Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Особенности работы впускного коллектора с изменяемой геометрией». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Поскольку, фиксированная длина впускного коллектора, обеспечивает качественное наполнение цилиндров только в ограниченных диапазонах частот вращений коленчатого вала, более предпочтительным считается впускной коллектор, имеющий систему изменения геометрии. Изменяться может либо его длина, либо диаметр, либо оба параметра.
Системы изменения геометрии впускного коллектора
Применяется на безнаддувных силовых агрегатах, как бензиновых, так и дизельных. Когда мотор работает на низких оборотах, длина коллектора должна быть большой для достижения высокого крутящего момента и приемистости, на высоких – маленькой, чтобы силовой агрегат мог развить максимальную мощность. Для изменения геометрии применяется клапан, входящий в систему управления двигателем. Он переключает коллектор с одной длины на другую.
Работает впускной коллектор переменной длины следующим образом. Когда закрывается впускной клапан, воздух, оставшийся в коллекторе, начинает совершать колебания, частота которых пропорциональна длине самого коллектора и оборотам двигателя. Когда возникает резонанс, появляется эффект нагнетания (резонансный наддув). В результате, воздух подается в открывающиеся впускные клапаны под увеличенным давлением.
В моторах, оснащенных системами наддува, подобный впускной коллектор с изменяемой геометрией не применяется, поскольку нагнетание воздуха в цилиндры происходит принудительно. В таких силовых агрегатах применяются максимально короткие коллекторы, благодаря чему уменьшаются габариты и стоимость производства двигателей.
Система изменения геометрии впускного коллектора, у разных производителей называется по-разному:
- BMW называют ее Differential Variable Air Intake (DIVA);
- у Ford это Dual-Stage Intake (DSI);
- в автомобилях Mazda система носит название Variable Inertia Charging System (VICS), в ряде случаев Variable Resonance Induction System (VRIS).
Почему может понадобиться ремонт впускного коллектора?
По своей сути впускной коллектор имеет достаточно сложную конструкцию. Исходя из этих соображений значительно возрастает вероятность поломки или неисправности определенного отдельного элемента всего устройства. Зачастую выходят из строя заслонки (в основном на немецких марках автомобилей).
В данном случае автомобиль очень сильно слабнет и существенно теряет мощность. В тоже время значительно увеличивается расход топлива, а тяга и работа двигателя в целом ухудшаются. Выходят заслонки коллектора по нескольким причинам: низкокачественный материал изготовления этих заслонок, чересчур высокая температура, присутствие масляного конденсата.
Помимо этого может также выйти из строя и клапан управления этими заслонками впускного коллектора. Признаком того, что во впускной коллектор попала консистенция масла, является его увеличенный расход, который может превышать 1 литр на 1 тысячу км.
В деталях, которые изготовлены из пластика, очень часто можно встретить проблему, которая заключается в отсоединении трубки от завихрителя. Это, в свою очередь, порождает возникновение определенного характерного звука во время непосредственного движения: шум и треск в автомобиле. Данная поломка вполне решаема даже собственными руками.
Рекомендуем: Устройство и принцип работы автоматической коробки передач
Помимо этого, может возникать подсос воздуха в самом впускном коллекторе. Эта поломка может отражаться на мощности автомобиля. Но самое главное, что будет присутствовать серьезный шум, который напоминает подсасывание или выдувание.
В автомобильной природе существует специальный датчик, который используется для того, чтобы измерять абсолютное давление во впускном коллектора. Данный датчик, помимо вышеуказанной функции, отвечает за оптимизацию процессов сгорания и образования смеси воздуха и топлива. Если же данный датчик выйдет из строя, то, скорее всего, электронный блок управления начнет свою работу в аварийном режиме.
Иногда бывает так, что запуск двигателя вообще невозможен. Устройство современного датчика, располагающегося во впускном коллекторе, довольно надежное. И все же, неисправности в нем возможны.
Впускной коллектор с изменением сечения
Впускной коллектор с изменением сечения используется на всех видах ДВС – бензиновых, дизельных, с наддувом. Увеличение скорости движения воздуха, улучшение образования и сгорания ТВС, а также уменьшение уровня токсичности газов обеспечивается за счет уменьшения поперечного сечения коллекторных каналов.
