. После открытия выпускного клапана происходит перепад давлений, выхлопные газы устремляются в выпускной коллектор (где давление значительно ниже). Поршень при этом начинает движение вверх, выталкивая содержимое камеры сгорания в выхлопную систему. Часть газов уходит далее по выхлопному тракту, часть — отражается и стремится к соседним цилиндрам. Подобные движения отработанных газов принято называть волновыми. Побочным положительным эффектом является разряжение среды в выпускном коллекторе после прохождения такой волны.

Комплексная работа впускного коллектора, газораспределительного механизма и выпускного коллектора обеспечивает дополнительную продувку камеры сгорания. Все дело в том, что выпускной клапан всегда «запаздывает» с закрытием (во время начала такта впуска, выпуск еще открыт). Накопленное давление топливовоздушной смеси в впускном коллекторе в определенных условиях выше давления в выпускном коллекторе. Происходит резкий перепад давлений, цилиндр дополнительно продувается от выхлопных газов, наполняется свежей порцией топливовоздушной смеси. Выпуск закрывается.

Виды выпускных коллекторов

Все выпускные коллекторы можно разделить на цельные и трубчатые. Цельный выпускной коллектор — это, как правило, единая деталь, отлитая из чугуна. Трубчатый коллектор изготавливается из сваренных труб, стали и фланцевых соединений для стыковки с блоком двигателя.

Виды компоновки труб коллекторов

Выпускной коллектор с компоновкой 4-1. Представляет собой четыре трубы-канала, соединенных в одну общую трубу (количество каналов соответствует количеству цилиндров).

Выпускной коллектор 4-2-1. В таких коллекторах трубы сначала соединяют цилиндры, работающие в паре (на одном такте), а потом переходят в одну общую трубу.

Важным параметром выпускных коллекторов является их длина, а соответственно — и объем. При недостаточной длине выпускных каналов энергии потоков выхлопных газов будет достаточно, чтобы попасть в каналы соседних цилиндров и негативно влиять на их работу. В таких коллекторах плохо синхронизированы волновые движения газов с работой двигателя. В тоже время на двигателях с небольшой длинной выпускного коллектора, как правило, «узкие» фазы газораспределения с относительно небольшим объемом выхлопных газов. Производство коллекторов с малой длиной оправдано низкой стоимостью.

На мощных и производительных двигателях используются длинные выпускные коллекторы. В таких коллекторах часть объема выхлопных газов стремится по общей трубе в следующие узлы выхлопной системы, а часть — «отражается» к остальным цилиндрам. Для перехода волны из одного цилиндра в другой потребуется значительно больше времени, что создает определенно лучшие условия для разряжения и продувки.

Выпускной коллектор с равной длиной выпускных труб (равнодлинный). Как правило, устанавливается на мощные спортивные автомобили.

Равнодлинный коллектор позволяет равномерно осуществить выпуск во всех цилиндрах и лучше синхронизировать работу двигателя с выхлопной системой. Тюнинг выпускного тракта можно делать на любом двигателе. Это гарантированно принесет дополнительные 3-5% мощности.

Не стоит забывать, что увеличение длины выпускного коллектора повлечет за собой и увеличение температуры в подкапотном пространстве.

Проблема с температурой решается установкой теплоизоляции. Для этого можно использовать металлический кожух либо специальную негорючую ткань.

Существуют модели коллекторов, в которых в качестве теплоизоляции применяется керамическое напыление.

Эксплуатация выпускных коллекторов

Типичные неисправности выпускных коллекторов:

  1. Повреждение прокладки между коллектором и блоком цилиндра. Для уплотнения узла соединения «блок цилиндров – выпускной коллектор» применяется прокладка, которая изготавливается из паронита, металла либо композитных материалов. Под действием давления и высоких температур со временем прокладка разрушается, что приводит к нарушению герметичности. Часть газов прорывается, напрямую в атмосферу, двигатель работает нестабильно.
  2. Деформация фланца труб коллекторов. Температура выпускного коллектора может достигать 900 ºС. При нарушении температурных режимов коллектор подвергается деформации, которая может вызвать повреждения резьбовых соединений крепежа коллектора. Например, болты выпускного коллектора может просто «сорвать» (повредить резьбу). К таким последствиям приводит нарушение режима работы двигателя либо излишний тюнинг.
  3. Физические повреждения, нарушение герметичности. Выпускной коллектор работает в агрессивной среде, поэтому со временем и пройденными километрами чугунные коллекторы лопаются, а трубчатые стальные — могут прогореть. Это негативно отражается на работе двигателя. Даже небольшая трещина в выпускном коллекторе вызывает нарушения работы выхлопной системы. В случае, если трещина незначительная, проблема какое-то время может себя не проявлять.Симптомами могу быть:
    • ошибки блока управления двигателем;
    • нестабильные обороты двигателя — плавные перепады 300-500 единиц;
    • звук двигателя с ненастроенным зажиганием;
    • в подобных случаях определяется сильно прогоревшая труба.
  4. Засорение каналов выпускной системы. На стенках выпускных коллекторов образуется нагар и ржавчина. Подобные отложения могут привести к уменьшению просвета каналов и ухудшению характеристик двигателя.

