Urządzenie kolektora wydechowego samochodu

Sprawność każdego silnika spalinowego zależy nie tylko od rodzaju układu paliwowego i konstrukcji cylindrów z tłokami. Układ wydechowy samochodu odgrywa ważną rolę. Jest o niej szczegółowo opisane w innej recenzji... Rozważmy teraz jeden z jego elementów - kolektor wydechowy.

Co to jest kolektor wydechowy

Kolektor silnika to szereg rur, które są połączone z jedną rurą po jednej stronie, a po drugiej są zamocowane na wspólnym pręcie (kołnierzu) i zamocowane na głowicy cylindrów. Po stronie głowicy cylindrów liczba rur jest identyczna z liczbą cylindrów silnika. Po przeciwnej stronie mały tłumik (rezonator) lub katalizatorjeśli jest w samochodzie.

Urządzenie kolekcjonerskie przypomina kolektor dolotowy... W wielu modyfikacjach silnika w układzie wydechowym instalowana jest turbina, której wirnik napędzany jest przepływem spalin. Obracają wał, po drugiej stronie którego jest również zamontowany wirnik. To urządzenie wtryskuje świeże powietrze do kolektora dolotowego silnika, aby zwiększyć jego moc.

Zwykle ta część jest wykonana z żeliwa. Powodem jest to, że ten element jest stale w ekstremalnie wysokich temperaturach. Gazy spalinowe podgrzewają kolektor wydechowy do 900 stopni lub więcej. Ponadto, gdy uruchamiany jest zimny silnik, na wewnętrznej ścianie całego układu wydechowego tworzy się kondensat. Podobny proces zachodzi, gdy silnik jest wyłączony (zwłaszcza jeśli pogoda jest mokra i zimna).

Im bliżej silnika, tym szybciej woda będzie odparowywać podczas pracy silnika, ale stały kontakt metalu z powietrzem przyspiesza reakcję utleniania. Z tego powodu, jeśli w samochodzie zostanie użyty analog żelaza, szybko rdzewieje i wypala się. Nie ma możliwości pomalowania tej części zamiennej, ponieważ po podgrzaniu do 1000 stopni warstwa lakieru szybko się wypali.

W nowoczesnych samochodach sonda lambda (sonda lambda) jest instalowana w kolektorze wydechowym (zwykle w pobliżu katalizatora). Opisano szczegóły dotyczące tego czujnika w innym artykule... Krótko mówiąc, pomaga elektronicznej jednostce sterującej kontrolować skład mieszanki paliwowo-powietrznej.

Zazwyczaj ta część układu wydechowego działa tak długo, jak cały pojazd. Ponieważ jest to tylko rura, nie ma w niej nic do złamania. Jedyne co zawodzi to sonda lambda, turbina i inne części związane z pracą wydechu. Jeśli mówimy o samym pająku, to z czasem, ze względu na specyfikę warunków pracy, może się wypalić. Ale to się rzadko zdarza. Z tego powodu kierowcy rzadko mają do czynienia z naprawą lub wymianą kolektora wydechowego.

Zasada działania kolektora wydechowego

Obsługa kolektora wydechowego samochodu jest bardzo prosta. Kiedy kierowca odpali silnik (nieważne czy tak benzyna lub olej napędowy jednostek), spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej zachodzi w cylindrach. O cyklu wydania mechanizm dystrybucji gazu otwiera zawór wydechowy (może być jeden lub dwa zawory na cylinder, aw niektórych modyfikacjach ICE są nawet trzy dla lepszej wentylacji wnęki).

Kiedy tłok podnosi się do górnego martwego punktu, wypycha wszystkie produkty spalania przez powstały otwór wydechowy. Następnie przepływ wpływa do przedniej rury. Aby zapobiec przedostawaniu się gorących spalin do wnęki powyżej sąsiednich zaworów, dla każdego cylindra zainstalowana jest oddzielna rura.