К наиболее распространенным системам, оснащенным впускным коллектором с изменением сечения относятся: Twin Port от компании Opel; Variable Induction System от концерна Volvo; VIS от компании Toyota; IMRC и CMCV от концерна Ford.
Подобная система имеет центральный впускной канал, который разделяется на два канала для отдельных цилиндров. При этом один из каналов закрывается заслонкой, привод которой выполняет регулятор вакуумного типа или электрический двигатель.
Если нагрузка в системе неполная, заслонки остаются в закрытом состоянии, ТВС или чистый воздух (в зависимости от применяемой системы впрыска) подается в камеры сгорания цилиндров по единственному каналу. Это способствует образованию завихрений, которые улучшают процесс смесеобразования.
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.
Установлено, что от скорости воздушного потока зависит степень наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью в бензиновых и воздухом — в дизельных двигателях. На разных режимах работы двигателя скорость воздушного потока различна и зависит oт разрежения во впускном коллекторе. Для получения высоких характеристик от двигателя, необходимо обеспечить высокую скорость потока в цилиндры.
При малых оборотах двигателя — воздушному потоку необходим длинный путь, чтобы «разогнаться» и при «встрече» с впрыснутым топливом образовалась стехиометрическая смесь и поступила в цилиндр максимально готовой к процессу поджига и горения. На высоких оборотах — воздуха необходимо больше и он должен быстрее быть доставлен к впускному клапану, поэтому проходимый им путь должен быть короче. Исходя из этих требований разработаны и применяются системы изменения длины впускного коллектора. На рисунке приведена общая схема системы с переменной длиной впускного коллектора автомобиля СИТРОЕН.
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 воздушным фильтром. 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.
Форма и объемная эффективность
Одним из важнейших параметров впускного коллектора, определяющим эффективность, является его форма. Основное правило, которого придерживаются все инженеры, гласит, что впускной коллектор не должен иметь никаких угловатых форм, так как это спровоцирует перепады давления и, как следствие, худшее наполнение цилиндров воздухом или рабочей смесью. Поэтому, все коллекторы имеют сглаженные переходы между сегментами и округлые формы.
В подавляющем большинстве нынешних коллекторов применяют раннеры. Представляют они из себя отдельные трубы, расходящиеся от центрального входа коллектора на все имеющиеся впускные каналы в головке блока цилиндров. Их задача состоит в том, чтобы использовать такое явление, как резонанс Гельмгольца. Принцип работы конструкции выглядит следующим образом.
В момент, когда происходит всасывание, воздух проходит на весьма высокой скорости через открытый впускной клапан. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший попасть в цилиндр, сохраняет большой импульс, а значит давит на клапан, в результате чего образуется зона высокого давления. Затем происходит выравнивание давления, с более низким давлением в коллекторе.
Из-за влияния сил инерции, выравнивание происходит с колебаниями: вначале воздух попадает в раннер под давлением более низким, чем в коллекторе, затем под более высоким. Происходит сей процесс со скоростью звука, и до того, как впускной клапан откроется в очередной раз, колебания могут совершаться многократно.
Изменение давления вследствие резонансных колебаний воздуха тем больше, чем меньше диаметр раннера. Когда поршень движется вниз, давление на выходе раннера уменьшается. Затем этот низкий импульс давления доходит до входа коллектора, где превращается в импульс высокого давления, который проходит в обратном направлении через раннер и клапан, после чего клапан закрывается.
Для достижения максимального эффекта от резонанса, впускной клапан должен открываться в строго определенный момент, иначе результат будет обратный. Добиться этого довольно сложно. Газораспределительный механизм является динамическим узлом, и режим его работы находится в самой прямой зависимости от частоты вращения коленвала.
Импульсы синхронизируются статично, синхронизация зависит от длины раннеров. Частично проблема решается тем, что длина подбирается под определенный диапазон оборотов, на которых достигается наибольший крутящий момент. Другой вариант — применение систем изменения геометрии впускного коллектора и электронного управления ГРМ.