Для того, чтобы избежать вышеперечисленных неисправностей, следует помнить, что выпускной коллектор — узел двигателя, который стоит осматривать при плановом техническом обслуживании чуть ли не в первую очередь.

Ремонт выпускных коллекторов

Проблемы с выпускными коллекторами могут возникать даже на сравнительно молодых автомобилях. Многие автовладельцы со временем задаются вопросами: что делать, если лопнул выпускной коллектор, как снять выпускной коллектор, сколько может стоить новый выпускной коллектор, поменять или отремонтировать элементы выпускного коллектора.

Конечно, самый простой способ решения проблем — обратиться в сервисный центр. Стоимость деталей и услуг будет варьироваться в зависимости от марки автомобиля и его уникальности. Например, новый выпускной коллектор может стоить от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов.

Но ремонт выпускного коллектора может осилить и рядовой автомобилист. Необходим лишь стандартный набор инструментов и оборудования.

Замена выпускного коллектора

В случае, если выпускной коллектор значительно прогорел или имеет сильно нарушенную геометрию, он подлежит замене. Для этого:

  • ждем пока двигатель и коллектор остынут до нормальной для ремонта температуры;
  • снимаем все элементы, которые могут помешать работе (защиту двигателя, защиту коллектора или прочие узлы);
  • раскручиваем резьбовые соединения крепежа к блоку и приемной трубе выхлопной системы;
  • выполняем снятие выпускного коллектора;
  • далее — замена прокладки выпускного коллектора;
  • монтируем новый коллектор с крепежом, обтягиваем его;
  • устанавливаем все демонтированные элементы в обратном порядке, обтягиваем резьбовые соединения.

Чаще всего требуется только замена прокладки выпускного коллектора.

В случае если лопнул выпускной коллектор, или даже если его патрубок полностью отломан, не спешите приобретать новый. Во многих сервисах практикуется сварка выпускных коллекторов. Чугун варится особыми электродами или аргонодуговой сваркой. Стальные трубчатые коллекторы также подлежат заварке. Подобные работы не по силам новичку, лучше обратиться к специалистам.

Выпускные коллекторы физически необходимы для сбалансированной работы ДВС, поэтому современные двигатели проектируются с учетом комплексной работы узлов и механизмов. Тюнинг же систем выхлопа дает вполне ощутимый прирост мощности, а при верном подходе не повлияет на показатели автомобиля в целом.

Коллектор выпускной

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть такая деталь, как выпускной коллектор. Вопреки распространенному мнению, коллектор не просто отводит отработанные газы из цилиндров, а делает большой вклад в нормальную работу двигателя. Все о коллекторах, их функциях, типах и конструкциях читайте в статье.

Назначение выпускного коллектора двигателя

Выпускной коллектор — одна из важнейших деталей системы выпуска отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Коллектор выполняет две ключевых функции:

  • Сбор и отвод отработанных газов из цилиндров, сбор газов от всех цилиндров в одну приемную трубу;
  • Помощь в продувке цилиндров и эффективном заполнении цилиндров новой порцией горючей смеси.

Неправильно считать, что коллектор — это просто сборщик выхлопных газов (собственно, это слово является калькой с английского collector — сборщик или собиратель). В действительности это деталь, с помощью которой осуществляется настройка выхлопа, повышающая эффективность и мощность двигателя. Это легко объясняет теория ДВС и коллектора.

Работа двигателя происходит циклично, в обычных четырехтактных моторах удаление отработанных газов из каждого цилиндра (а равно и заполнение цилиндра горючей смесью) происходит один раз в два оборота коленчатого вала. Об этом нужно помнить, чтобы понять суть происходящих в выхлопной системе процессов.

Отработанные газы, выходящие из цилиндра при открытии выпускного клапана, имеют высокое давление, поэтому они с высокой скоростью устремляются в коллектор. За этой порцией газа образуется разрежение (падение давления воздуха), которое играет важнейшую роль в продувке цилиндра. Непосредственно перед достижением поршня ВМТ наступает момент, когда открыты как выпускные, так и впускные клапаны. Поэтому воздух спокойно проходит через цилиндр из впуска в выпуск, обеспечивая удаление остатков отработанных газов и более полное заполнение цилиндра топливно-воздушной смесью.

