Устройство впускного коллектора с изменяемой геометрией

Как работает система изменения длины впускного коллектора

Впускной коллектор с системой изменения длины применяется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях для обеспечения лучшего наполнения камеры сгорания воздухом на разных оборотах двигателя.

На низких оборотах требуется достижение максимального крутящего момента как можно быстрее, для чего используется длинный впускной коллектор. Высокие обороты выводят двигатель на максимальную мощность при коротком впускном коллекторе.

На большинстве автомобилей эта система работает одинаково. Во впускном коллекторе установлена ось с заслонками, которые перекрывают, либо открывают путь воздушному потоку по одному из двух путей – короткому или длинному.

Состоит система изменения длины впускного коллектора обычно из таких элементов:

• ресивер с обратным клапаном
• электромагнитный клапан
• механизм изменения длины (пневмокамера)
• ось с заслонками
• соединительных вакуумных трубок
• проводки к электромагнитному клапану

Рассмотрим устройство и работу системы более детально на примере автомобиля Шевроле Лачетти.

На фото ниже я отметил:

• красной стрелкой – ресивер с обратным клапаном
• зелёной стрелкой – электромагнитный клапан
• синей стрелкой – проводка к электромагнитному клапану
• желтой стрелкой – механизм (пневмокамера) изменения длины
• цифрами – соединительные вакуумные трубки: 1 – от электромагнитного клапана к механизму (пневмокамере), 2 – от коллектора к ресиверу, 3 – от ресивера к клапану.

На заглушенном двигателе шток механизма (пневмокамеры) выдвинут полностью и система находится в состоянии короткого коллектора. Как только мы заводим двигатель, в коллекторе создаётся разрежение и давление падает до 30-33 кПа. На клапан подаётся напряжение и он открывается, тем самым пуская разрежение из коллектора через ресивер в рабочий механизм (пневмокамеру). Пневмокамера втягивает свой шток и, проворачивая ось заслонок, переводит систему на длинный коллектор, что обеспечивает приемистость на низких оборотах двигателя. В таком положении система будет, пока двигатель не достигнет оборотов, равных 4,5 тыс.об/м. После этого ЭБУ отключает подачу напряжения на клапан и он закрывается, перекрывая подачу вакуума на пневмокамеру. Шток пневмокамеры должен теперь полностью выдвинуться и провернуть ось заслонок снова в режим короткого коллектора. Но как он выйдет, если пневмокамера герметична и ей нужен доступ воздуха, чтобы пружина в пневмокамере смогла сдвинуть шток? Это как бутылку опустить в воду горлышком вниз. Вода в нее не попадёт, пока не проделать отверстие в донышке, чтобы вышел воздух.

Для этих целей электромагнитный клапан имеет ещё и третий штуцер, который закрыт колпачком (фильтром), который расположен внизу и на него как раз указывает зелёная стрелка. Это атмосферный штуцер. При отключении напряжения, электромагнитный клапан не только перекрывает разрежение от ресивера к пневмокамере, но и открывает переход от пневмокамеры к атмосферному штуцеру, позволяя пневмокамере набрать воздух и выдвинуть шток.

Теперь кратко рассмотрим устройство и проверку каждого узла отдельно.

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).

В системе питания любого двигателя внутреннего сгорания впускной коллектор играет серьезную роль. Он передает воздух или топливовоздушную смесь к головке блока цилиндров, откуда она поступает в камеру сгорания. Чем больше , тем большее количество воздуха (смеси) проходит через впускной коллектор и тем сильней его влияние на параметры двигателя.

Электромагнитный клапан системы изменения длины впускного коллектора

Клапан состоит из корпуса, запорного механизма, трёх штуцеров и электромагнитной катушки. Чтобы демонтировать клапан с автомобиля достаточно со стороны ресивера отогнуть фиксатор-защёлку и сдвинуть клапан вниз

Клапан имеет три штуцера. Один из них (атмосферный) закрыт крышечкой. Её необходимо снять для проверки и удаления грязи

Для проверки запирающих свойств клапана достаточно подуть в боковой штуцер. При этом воздух должен выходить в нижний (атмосферный) штуцер, а в верхний не должен. Если подать на клапан напряжение, то всё должно быть наоборот.

Для проверки обмотки клапана достаточно нажать на фиксатор колодки проводов и снять её

На клапане будут видны два контакта. К ним необходимо подключить омметр и замерить сопротивление, которое должно составлять несколько Ом. Если сопротивление в норме, а клапан не работает, тогда необходимо проверить приходящее напряжение на колодке, которое должно составлять около 12 В. Не забудьте завести двигатель для измерения напряжения.

Как коллектор влияет на работу двигателя

Когда мотор работает на максимальных оборотах при полностью нажатой педали газа, то скорость воздуха в коллекторе приближается (а в спортивных автомобилях заметно превышает) скорость звука. На таких скоростях любой поворот и самый незначительный бугорок оказываются серьезным препятствием, которое многократно увеличивает сопротивление коллектора воздушному потоку. В результате в цилиндры поступает меньше воздуха, поэтому мощность мотора падает. В таком режиме карбюратор нередко выдает переобедненную смесь, скорость горения которой в десятки раз быстрей, чем нормальной. Поэтому топливовоздушная смесь взрывается, это приводит к повреждению клапанов, поршней и других элементов мотора.