W zależności od konstrukcji rura ta jest połączona w pewnej odległości z sąsiednią, a następnie są łączone we wspólną ścieżkę przed katalizatorem. Poprzez katalizator (w nim neutralizowane są substancje szkodliwe dla środowiska) spaliny przechodzą przez mały i główny tłumik do rury wydechowej.

Ponieważ ten element może w pewnym stopniu zmienić charakterystykę mocy silnika, producenci opracowują różne typy pająków do silników.

Kiedy spaliny są usuwane, w przewodzie wydechowym generowana jest pulsacja. Podczas produkcji tej części producenci starają się zaprojektować ją w taki sposób, aby oscylacje te były jak najbardziej zsynchronizowane z procesem falowym zachodzącym w kolektorze dolotowym (w niektórych samochodach przy określonym trybie pracy agregatu zarówno dolot i zawory wydechowe otwierają się na krótki czas dla lepszej wentylacji). Kiedy porcja spalin jest gwałtownie wtłaczana do przewodu, tworzy falę, która odbija się od katalizatora i wytwarza podciśnienie.

Efekt ten dociera do zaworu wydechowego prawie w tym samym czasie, gdy odpowiedni tłok ponownie wykonuje suw wydechowy. Proces ten ułatwia usuwanie spalin, co oznacza, że ​​silnik musi poświęcić mniej momentu obrotowego, aby pokonać opór. Taka konstrukcja ścieżki umożliwia maksymalne ułatwienie usuwania produktów spalania paliwa. Im więcej obrotów silnika, tym wydajniej będzie przebiegał ten proces.

Jednak w przypadku klasycznych układów wydechowych pojawia się mały problem. Faktem jest, że kiedy spaliny tworzą falę, z powodu krótkich rur, odbija się ona na sąsiednich ścieżkach (są w spokojnym stanie). Z tego powodu, gdy zawór wydechowy innego cylindra jest otwarty, fala ta tworzy przeszkodę dla wylotu spalin. Z tego powodu silnik wykorzystuje część momentu obrotowego do pokonania tego oporu, a moc silnika spada.

Do czego służy kolektor wydechowy?

Jak więc widać, kolektor wydechowy w samochodzie jest bezpośrednio zaangażowany w usuwanie spalin. Konstrukcja tego elementu uzależniona jest od typu silnika oraz metodologii producenta, którą wdraża on przy produkcji rozdzielacza.

Niezależnie od modyfikacji ta część będzie składać się z:

• Odbieranie rur. Każdy z nich jest przeznaczony do mocowania na konkretnym cylindrze. Często, dla ułatwienia instalacji, wszystkie są przymocowane do wspólnej listwy lub kołnierza. Wymiary tego modułu muszą dokładnie odpowiadać wymiarom odpowiednich otworów i rowków na głowicy cylindrów, aby wydech nie przeciekał przez tę rozbieżność.
• Rura wydechowa. To już koniec kolektora. W większości samochodów wszystkie rury zbiegają się w jedną, która jest następnie podłączana do rezonatora lub katalizatora. Istnieją jednak modyfikacje układów wydechowych, w których są dwie oddzielne rury wydechowe z indywidualnymi tłumikami. W tym przypadku para rur jest połączona w jeden moduł, który należy do oddzielnej linii.
• Uszczelka uszczelniająca. Ta część jest instalowana między obudową głowicy cylindra a łącznikiem (a także na kołnierzu między rurą spustową a krzyżakiem). Ponieważ element ten jest stale narażony na wysokie temperatury i wibracje, musi być wykonany z wytrzymałych materiałów. Ta uszczelka zapobiega przedostawaniu się spalin do komory silnika. Ponieważ z tej części pochodzi świeże powietrze do wnętrza samochodu, dla bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów ważne jest, aby element ten był wysokiej jakości. Oczywiście, jeśli uszczelka się przebije, od razu to usłyszysz - pojawią się mocne trzaski z powodu wysokiego ciśnienia w przewodzie.