Однако газы из цилиндра не просто выходят — они движутся по коллектору, достигают приемной трубы и ударяются о катализатор или глушитель (в зависимости от того, как устроена система выпуска ОГ конкретного автомобиля). Катализатор и глушитель — это довольно ощутимые препятствия для движущихся с большой скоростью газов, поэтому часть газов (около половины всего объема) не проходит дальше, а отражаются и возвращаются к цилиндру, там они снова отражаются и идут в сторону глушителя, и т.д. Так в коллекторе возникает волновой процесс (резонанс), который оказывает серьезное влияние на работу двигателя.

Читайте также:  Покраска деталей автомобиля

Дело в том, что газы могут вернуться к цилиндру до начала или в самый момент открытия выпускного клапана, и ухудшить выход новой порции отработанных газов. Это снизит эффективность работы двигателя и его мощность. Если же газы вернутся к цилиндру и отразятся до начала открытия выпускного клапана, то здесь вновь образуется разрежение воздуха, которое будет помогать выходить новой порции отработанных газов.

Здесь есть и еще один важный момент. Обычно коллекторы всех или двух цилиндров сходятся в одной точке, поэтому отработанные газы одного цилиндра будут оказывать влияние на работу других цилиндров. Например, в двигателях с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 газы из первого цилиндра могут столкнуться с газами из третьего цилиндра, что ухудшит их отвод и снизит эффективность мотора. С другой стороны, газы от третьего цилиндра могут идти вслед за газами первого цилиндра, и в этом случае порция газа первого цилиндра вследствие образуемого ща ним разрежения будет «тянуть» за собой порцию газов третьего цилиндра, повышая эффективность их отвода и продувки цилиндра.

Поэтому важнейшая задача конструкторов заключается в том, чтобы подобрать оптимальную длину выпускного коллектора, при которой отработанные газы образовывали бы стоячие волны с областями разрежения в некоторых определенных областях — у выпускного клапана, в месте встречи потоков газов от двух цилиндров и т.д. Это называется настройкой выпуска, и благодаря ей современные двигатели максимально полно используют свой потенциал.

Настройка выпуска имеет свои сложности, например — коллектор малой длины эффективен на высоких оборотах, а коллектор большой длины проявляет себя на малых оборотах. А так как обычный двигатель может работать в широком интервале оборотов, то приходится идти на компромисс и рассчитывать коллектор только на какой-то средний интервал оборотов.

Цели, которые ставятся перед выпускными коллекторами, достигаются с помощью различных технических решений, что проявляется многообразием конструкций коллекторов.

Типы и конструктивные особенности коллекторов

Конструктивно все выпускные коллекторы делятся на две большие группы:

Цельные коллекторы устроены просто — это литая конструкция, в которой короткие трубы от каждого цилиндра объединены в общую камеру или приемную трубу. Такие коллекторы вследствие малой длины каналов и особенностей их расположения имеют невысокую эффективность и с их помощью нельзя хорошо настроить выпуск. Однако они очень просты в изготовлении, поэтому находят широкое применение на дешевых двигателях и на малооборотистых тракторных дизелях.

Часто цельный коллектор объединяется в один узел с впускным коллектором — такая деталь называется газопроводом. Это решение широко используется на отечественных двигателях.

Трубчатые коллекторы (они в нашей стране часто называются «пауками») — это более сложная по конструкции, но при этом более эффективная система, с помощью которой можно качественно настроить выпуск. Такие коллекторы обычно изготавливаются из стальных труб, которые на определенной длине переходят в общую приемную трубу.

Трубчатые коллекторы делятся на две большие группы:

  • «Короткие» коллекторы типа 4-1 — в таком коллекторе трубы от каждого цилиндра имеют одинаковую длину и в одном месте сходятся в одну приемную трубу;
  • «Длинные» коллекторы типа 4-2-1 — в таком коллекторе трубы объединены попарно (обычно соединяются 1-й и 4-й, и 2-й и 3-й цилиндры, они образуют Y-образную конструкцию), а затем две пары соединяются в одну общую приемную трубу.

Эти коллекторы названы «длинными» и «короткими» из-за того пути, который проходят отработанные газы. В коллекторах 4-1 газы проходят меньший путь, поэтому они лучше подходят для высокооборотистых моторов (а лучшие режимы работы они обеспечивают двигателям с рабочей частотой вращения вала 6000 об/мин и выше). В коллекторах 4-2-1 газы проходят более длинный путь, поэтому они лучше подходят для менее оборотистых моторов и сегодня находят очень широкое применение.

Трубчатые коллекторы имеют характерные формы, за которые они и получили название «паук». Такие формы придаются трубам коллектора не просто так — трубы, выходящие из каждого цилиндра, должны иметь строго определенную длину, и чтобы все трубы сошлись в одной (для коллекторов 4-1) или в трех (для коллекторов 4-2-1) точках, их приходится изгибать и закручивать. Здесь свою роль также играет и теснота моторного отсека.

