на что влияет выпускной коллектор в машине
Многие автовладельцы имеют весьма смутное представление об устройстве своего «железного коня», в случае поломок полагаясь на знания и умения сервисменов. И это касается почти всех систем машины. Один из любопытных примеров – система питания и система выпуска. Почти каждый автолюбитель в курсе, что в 1-ой присутствует инжектор, а во 2-ую входит глушитель, но в то же время не все способны назвать деталь, которая наличествует и там, и там – коллектор. Тут логично задать вопрос – а что такое выпускной и впускной коллектор?
Коллектор представляет собой одну из составных частей впускной (выпускной) системы авто. Всего их 2, и они служат для диаметрально противоположных целей – через впускной цилиндры поступает топливно-воздушная смесь, а через выпускной удаляются выхлопные газы.
Оба коллектора монтируются на одной стороне двигателя (на рядных; у V-образных они разнесены по бокам), но никак не сообщаются друг с другом.
Строение выпускного и впускного коллектора
В сильно упрощенном виде конструкцию коллектора можно объяснить так: это одна труба, которая разделяется на 4 или более (а иногда и менее). Количество труб, что у впускного, что у выпускного коллектора напрямую зависит от числа цилиндров в двигателе. Например, у небезызвестной малолитражки «Ока» был 2-х цилиндровый мотор. У некоторых двигателей марки «Шкода» 3 цилиндра, в то время как ряд силовых агрегатов «Ауди» – 5-ти цилиндровые. Это если говорить о рядных моторах; у V-образных двигателей обычно от 6 до 12 цилиндров, однако у них 4 коллектора (по 2 на каждую сторону), да и форма несколько другая, нежели у рядных, хотя зависимость количества труб от кол-ва цилиндров сохраняется.
Теперь подробнее о деталях, с которыми сопрягаются оба коллектора. 
Впускной является частью системы питания, и к нему подключен (у бензиновых моторов) карбюратор (сейчас такое уже почти не встречается) или дроссельный узел. У современных дизелей вместо всего этого стоит аккумуляторная топливная система, более известная как «Common Rail». 
Выпускной соединяется с приемной трубой (она же «штаны»), далее идет катализатор, резонатор и глушитель. На старых автомобилях катализатор отсутствует.
Устройство впускного коллектора
Предназначение впускного коллектора заключается в подведении топливно-воздушной смеси или только воздуха к цилиндрам. Почему или? Все зависит от особенностей конструкции системы питания. Впрочем, об этом ниже. 
Обычно эта деталь – металлическая, но иногда встречаются коллекторы из специального пластика, выдерживающего высокие температуры. Так делают для снижения стоимости и для облегчения веса мотора, а через это – и машины. 
Соединяется впускной коллектор разветвленной частью с головкой блока цилиндров (ГБЦ) через прокладку. При открывании впускных клапанов создается разряжение, с помощью которого топливно-воздушная смесь (или воздух) попадает в цилиндр, после чего клапана закрываются, и начинается такт сжатия. 
Несмотря на то, что ни воздух, ни смесь его с горючим не обладают высокой температурой, коллектор все равно нагревается от ГБЦ до 100°С. Поэтому если его делают из пластика, то берут специальный, высокотемпературный тип.
Вернемся к вопросу с воздухом и топливно-воздушной смесью. Последняя подается через коллектор, если впрыск распределенный (т.е. форсунки инжектора установлены перед клапанами). Потом они открываются, и смесь топлива с воздухом попадает в цилиндр.
Если же впрыск непосредственный, и топливо подается сразу в камеру сгорания, через коллектор проходит только воздух, а смешение происходит прямо в цилиндре.
Устройство выпускного коллектора
Задача выпускного коллектора – отведение выхлопных газов. На такте выпуска одноименные клапана открываются, и под воздействием движущегося наверх поршня газы попадают в коллектор. 
Он тоже подсоединен через прокладку разветвленной частью к ГБЦ, однако, посадочное место у него свое. Пройдя через коллектор, выхлопные газы попадают в приемную трубу, далее (на современных авто) в катализатор, где оседает значительная часть вредных веществ, потом в резонатор, снижающий громкость выхлопа, затем в глушитель, где звук исчезает полностью, и отводятся в атмосферу. У моторов с турбонаддувом газы после коллектора оказываются в специальном канале и крутят турбину, и только потом уходят в приемную трубу.
У инжекторных двигателей и современных дизелей в конструкции выпускного коллектора предусмотрено место для установки лямбда-зонда – датчика, который контролирует количество различных газов в выхлопе. 
Основываясь в том числе и на показаниях лямба-зонда, электронный блок управления двигателем соответствующим образом дозирует подачу топлива, что приводит к возникновению взаимосвязи при работе коллекторов.
Может ли сломаться один из коллекторов
В автомобиле нет таких агрегатов и деталей, которые не могут сломаться. Так что и коллекторы тоже не вечны, хотя выпускной обычно служит на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля, не требуя замены. Впускной же менее долговечен, особенно если сделан из пластика; он может треснуть, и тогда единственный выход – замена. Металлический гораздо более прочен, хотя и он не застрахован от трещин, однако в отличие от пластмассового его можно заварить, что решит проблему.
Несмотря на примитивность конструкции (оба коллектора по сути – трубы специфической формы), без них двигатель современного автомобиля не сможет правильно работать, ведь они не только выполняют свои прямые функции, но и помогают сильно оптимизировать работу системы питания и системы выпуска за счет информации, поступающей в ЭБУ от лямбда-зонда. Оба коллектора взаимосвязаны и одинаково важны для автомобиля, и если они работают неправильно, вы просто не сможете нормально передвигаться на своей машине.