Не менее важно и качественное соединение коллектора с карбюратором или . Если уплотнительные элементы изношены или плохо затянуты гайки крепления, то в месте контакта происходит подсос воздуха, в результате – переобеднение смеси и взрывы в камере сгорания.

Ресивер (вакуумный бачок) системы изменения длины впускного коллектора

Это цилиндрическая ёмкость с обратным клапаном внутри. Проверка очень проста и состоит из двух пунктов:

• проверить целостность, чтобы не было утечки вакуума
• отключить трубку, идущую к электромагнитному клапану, а вторую трубку отключить от коллектора (трубка №2). Подуть в эту трубку – воздух не должен проходить. Но при всасывании в себя – воздух должен проходить!

Рабочий механизм (пневмокамера) системы изменения длины впускного коллектора

Это самое слабое звено в этой цепи.

Пневмокамера состоит из корпуса (металлического или пластикового), штока, диафрагмы и пружины.

Чаще всего система изменения геометрии впускного коллектора выходит из строя именно из-за изношенной диафрагмы пневмокамеры. Её можно назвать расходным материалом.

Чтобы проверить целостность пружины и диафрагмы, достаточно отсоединить вакуумную трубку и вдавить шток. Шток должен войти без заеданий, а при отпускании – должен резко выдвинуться. Значит пружина цела и ось заслонок не заедает.

Теперь вдавливаем шток и закрываем штуцер пальцем. Шток не должен выходить из пневмокамеры полностью. Если выходит – значит диафрагма порвана.

Вот видео работы рабочего механизма с немного износившейся диафрагмой. Смотрите внимательно

Диафрагма ещё кое-как работает. Шток на холостом ходу втягивается, но стоит немного нажать педаль газа, как шток немного выходит. Это происходит, потому что при открытии дроссельной заслонки в коллекторе возрастает давление и уменьшается разрежение. И этого разрежения уже не хватает для удержания порванной диафрагмы. Хотя целую диафрагму оно удержало бы без проблем.

По достижении оборотов 4,5 тыс.об/м, шток выдвигается полностью, как должно и быть. Значит вся система работает исправно, кроме диафрагмы.

Но главная проблема даже не в том, что теперь коллектор некорректно переводится в длинный/короткий. Вернее, это тоже большая проблема, но есть и ещё более серьёзная.

Дело в том, что до 4,5 тыс.об/м электромагнитный клапан открыт и, естественно, пускает разрежение в пневмокамеру с порванной диафрагмой, что приводит к подсосу неучтённого воздуха во впускной коллектор! Из-за этого происходит нарушение корректной работы двигателя на малых и средних оборотах. Наблюдаются провалы, дергания, возрастание оборотов холостого хода и, соответственно расход топлива ещё больше бьёт по карману.

Поэтому пневмокамеру в обязательном порядке необходимо заменить.

Если Вы заметили, что диафрагма испорчена, а до дома ещё очень далеко и нет возможности купить новую пневмокамеру, тогда можно поступить следующим образом:

1. Отсоединить вакуумную трубку от коллектора, а штуцер на коллекторе заглушить. Внимание!!! Только заглушку нужно искать, которая наденется НА штуцер (например, шланг загнуть и закрепить проволокой, резиновую часть от медицинской пипетки и т.п.), а НЕ в штуцер (спички, зубочистки и т.п.). Нужно именно так для того, чтобы Вашу заглушку не засосало в коллектор! Я использовал загнутый и обжатый проволокой кусочек вакуумного шланга

2. Утопить шток пневмокамеры и зафиксировать его в этом положении проволокой, хомутом или чем-то подобным.

Так можно спокойно ехать, куда глаза глядят. Но помнить, что на высоких оборотах двигателя динамика будет чуть хуже.

Значение длины и формы патрубков приемного коллектора

В последнее время длине и форме патрубков или каналов впускного коллектора придается огромное значение. В конструкции канала недопустимы резкие искривления и острые углы, так как в этих местах топливо, смешанное с воздухом, будет неизбежно оседать на стенках. В современных коллекторах используется принцип, родившийся в недрах мастерских по подготовке спортивных автомобилей — все индивидуальные каналы всех цилиндров, вне зависимости от удаленности от центра, имеют равную длину.Такая конструкция способствует борьбе с так называемым «резонансом Гельмгольца». Поток топливо-воздушной смеси в момент открытия впускного клапана движется по каналу коллектора в сторону цилиндра со значительной скоростью. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший пройти в камеру сгорания, продолжает давить на закрытый клапан, создавая область высокого давления. Под его воздействием воздух стремится вернуться назад, в верхнюю часть коллектора. Таким образом, в канале образуется противоток, который прекращается в момент, когда клапан открывается в следующий раз. Процесс смены направления потока в традиционных коллекторах происходит постоянно и на скорости, близкой к сверхзвуковой. Дело в том, что помимо открытия и закрытия клапанов, воздух стремится к постоянной смене направления в соответствии с явлением резонанса, который открыл Герман фон Гельмгольц, автор классических работ по акустике. Естественно, когда воздух непрерывно «болтается туда-сюда» неизбежны потери мощности. Впервые коллекторы, оптимизированные по резонансу Гельмгольца были применены в двигателях Chrysler V10, которыми комплектовались автомобили и пикапы . В дальнейшем конструкцию приняли на вооружение другие производители.