Важно отметить, что каждый двигатель должен оснащаться рассчитанным под него коллектором, в противном случае будет наблюдаться потеря мощности и ухудшение работы силового агрегата. Поэтому при форсировании и тюнинге двигателя большое внимание уделяется правильном расчету и изготовлению коллекторов для него. И при правильном подходе с помощью одно лишь коллектора можно увеличить мощность двигателя на 3-5%.

Особенности установки коллектора на двигатель

Монтаж коллектора к блоку обычно выполняется с помощью фланцев. Трубы трубчатых коллекторов крепятся на двух болтах (шпильках), а цельные коллекторы могут монтироваться на 8-16 болтов. При этом между коллектором и блоком обязательно устанавливается термостойкая прокладка.

На многих автомобилях коллектор отделен от основного объема моторного отсека специальным щитом или слоем теплоизоляции. Это предотвращает чрезмерный нагрев воздуха в подкапотном пространстве, который поступает во впускную систему. Теплоизоляционные вставки могут использоваться и в месте контакта коллектора с кузовом.

Обслуживание, возможные неисправности и ремонт выпускных коллекторов

Коллектор работает в сложных условиях — он нагревается от раскаленных отработанных газов, а также подвергается постоянным скачкам давления. Причем здесь опасность представляет и нагрев, и перепад температур. При нагреве на внешней поверхности коллектора образуется окалина и быстро протекают процессы коррозии. При перепадах температур происходит тепловое расширение и сжатие коллектора, негативно влияющие на его прочностные характеристики. А при охлаждении на коллекторе выпадает конденсат, который опять-таки вызывает коррозию.

Поэтому с течением времени коллектор теряет прочность, начинает ржаветь и даже может прогореть, также прогару подвержены и его прокладки (между коллектором и блоком, и между частями коллектора). При прогаре коллектор проще заменить в сборе, так как его заварка даст результат лишь на какое-то время.

Но в целом выпускной коллектор, особенно литой чугунный, является прочной и надежной деталью, которая может нормально работать в течение всего срока эксплуатации двигателя и никак о себе не напоминать.

Коллектор выпускной

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть такая деталь, как выпускной коллектор. Вопреки распространенному мнению, коллектор не просто отводит отработанные газы из цилиндров, а делает большой вклад в нормальную работу двигателя. Все о коллекторах, их функциях, типах и конструкциях читайте в статье.

Назначение выпускного коллектора двигателя

Выпускной коллектор — одна из важнейших деталей системы выпуска отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Коллектор выполняет две ключевых функции:

  • Сбор и отвод отработанных газов из цилиндров, сбор газов от всех цилиндров в одну приемную трубу;
  • Помощь в продувке цилиндров и эффективном заполнении цилиндров новой порцией горючей смеси.

Неправильно считать, что коллектор — это просто сборщик выхлопных газов (собственно, это слово является калькой с английского collector — сборщик или собиратель). В действительности это деталь, с помощью которой осуществляется настройка выхлопа, повышающая эффективность и мощность двигателя. Это легко объясняет теория ДВС и коллектора.

Работа двигателя происходит циклично, в обычных четырехтактных моторах удаление отработанных газов из каждого цилиндра (а равно и заполнение цилиндра горючей смесью) происходит один раз в два оборота коленчатого вала. Об этом нужно помнить, чтобы понять суть происходящих в выхлопной системе процессов.

Отработанные газы, выходящие из цилиндра при открытии выпускного клапана, имеют высокое давление, поэтому они с высокой скоростью устремляются в коллектор. За этой порцией газа образуется разрежение (падение давления воздуха), которое играет важнейшую роль в продувке цилиндра. Непосредственно перед достижением поршня ВМТ наступает момент, когда открыты как выпускные, так и впускные клапаны. Поэтому воздух спокойно проходит через цилиндр из впуска в выпуск, обеспечивая удаление остатков отработанных газов и более полное заполнение цилиндра топливно-воздушной смесью.

Однако газы из цилиндра не просто выходят — они движутся по коллектору, достигают приемной трубы и ударяются о катализатор или глушитель (в зависимости от того, как устроена система выпуска ОГ конкретного автомобиля). Катализатор и глушитель — это довольно ощутимые препятствия для движущихся с большой скоростью газов, поэтому часть газов (около половины всего объема) не проходит дальше, а отражаются и возвращаются к цилиндру, там они снова отражаются и идут в сторону глушителя, и т.д. Так в коллекторе возникает волновой процесс (резонанс), который оказывает серьезное влияние на работу двигателя.