Rodzaje i typy kolektorów wydechowych

Oto główne typy kolektorów wydechowych:

1. Cały. W takim przypadku część będzie solidna, a kanały są wykonane wewnątrz, zbiegające się w jedną komorę. Takie modyfikacje są wykonane z żeliwa wysokotemperaturowego. Pod względem odporności na poważne zmiany temperatury (szczególnie zimą, kiedy zimna obudowa nagrzewa się od -10 lub mniej, w zależności od regionu, do +1000 stopni Celsjusza w ciągu kilku sekund), metal ten nie ma odpowiedników. Ta konstrukcja jest łatwa w produkcji, ale nie przewodzi tak wydajnie spalin. Wpływa to negatywnie na przedmuchiwanie komór cylindra, przez co część momentu obrotowego wykorzystywana jest do pokonania oporu (gazy są usuwane przez mały otwór, dlatego duże znaczenie ma podciśnienie w układzie wydechowym).
2. Rurowy. Ta modyfikacja jest stosowana w nowoczesnych samochodach. Zwykle są wykonane ze stali nierdzewnej, rzadziej z ceramiki. Ta modyfikacja ma swoje zalety. Pozwalają poprawić charakterystykę dmuchania cylindra dzięki podciśnieniu wytwarzanemu w torze w wyniku procesów falowych. Ponieważ w tym przypadku tłok nie musi pokonywać oporu przy suwie wydechu, wał korbowy obraca się szybciej. W niektórych silnikach dzięki tej poprawie możliwe jest zwiększenie mocy jednostki o 10%. W konwencjonalnych samochodach ten wzrost mocy nie zawsze jest zauważalny, dlatego tuning ten jest stosowany w samochodach sportowych.

Średnica rur odgrywa ważną rolę w kolektorze wydechowym. Jeśli na maszynie jest zainstalowany pająk o małej średnicy, to osiągnięcie znamionowego momentu obrotowego jest przesunięte w kierunku niskich i średnich obrotów. Z drugiej strony instalacja kolektora z rurami o większej średnicy pozwala usunąć maksymalną moc silnika spalinowego przy dużych prędkościach, ale przy małych prędkościach moc jednostki maleje.

Oprócz średnicy rur duże znaczenie ma ich długość i kolejność połączeń z cylindrami. Dlatego wśród elementów do tuningu układu wydechowego można znaleźć modele, w których rury są skręcone, jakby były połączone na ślepo. Każdy silnik wymaga wielu różnych modyfikacji.

Pająk 4-4 jest często używany do strojenia standardowego silnika 1-cylindrowego. W takim przypadku cztery dysze są natychmiast podłączane do jednej rury, tylko na maksymalnej możliwej odległości. Ta modyfikacja jest nazywana krótką. Wzrost mocy silnika obserwuje się tylko wtedy, gdy jest wymuszony, a następnie przy prędkościach powyżej 6000 na minutę.

Wśród opcji tuningu samochodów sportowych są również tak zwane długie pająki. Zwykle mają związek o wzorze 4-2-1. W takim przypadku wszystkie cztery rury są najpierw połączone parami. Te pary rur są połączone w jedną w jak największej odległości od silnika. Zwykle rury są pobierane w parze, połączone z cylindrami, które mają maksymalny równoległy wylot (na przykład pierwszy i czwarty, a także drugi i trzeci). Ta modyfikacja zapewnia wzrost mocy w znacznie szerszym zakresie obrotów, ale liczba ta nie jest tak zauważalna. W modelach samochodów krajowych wzrost ten obserwuje się tylko w przedziale od 5 do 7 procent.

Jeśli w samochodzie zamontowany jest układ wydechowy z przepływem bezpośrednim, można zastosować rury pośrednie o zwiększonym przekroju, aby ułatwić wentylację cylindrów i wytłumić dźwięk. Często przy modyfikacji długich pająków można zastosować mały tłumik o niskim oporze. Niektóre modele kolektorów w niektórych obszarach wycinają mieszki (metalowe pofałdowania) w rurach. Tłumią rezonujące fale utrudniające swobodny przepływ spalin. Z drugiej strony pofałdowania są krótkotrwałe.

