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.
Турбулентность во впускном коллекторе
Данный пункт не относится к моторам с непосредственным впрыском. Горючее попадает во впускной коллектор в мелкораспыленном виде, после чего смешивается с воздухом. Некоторая его часть может осесть на стенках впускного коллектора под воздействием электростатических сил. Это явление крайне нежелательно, поскольку в результате в цилиндры попадет намного меньше топлива, и рассчитанная электронным блоком управления пропорция «воздух-топливо» будет нарушена в сторону увеличения объемной доли воздуха.
Бороться с конденсацией горючего помогает турбулентность. Под ее воздействием горючее лучше распыляется, и происходит более полное его сгорание. Как следствие возрастает мощность мотора, и снижается риск детонации. Чтобы обеспечить появление турбулентности, внутреннюю поверхность впускного коллектора не полируют, а наоборот делают шершавой. Здесь важно добиться оптимального значения турбулентности, поскольку с ее усилением начинают возникать перепады давления внутри впускного коллектора, и мощность двигателя падает.
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.
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!
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.
Статья в тему: Избавляемся от стука в в гидрокомпенсаторах при помощи присадок в масло
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.
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:
- 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
- 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.
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: Список нужных деталей для обновления салона
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.