Читайте также:  Ремонт тормозной системы ваз-2109

Дело в том, что газы могут вернуться к цилиндру до начала или в самый момент открытия выпускного клапана, и ухудшить выход новой порции отработанных газов. Это снизит эффективность работы двигателя и его мощность. Если же газы вернутся к цилиндру и отразятся до начала открытия выпускного клапана, то здесь вновь образуется разрежение воздуха, которое будет помогать выходить новой порции отработанных газов.

Здесь есть и еще один важный момент. Обычно коллекторы всех или двух цилиндров сходятся в одной точке, поэтому отработанные газы одного цилиндра будут оказывать влияние на работу других цилиндров. Например, в двигателях с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 газы из первого цилиндра могут столкнуться с газами из третьего цилиндра, что ухудшит их отвод и снизит эффективность мотора. С другой стороны, газы от третьего цилиндра могут идти вслед за газами первого цилиндра, и в этом случае порция газа первого цилиндра вследствие образуемого ща ним разрежения будет «тянуть» за собой порцию газов третьего цилиндра, повышая эффективность их отвода и продувки цилиндра.

Поэтому важнейшая задача конструкторов заключается в том, чтобы подобрать оптимальную длину выпускного коллектора, при которой отработанные газы образовывали бы стоячие волны с областями разрежения в некоторых определенных областях — у выпускного клапана, в месте встречи потоков газов от двух цилиндров и т.д. Это называется настройкой выпуска, и благодаря ей современные двигатели максимально полно используют свой потенциал.

Настройка выпуска имеет свои сложности, например — коллектор малой длины эффективен на высоких оборотах, а коллектор большой длины проявляет себя на малых оборотах. А так как обычный двигатель может работать в широком интервале оборотов, то приходится идти на компромисс и рассчитывать коллектор только на какой-то средний интервал оборотов.

Цели, которые ставятся перед выпускными коллекторами, достигаются с помощью различных технических решений, что проявляется многообразием конструкций коллекторов.

Типы и конструктивные особенности коллекторов

Конструктивно все выпускные коллекторы делятся на две большие группы:

Цельные коллекторы устроены просто — это литая конструкция, в которой короткие трубы от каждого цилиндра объединены в общую камеру или приемную трубу. Такие коллекторы вследствие малой длины каналов и особенностей их расположения имеют невысокую эффективность и с их помощью нельзя хорошо настроить выпуск. Однако они очень просты в изготовлении, поэтому находят широкое применение на дешевых двигателях и на малооборотистых тракторных дизелях.

Часто цельный коллектор объединяется в один узел с впускным коллектором — такая деталь называется газопроводом. Это решение широко используется на отечественных двигателях.

Трубчатые коллекторы (они в нашей стране часто называются «пауками») — это более сложная по конструкции, но при этом более эффективная система, с помощью которой можно качественно настроить выпуск. Такие коллекторы обычно изготавливаются из стальных труб, которые на определенной длине переходят в общую приемную трубу.

Трубчатые коллекторы делятся на две большие группы:

  • «Короткие» коллекторы типа 4-1 — в таком коллекторе трубы от каждого цилиндра имеют одинаковую длину и в одном месте сходятся в одну приемную трубу;
  • «Длинные» коллекторы типа 4-2-1 — в таком коллекторе трубы объединены попарно (обычно соединяются 1-й и 4-й, и 2-й и 3-й цилиндры, они образуют Y-образную конструкцию), а затем две пары соединяются в одну общую приемную трубу.

Эти коллекторы названы «длинными» и «короткими» из-за того пути, который проходят отработанные газы. В коллекторах 4-1 газы проходят меньший путь, поэтому они лучше подходят для высокооборотистых моторов (а лучшие режимы работы они обеспечивают двигателям с рабочей частотой вращения вала 6000 об/мин и выше). В коллекторах 4-2-1 газы проходят более длинный путь, поэтому они лучше подходят для менее оборотистых моторов и сегодня находят очень широкое применение.

Трубчатые коллекторы имеют характерные формы, за которые они и получили название «паук». Такие формы придаются трубам коллектора не просто так — трубы, выходящие из каждого цилиндра, должны иметь строго определенную длину, и чтобы все трубы сошлись в одной (для коллекторов 4-1) или в трех (для коллекторов 4-2-1) точках, их приходится изгибать и закручивать. Здесь свою роль также играет и теснота моторного отсека.

Важно отметить, что каждый двигатель должен оснащаться рассчитанным под него коллектором, в противном случае будет наблюдаться потеря мощности и ухудшение работы силового агрегата. Поэтому при форсировании и тюнинге двигателя большое внимание уделяется правильном расчету и изготовлению коллекторов для него. И при правильном подходе с помощью одно лишь коллектора можно увеличить мощность двигателя на 3-5%.