Установлено, что от скорости воздушного потока зависит степень наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью в бензиновых и воздухом — в дизельных двигателях. На разных режимах работы двигателя скорость воздушного потока различна и зависит oт разрежения во впускном коллекторе. Для получения высоких характеристик от двигателя, необходимо обеспечить высокую скорость потока в цилиндры.
При малых оборотах двигателя — воздушному потоку необходим длинный путь, чтобы «разогнаться» и при «встрече» с впрыснутым топливом образовалась стехиометрическая смесь и поступила в цилиндр максимально готовой к процессу поджига и горения. На высоких оборотах — воздуха необходимо больше и он должен быстрее быть доставлен к впускному клапану, поэтому проходимый им путь должен быть короче. Исходя из этих требований разработаны и применяются системы изменения длины впускного коллектора. На рисунке приведена общая схема системы с переменной длиной впускного коллектора автомобиля СИТРОЕН.
Система изменения длины впускного коллектора
Рассмотрим такой узел, как система изменения длины впускного коллектора, а также явные и скрытые неприятности, которые может преподнести данная система.
Мало кто из владельцев инжекторных автомобилей уделяет должное внимание системе изменения длины (геометрии) впускного коллектора. А зря! Данный узел требует периодической диагностики, так как его неисправность обычно не приводит к явным проблемам, а заключается в постепенной потере мощности, нестабильной работе двигателя, не совсем адекватной реакции педали акселератора и, конечно же, перерасходе топлива.
Но не только автовладельцы не уделяют этой системе должное внимание, а и поставщики автозапчастей. Часто поиск деталей данной системы превращается в настоящий квест с непреодолимыми препятствиями.
Мало того, что некоторые продавцы понятия не имеют о чём идёт речь и, дабы совсем не падать в глазах клиента, начинают читать мне каталоги с номерами запчастей и доказывать, что зелёное не зелёное, а круглое
Всё дело в том, что большинство продавцов-“консультантов” никогда в глаза не видели то, о чём консультируют. А в каталогах, которыми они руководствуются, тоже бывают ошибки на ошибке. Но для них это святая книга правды.
Вот пример кодов запчастей системы изменения длины впускного коллектора Лачетти, Нубира, Джентра и т.д.
- Электромагнитный клапан системы изменения длины впускного коллектора – 25183354 (GM), 96333470 (Корея). В каталогах он обозначается как клапан электромагнитный рециркуляции выхлопных газов Lanos, Leganza, Matiz, Nubira, Lacetti, Aveo, Vida, Tac. Какие выхлопные газы.
- Рабочий механизм (пневмокамера) – 96408135. Тут, вообще, цирк! Он у нас и клапан ЕГР, и датчик отработавших газов. и датчик давления, и КЛАПАН заслонок…
- Ресивер с обратным клапаном (бачок вакуумный) – 96334828 – Бачок вакуумный системы впрыска топлива Дэу Ланос, Нубира, Шевроле Такума, Лачетти. Бачок отработавших газов
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.
Почему может понадобиться ремонт впускного коллектора?
По своей сути впускной коллектор имеет достаточно сложную конструкцию. Исходя из этих соображений значительно возрастает вероятность поломки или неисправности определенного отдельного элемента всего устройства. Зачастую выходят из строя заслонки (в основном на немецких марках автомобилей).
В данном случае автомобиль очень сильно слабнет и существенно теряет мощность. В тоже время значительно увеличивается расход топлива, а тяга и работа двигателя в целом ухудшаются. Выходят заслонки коллектора по нескольким причинам: низкокачественный материал изготовления этих заслонок, чересчур высокая температура, присутствие масляного конденсата.
Помимо этого может также выйти из строя и клапан управления этими заслонками впускного коллектора. Признаком того, что во впускной коллектор попала консистенция масла, является его увеличенный расход, который может превышать 1 литр на 1 тысячу км.
В деталях, которые изготовлены из пластика, очень часто можно встретить проблему, которая заключается в отсоединении трубки от завихрителя. Это, в свою очередь, порождает возникновение определенного характерного звука во время непосредственного движения: шум и треск в автомобиле. Данная поломка вполне решаема даже собственными руками.