Również wśród długich pająków istnieją modyfikacje typu połączenia 4-2-2. Zasada jest taka sama jak w poprzedniej wersji. Przed podjęciem decyzji o takiej modernizacji układu wydechowego należy wziąć pod uwagę, że wzrost mocy tylko dzięki usunięciu katalizatora (dzięki czemu rury są dłuższe) daje maksymalnie 5%. Zainstalowanie pająka zwiększy wydajność silnika o około dwa procent.

Aby ulepszyć jednostkę napędową, aby była bardziej namacalna, oprócz tych prac należy jeszcze przeprowadzić szereg procedur, w tym strojenie chipów (aby dowiedzieć się, czym jest, przeczytaj osobno).

Co wpływa na stan kolektora

Chociaż kolektor wydechowy często ma taką samą żywotność jak cały pojazd, może również ulec awarii. Oto typowe awarie związane z kolektorem wydechowym:

• Rura wypaliła się;
• Powstała korozja (dotyczy modyfikacji stali);
• Ze względu na zbyt wysoką temperaturę i wady produkcyjne na powierzchni produktu może tworzyć się żużel;
• W metalu powstało pęknięcie (gdy silnik przez długi czas pracował z dużymi prędkościami, a zimna woda przedostaje się na powierzchnię kolektora, na przykład podczas wjeżdżania do kałuży z dużą prędkością);
• Metal osłabł z powodu częstych zmian temperatury ścian części (po podgrzaniu metal rozszerza się, a po schłodzeniu kurczy się);
• Na ścianach rur tworzy się kondensacja (zwłaszcza jeśli samochód rzadko wyjeżdża, na przykład zimą), dzięki czemu przyspiesza się proces utleniania metalu;
• Na wewnętrznej powierzchni pojawiły się osady sadzy;
• Wypalona uszczelka kolektora.

Na usterki te mogą wskazywać następujące czynniki:

• Włączył się sygnał silnika na desce rozdzielczej;
• W kabinie lub pod maską pojawił się silny zapach spalin;
• Silnik jest niestabilny (obroty pływają);
• Po uruchomieniu silnika słychać obce dźwięki (ich siła zależy od rodzaju uszkodzenia, na przykład wypalona rura będzie bardzo głośna);
• Jeżeli maszyna posiada turbinę (wirnik obraca się pod wpływem ciśnienia spalin) to jej moc spada, co wpływa na dynamikę pracy agregatu.

Niektóre awarie kolektorów są związane z czynnikami, na które kierowca nie ma wpływu, ale jest kilka rzeczy, które kierowca może zrobić, aby zapobiec uszkodzeniu części.

Przy zbyt dużych prędkościach produkty spalania nie są w stanie nagrzać się do 600 stopni, jak w trybie normalnym, ale dwukrotnie mocniej. Jeśli w trybie normalnym rury wlotowe zostaną podgrzane do około 300 stopni, to w trybie maksymalnym ten wskaźnik również się podwoi. Z tak silnego ciepła kolektor może nawet zmienić kolor na szkarłatny.

Aby uniknąć przegrzania części, kierowca nie powinien często zwiększać maksymalnej prędkości urządzenia. Na reżim temperaturowy ma również wpływ ustawienie układu zapłonowego (nieprawidłowe UOZ może spowodować uwolnienie dopalającego VTS do przewodu wydechowego, co również doprowadzi do przepalenia zaworów).

Nadmierne zubożenie lub wzbogacenie mieszanki jest kolejnym powodem przegrzania rur dolotowych. Okresowa diagnostyka usterek tych układów pozwoli na jak najdłuższe utrzymanie kolektora w dobrym stanie.

Naprawa kolektora wydechowego

Zwykle kolektor wydechowy nie jest naprawiany, ale wymieniany na nowy. Jeśli jest to modyfikacja tuningowa i jest wypalona, ​​niektóre załatają uszkodzony obszar. Jednak ze względu na fakt, że metal jest poddawany obróbce w wysokiej temperaturze podczas spawania, szew może szybko rdzewieć lub wypalić się. Dodatkowo koszt takiej pracy jest znacznie wyższy niż instalacja nowej części.