Особенности установки коллектора на двигатель

Монтаж коллектора к блоку обычно выполняется с помощью фланцев. Трубы трубчатых коллекторов крепятся на двух болтах (шпильках), а цельные коллекторы могут монтироваться на 8-16 болтов. При этом между коллектором и блоком обязательно устанавливается термостойкая прокладка.

На многих автомобилях коллектор отделен от основного объема моторного отсека специальным щитом или слоем теплоизоляции. Это предотвращает чрезмерный нагрев воздуха в подкапотном пространстве, который поступает во впускную систему. Теплоизоляционные вставки могут использоваться и в месте контакта коллектора с кузовом.

Обслуживание, возможные неисправности и ремонт выпускных коллекторов

Коллектор работает в сложных условиях — он нагревается от раскаленных отработанных газов, а также подвергается постоянным скачкам давления. Причем здесь опасность представляет и нагрев, и перепад температур. При нагреве на внешней поверхности коллектора образуется окалина и быстро протекают процессы коррозии. При перепадах температур происходит тепловое расширение и сжатие коллектора, негативно влияющие на его прочностные характеристики. А при охлаждении на коллекторе выпадает конденсат, который опять-таки вызывает коррозию.

Поэтому с течением времени коллектор теряет прочность, начинает ржаветь и даже может прогореть, также прогару подвержены и его прокладки (между коллектором и блоком, и между частями коллектора). При прогаре коллектор проще заменить в сборе, так как его заварка даст результат лишь на какое-то время.

Но в целом выпускной коллектор, особенно литой чугунный, является прочной и надежной деталью, которая может нормально работать в течение всего срока эксплуатации двигателя и никак о себе не напоминать.

Выпускной коллектор — что надо знать?

Для сбора отработанных высокотемпературных газов, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания через выпускные окна блока цилиндров, используется выпускной коллектор. Газы высокой температуры движутся по выпускной трубе к каталитическому нейтрализатору и дальше – по трубе глушителя, через резонатор, в выхлопную трубу, откуда уже они и попадают в атмосферу. Для нормальной работы двигателя и комфортной езды водителя и пассажиров необходимо обеспечить максимальное снижение сопротивления выпускающимся отработанным газам и максимально усилить шумоподавление.


Отработанные газы, попадающие в выпускной коллектор ваз, имеют разную температуру, зависящую от режима работы ДВС. Поэтому выпускной коллектор двигателя должен работать из расчета того, что отработанные газы могут в него поступать как при работе двигателя на холостом ходу, так и при его работе на максимальной мощности. При работе ДВС на полной мощности коллектор выпускной докрасна раскаляется и подвергается очень сильному температурному расширению. Для максимального облегчения прохождения газов в выхлопную систему при раскаленном состоянии внутри коллектора имеются литые рассекатели и отражатели.

На данный момент для рядных двигателей используются два вида выпускных коллекторов. Один вид коллектора располагается над свечами зажигания, а другой – под ними. Дабы уберечь свечи зажигания и подходящие к ним провода от нагрева используются штампованные тепловые отражатели. Максимальная температура внутри коллектора может достигать 815 С.
Что касается холостого хода, то в таком режиме работы двигателя выпускной коллектор расширяется и нагревается в незначительной степени.
Изготавливают коллектор выпускной, цена которого порой может быть очень высокой, из чугуна методом отливки. После процедуры отливки полученное изделие обычно подвергают отжигу (процесс термообработки, производимый для отпуска закаленных участков отливки, на которых могут появиться трещины при постоянных изменениях температуры). Чугун, как материал для изготовления коллекторов, выбран неслучайно. Он обладает высокой стойкостью к резким и значительным изменениям температурного фона. А, как мы говорили ранее, при эксплуатации автомобиля температура внутри коллектора может достигать крайних пределов.
Согласно технологии, выпускной коллектор прикручивается к головке блока двигателя таким образом, чтобы при изменении внутренней температуры он не мог беспрепятственно сокращаться и расширяться.

Замена прокладки выпускного коллектора.

Конструируется система выпуск отработанных газов под определенные комбинации ходовой части и самого двигателя внутреннего сгорания. Длина всей системы выпуска, габаритный размер выпускной трубы и форма глушителя подбираются так, чтобы в столбе газа, который заполняет систему выпуска, был обеспечен резонансный эффект. Данный эффект возникает, когда отработанные газы из одного цилиндра попадают в выпускной коллектор в промежуток между выбросами газов из остальных цилиндров.
В ходе работы двигателя выпускной коллектор сильно нагревается и расширяется гораздо сильнее, чем головка блока цилиндров. Как следствие – контактная поверхность коллектора может двигаться по поверхности головки блока. Кроме того, нагрев может привести к возникновению термических напряжений в самом выпускном коллекторе. При снятии выпускного коллектора для техобслуживания можно заметить незначительное его коробление. Поэтому, для обеспечения герметичности соединения покоробленного коллектора с головкой блока в комплект прокладок двигателя входит и прокладка выпускного коллектора. К примеру, прокладка выпускного коллектора ваз имеет перфорированную металлическую основу лишь с одной стороны. Такой вариант прокладки необходимо укладывать перфорированной частью к поверхности коллектора, а облицованной – к головке блока. При нагреве коллектор будет скользить по поверхности прокладки, также как и по контактной части головки.