Рекомендуем: Как проверить датчик лямбда зонд
Помимо этого, может возникать подсос воздуха в самом впускном коллекторе. Эта поломка может отражаться на мощности автомобиля. Но самое главное, что будет присутствовать серьезный шум, который напоминает подсасывание или выдувание.
В автомобильной природе существует специальный датчик, который используется для того, чтобы измерять абсолютное давление во впускном коллектора. Данный датчик, помимо вышеуказанной функции, отвечает за оптимизацию процессов сгорания и образования смеси воздуха и топлива. Если же данный датчик выйдет из строя, то, скорее всего, электронный блок управления начнет свою работу в аварийном режиме.
Иногда бывает так, что запуск двигателя вообще невозможен. Устройство современного датчика, располагающегося во впускном коллекторе, довольно надежное. И все же, неисправности в нем возможны.
Система изменения длины впускного коллектора
Рассмотрим такой узел, как система изменения длины впускного коллектора, а также явные и скрытые неприятности, которые может преподнести данная система.
Мало кто из владельцев инжекторных автомобилей уделяет должное внимание системе изменения длины (геометрии) впускного коллектора. А зря! Данный узел требует периодической диагностики, так как его неисправность обычно не приводит к явным проблемам, а заключается в постепенной потере мощности, нестабильной работе двигателя, не совсем адекватной реакции педали акселератора и, конечно же, перерасходе топлива.
Но не только автовладельцы не уделяют этой системе должное внимание, а и поставщики автозапчастей. Часто поиск деталей данной системы превращается в настоящий квест с непреодолимыми препятствиями.
Мало того, что некоторые продавцы понятия не имеют о чём идёт речь и, дабы совсем не падать в глазах клиента, начинают читать мне каталоги с номерами запчастей и доказывать, что зелёное не зелёное, а круглое
Всё дело в том, что большинство продавцов-«консультантов» никогда в глаза не видели то, о чём консультируют. А в каталогах, которыми они руководствуются, тоже бывают ошибки на ошибке. Но для них это святая книга правды.
Установлено, что от скорости воздушного потока зависит степень наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью в бензиновых и воздухом — в дизельных двигателях. На разных режимах работы двигателя скорость воздушного потока различна и зависит oт разрежения во впускном коллекторе. Для получения высоких характеристик от двигателя, необходимо обеспечить высокую скорость потока в цилиндры.
При малых оборотах двигателя — воздушному потоку необходим длинный путь, чтобы «разогнаться» и при «встрече» с впрыснутым топливом образовалась стехиометрическая смесь и поступила в цилиндр максимально готовой к процессу поджига и горения. На высоких оборотах — воздуха необходимо больше и он должен быстрее быть доставлен к впускному клапану, поэтому проходимый им путь должен быть короче. Исходя из этих требований разработаны и применяются системы изменения длины впускного коллектора. На рисунке приведена общая схема системы с переменной длиной впускного коллектора автомобиля СИТРОЕН.
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.
Последовательное образование впускного тракта, который создают дроссель, фильтр, клапана, оказывает сильное влияние на процесс заполнения цилиндров горючим. Воздушная смесь, которая проходит по этому тракту, существенно колеблется. Вместе с другими деталями образуют ударную систему. Это приводит к зависимости процессов наполнения цилиндров от факторов колебательной конфигурации.
Получение эффективности работы системы при требуемых параметрах и нужном диапазоне, представляется крайне сложной процедурой. Как следствие – идея изменения показателей колебательной системы во время эксплуатации. После проведения исследований, можно утверждать, что двигатель хорошо работает с высокими оборотами при коротком впускном коллекторе. Дело обстоит наоборот с низкими оборотами, эффективности можно достичь при длинном впускном тракте.
Логично, что напрашивается вывод создать впускной тракт переменной длины. Это позволит им управлять, учитывая различные нагрузки и обороты.
Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала. По этой причине классическая конструкция обеспечивает корректное наполнение цилиндров лишь в ограниченном диапазоне оборотов двигателя. Чтобы обеспечить поступление достаточного количества воздуха в камеру сгорания при любой величине оборотов, применяется система изменения геометрии впускного коллектора.