Jeśli musisz wymienić część, tę pracę należy wykonać we właściwej kolejności.

Wymiana kolektora wydechowego

Aby wymienić kolektor własnymi rękami, potrzebujesz:

1. Odłącz zasilanie sieci pokładowej, odłączając akumulator (opisano, jak to zrobić bezpiecznie tutaj);
2. Opróżnij płyn niezamarzający;
3. Zdemontować osłonę termiczną (obudowę, która jest montowana w wielu nowoczesnych samochodach), korpus układu wtryskowego (silniki gaźników nie mają tego elementu) i filtr powietrza;
4. Odkręć mocowania kołnierza kolektora od rury wlotowej;
5. Odkręć kolektor z głowicy cylindrów. Ta procedura będzie się różnić w zależności od modyfikacji jednostki napędowej. Na przykład w przypadku zaworów 8-zaworowych najpierw usuwa się kolektor dolotowy, a następnie wydech;
6. Zdejmij uszczelkę i oczyść powierzchnię głowicy cylindrów z jej pozostałości;
7. Jeśli w trakcie demontażu kołki lub gwinty w otworach montażowych ulegną uszkodzeniu, ważne jest, aby przywrócić te elementy;
8. Zainstaluj nową uszczelkę;
9. Podłączyć nowy kolektor do głowicy cylindrów (jeżeli 4-cylindrowy silnik spalinowy ma 8 zaworów to montaż odbywa się w odwrotnej kolejności do demontażu czyli najpierw kolektor wydechowy a następnie kolektor dolotowy);
10. Dokręć, ale nie dokręcaj całkowicie śrub mocujących i nakrętek na połączeniach z głowicą cylindrów;
11. Połączyć kolektor z przednią rurą lub katalizatorem, po uprzednim zainstalowaniu niezbędnej uszczelki;
12. Dokręć mocowanie na głowicy cylindrów (odbywa się to za pomocą klucza dynamometrycznego, a moment dokręcania jest wskazany w literaturze technicznej samochodu);
13. Dokręcić łączniki kołnierza rury po stronie wylotowej;
14. Wlać nowy lub przefiltrowany środek przeciw zamarzaniu;
15. Podłącz akumulator.

Jak widać, procedura wymiany samego pająka jest prosta, ale podczas wykonywania pracy należy uważać, aby nie zerwać gwintu w głowicy cylindra (sam kołek jest łatwy do wymiany, a przecięcie nowy gwint w głowicy cylindrów jest znacznie trudniejszy). Z tego powodu jeśli nie ma doświadczenia w pracy z kluczem dynamometrycznym lub w ogóle nie ma takiego narzędzia, to prace należy powierzyć specjaliście.

Podsumowując, proponujemy spojrzeć na mały przykład wymiany kolektora wydechowego na Renault Logan:

WYMIANA (DEMONTAŻ-MONTAŻ) KOLEKTORA WYDECHOWEGO W SILNIKU RENAULT 1,4 i 1,6 8-ZAWÓR K7J K7M

Pytania i odpowiedzi:

Jak działa kolektor dolotowy? Powietrze jest wciągane przez podciśnienie wytwarzane w każdym cylindrze. Przepływ najpierw przechodzi przez filtr powietrza, a następnie przez rury do każdego cylindra.

Jak kolektor wydechowy wpływa na osiągi silnika? Jest w tym rezonans. Zawór zamyka się gwałtownie, a część gazów zostaje w kolektorze. Po ponownym otwarciu zaworu pozostałe gazy mogą uniemożliwić usunięcie następnego przepływu.

Jak odróżnić kolektor dolotowy od kolektora wydechowego? Kolektor dolotowy łączy się z rurą od filtra powietrza. Kolektor wydechowy jest podłączony do układu wydechowego pojazdu.