Иногда требуется срочная замена прокладки выпускного коллектора, а в некоторых случаях и замена выпускного коллектора. О том, как это сделать своими руками, мы поговорим с вами в следующих статьях.

Двигатели внутреннего сгорания новых модификаций оборудуются коллекторами трубчатой конструкции. В таких выпускных коллекторах каналы выпуска газов из цилиндров соединяются с магистральным газоотводом через коллекторную головку. В данной системе обязательно устанавливаются дополнительные прокладки, которые имеют тепловые отражатели для защиты проводов и свеч зажигания от нагрева выпускного коллектора. Такие прокладки обычно изготавливаются из нескольких слоев стального листа, которые скрепляются точечной контактной сваркой. Иногда, для получения более качественного уплотнения, применяется способ тиснения.
Коллекторная головка помогает снижать сопротивление выпускной системы, что облегчает выброс газов из двигателя, снижая тем самым потери мощности двигателя, которые расходуются на выдувание газов в систему выпуска.
В таком выпускном коллекторе резонансные головки так сконструированы, что отдельные импульсы выходящих газов сливаются в один, длительный импульс, создавая после себя более долгий участок пониженного давления. Такое появление длительного участка пониженного давления в цилиндре способствует всасыванию большего количества воздушно-топливной смеси в камеру сгорания.
Данный эффект «обратного наддува» наиболее хорошо проявляется при работе двигателя на оборотах, выше определенного предела, который зависит от длины объединительной секции и патрубков коллектора, которые входят в эту секцию. Чем патрубок длиннее, тем ниже порог оборотов, на которых достигается максимальная эффективность коллекторной головки.
Если вам необходимо купить коллектор выпускной, вы можете смело обращаться в нашу компанию – мы будем рады вам помочь!

Читайте также:  Полезные хитрости по выбору аккумуляторов для легковых авто

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор – массивный металлический сборник для раскаленных газов, которые отводятся из цилиндров двигателя после совершения полезной работы. В коллекторе пульсирующие потоки отработавших газов сводятся воедино, и выбрасываются в общую приемную трубу выхлопной системы.

Как устроен выхлопной коллектор

Как правило, выпускной коллектор это достаточно простая по устройству полая деталь из чугуна или нержавеющей стали. Чугунные коллекторы обычно представляют из себя единую деталь, изготовленную методом литья, так как чугун практически невозможно гнуть. Сталь – более прочный на разрыв материал, поэтому стальные коллекторы изготавливаются из изогнутых труб методом сварки. Внутри чугунного коллектора предусмотрены короткие каналы, ведущие в единую камеру. Цельные коллекторы отличаются низкой эффективностью из-за того, что короткие каналы не способны принять большое количество газов единовременно и не обеспечивают нужный уровень продува камеры сгорания. Их достоинство – низкая себестоимость и простота производства.

Стальной коллектор суперкаров покрыт слоем материала, препятствующего выделению тепла в моторный отсек

Трубчатые стальные коллекторы пришли в промышленное производства из мира автоспорта. Детали этого типа обычно изготавливают из нержавеющей стали, а в случае с наиболее дорогими марками автомобилей, из керамики. Достоинство керамики в низкой теплопроводности, поэтому коллекторы из этого материала практически не выделяют тепло в подкапотное пространство. Трубчатые коллекторы за счет увеличенной длины каналов улучшают показатели мощности, и в последнее время этим их качеством производителя начинают пользоваться все активнее. Их легче оптимизировать по давлению внутри каналов и другим параметром.

Оптимизация процессов в выпускных коллекторах

Появление трубчатых коллекторов дало толчок к развитию выхлопной системы в неожиданных направлениях. К примеру, в ряде мотоциклетных двигателей Yamaha выпускной коллектор снабжен системой интеллектуального управления обратным давлением. Это означает, что в нем есть электронно управляемые шторки, способные прикрывать и открывать выходное отверстие в зависимости от режима работы. Таким образом показатели волнообразного обратного давления в выпускном тракте выравниваются и становятся величиной более-менее постоянной, что позволяет избежать образования завихрений при резком увеличении оборотов. С подобными системами экспериментируют и многие производители автомобилей.

Особенности выпускных коллекторов для мощных автомобилей

Коллекторы двигателей с большим количеством цилиндров отличаются от обычных обязательным наличием резонатора. Дело в том, что коллекторы таких двигателей, как правило, разделены на две части. К примеру, если у двигателя 8 цилиндров, то частей будет две. В первую часть попадают выхлопные газы из первого, второго, третьего и четвертого цилиндров, а во вторую – из цилиндров с пятого по восьмой.

Равнодлинные выпускные коллекторы пришли в серийное производство из мира спорта. Сейчас такие детали можно увидеть даже на скромной Toyota Yaris

При работе двигателя существует определенный порядок срабатывания цилиндров – смесь поджигается в них не подряд, а по определенному алгоритму. Поэтому возникают ситуации, при которых выхлопные газы за короткий промежуток времени попадают в одну часть коллектора из двух и более цилиндров, а вторая часть при этом не задействована. Естественно, в работающей в данный момент части возникает высокое давление, которое приемная труба принять сразу не способна. Для снижения его две части коллектора объединяют перемычкой, резонатором, отводящим часть газов в незадействованную часть для снижения давления в рабочей. Зачастую для более кардинального решения этой проблемы такие двигатели оснащают двумя независимыми коллекторами и двумя независимыми выхлопными трактами. Именно поэтому у автомобилей с мощными двигателями нередко можно видеть две выхлопные трубы.

Принцип работы выпускного коллектора

Одной стороной коллектор крепится к головке блока цилиндров там, где в нем предусмотрены окна для выпуска отработанных газов из цилиндров. С другой стороны к коллектору через фланцевое соединение крепится приемная труба, либо катализатор, в зависимости от конструкции.

Выхлопные газы попадают в коллектор из камеры сгорания, после чего отражаются от внутренних стенок и стремятся обратно в камеру сгорания. В результате движения газов в обеих направлениях движение газов в коллекторе носит волнообразный характер.

Чугун и нержавеющая сталь – лучшие материалы для производства выпускных коллекторов, постоянно подвергающихся воздействию агрессивной среды отработавших газов

Тем не менее, основное направление потока остается неизменным – от двигателя к выпускному отверстию выхлопного тракта, что обеспечивает эффективную очистку цилиндров от продуктов сгорания. В случае, если двигатель оснащен турбонагнетателем, давление в коллекторе используется для приведения в движение крыльчатки турбины, которую устанавливают сразу за коллектором. В таком случае часть выхлопных газов возвращается в цилиндры через впускной коллектор, создавая в них повышенное давление, недостижимое путем прямого захвата атмосферного воздуха.

Основные причины неполадок и способы ремонта

Признаком неисправности коллектора в первую очередь становится появление шумов в моторном отсеке. Часто он выходит из строя в случаях перегрева двигателя, когда происходит искривление прилегающей плоскости из-за изменений в структуре металла под воздействием чрезмерно высокой температуры. В этом случае между ним и головкой блока возникает щель, которую не способна скомпенсировать штатная прокладка, и коллектор приходится менять. Выпускной коллектор постоянно подвергается агрессивному воздействию отработавших газов, а после окончания работы двигателя коллектор остывает, вследствие чего на его внутренних стенках оседает конденсат, приводящий к появлению коррозии. Из-за ржавчины появляются трещины и каверны в металле, ведущие к нарушению герметичности. Проблему можно решить при помощи сварки, однако если процесс зашел слишком далеко, то оптимальным решением станет замена выпускного коллектора.

Проверить геометрию прилегающей плоскости перегретого коллектора можно, просто положив его на ровный стол и прижав к столешнице

При мойке двигателя следует дождаться, когда выпускной коллектор остынет. В противном случае появляется риск возникновения трещин или искривления детали вследствие резкого перепада температур.

Выпускной коллектор в спорте и тюнинге

В спортивных автомобилях практически всегда применяют коллекторы трубчатого типа, так как именно в них благодаря равной длине всех труб потоки выхлопных газов, выбрасываемых из всех цилиндров, смешиваются на выходе равномерно. В обиходе такие коллекторы называют “пауками” за характерный внешний вид. При переделке штатной выхлопной системы трубы для “паука” подбирают с сечением, превышающим сечение штатных каналов. Это необходимо для обеспечения беспрепятственного выхода отработавших газов. Стальной равнодлинный коллектор выделяет большое количества тепла в подкапотное пространство, и для снижения температуры на поверхности детали трубы изнутри и снаружи покрывают специальным керамическим напылением или окрашивают термостойкой краской, выполняющей ту же функцию. С той же целью трубы обматывают полосами ткани, сотканной из базальтовых нитей, обладающих рекордно низкой теплопроводностью. Благодаря этим мерам выхлопные газы остывают в следующих элементах выхлопного тракта, за пределами моторного отсека, и воздух, поступающий в двигатель, имеет более низкую температуру.

Ссылка на основную публикацию