Также рекомендуем к просмотру данное видео о работе впускного и выпускного коллекторов:
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Впускной коллектор
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 мощность мотора и выше максимальные обороты, тем большее количество воздуха (смеси) проходит через впускной коллектор и тем сильней его влияние на параметры двигателя.
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.
Нагрузки на коллектор
Несмотря на то, что продукты сгорания уходят через выпускной коллектор, температура впускного коллектора в режиме работы даже на половинной мощности мотора превышает 100 градусов Цельсия. При работе двигателя возникают вибрации, которые негативно сказываются на состоянии впускного коллектора, поэтому для его изготовления используют прочные, вибро- и жаростойкие материалы:
Различия в коллекторах дизельных, карбюраторных и инжекторных двигателей
Основное различие коллекторов в том, что в дизельном двигателе по нему проходит только воздух, в карбюраторном топливовоздушная смесь, а в инжекторном – коллектор участвует в образовании смеси. Поэтому впускные коллекторы карбюраторных и дизельных двигателей это просто система труб с минимальным аэродинамическим сопротивлением. А в инжекторных они являются некоторым аналогом трубки Вентури, обычного распылителя, в котором поток воздуха увлекает за собой жидкость и распыляет ее. Благодаря этому достигается лучшее распыление и перемешивание смеси, чем впрыск непосредственно в цилиндр.
Неисправности впускного коллектора
Наиболее частые неисправности:
Обрастание стенок коллектора смолой происходит только на карбюраторных двигателях из-за езды на низких оборотах. Потребление воздуха невелико, поэтому скорость движения топливовоздушной смеси недостаточно и часть распыленного топлива оседает на стенках. Потом летучие соединения испаряются, а смолы коксуются, образуя на стенках наросты, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление. Чтобы удалить наросты, снятый коллектор обрабатывают различными веществами (чаще всего смесью керосина и ацетона) и чистят железными ершиками.
Ступенька между коллектором и воздушными фильтром, карбюратором или ГБЦ возникает из-за некачественного изготовления деталей или использования неоригинальных, а то и предназначенных для другой модели двигателя запчастей. Ступенька даже в 2 мм срезает до 20 процентов мощности и приемистости двигателя на средних и высоких оборотах. На низких оборотах ступеньки до 5 мм ни на что не влияют. Чтобы устранить ступеньку необходимо или подобрать соответствующий коллектор или обработать имеющийся с помощью фрезы. Эту операцию проводят в условиях автомастерской, потому что для нее необходим специально подготовленный фрезерный станок.
Излишний нагрев от выпускного коллектора происходит из-за отклонения угла опережения зажигания (УОЗ) свыше 5 градусов в любую сторону. На дизельных двигателях такой же эффект дает изменение угла опережения впрыска топлива (УОВТ). Также на перегрев впускного коллектора влияет долгая езда на высших передачах при низких или средних оборотах двигателя. При перегреве впускного коллектора поступающий в цилиндры воздух сильней нагревается, это меняет режим горения топливовоздушной смеси и лишь увеличивает выделение тепла в выпускном коллекторе. Перегрев впускного коллектора проявляется в поднятии температуры охлаждающей жидкости и заметном (10–20%) падении мощности. Чтобы устранить перегрев впускного коллектора необходимо установить правильные УОЗ или УОВТ и изменить манеру езды.
Тюнинг впускного коллектора
Некоторые автовладельцы хотят превратить свою машину в гоночный болид, для этого увеличивают объем двигателя, устанавливают 2–3 карбюратора, перепрошивают инжектор, устанавливают спортивный распредвал и коленчатый вал.
В результате им удается поднять мощность двигателя на 30–80 процентов, и настолько же их мотор теряет в ресурсе. Для участия в гонках внутреннюю поверхность впускного коллектора максимально сглаживают и полируют, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Но эффект такой тюнинг выхлопной системы дает лишь на высоких оборотах и как минимум половинной мощности двигателя. На низких и средних оборотах полированный впускной коллектор работает крайне неэффективно. Отсутствие мелких неровностей приводит к тому, что в потоке не образуются турбулентности и завихрения, это негативно сказывается на качестве топливовоздушной смеси. Поэтому топливо оседает на стенках коллектора и приводит к образованию наростов.
Если вы хотите оптимизировать впускной коллектор своего автомобиля, учитывайте следующее. Автопроизводители тщательно рассчитывают форму и размеры впускных и выпускных коллекторов, чтобы обеспечить максимальное соответствие конкретной модели двигателя. Если вы используете нормальную заводскую деталь, у которой нет ступенек, то любой тюнинг впускного коллектора лишь ухудшит характеристики двигателя. Поэтому почистите коллектор от наростов, устраните ступеньки, отремонтируйте и настройте двигатель. Это даст гораздо больший результат, чем любые улучшения. Если же вам необходимо поднять мощность автомобиля, установите новый мотор с увеличенным количеством лошадиных сил.
Прогорает не только глушитель: что разваливается и как ремонтируется в системе выпуска?
Многие наверняка встречались с ситуацией, когда машина начинала реветь голосом Джигурды. Сначала тихонько порыкивала, потом начинала ворчать громче, а затем – просто орала. Часто эту тягу машины реветь объясняют просто – «прогорел глушитель». Но на самом деле не только глушитель может прогореть – сама система выпуска устроена сложнее, чем кажется. Давайте посмотрим, что в ней может ворчать, рычать и издавать другие непотребные звуки.
От «штанов» до «банки»
Система выпуска нужна не только для отвода отработавших газов. У неё есть несколько функций, и снижение уровня шума и токсичности выхлопа – это ещё не всё.
Во-первых, отработавшие газы крутят крыльчатку турбины (или турбин, если их две) на наддувных моторах. Но об этом говорить не будем, это немного другая тема. Во-вторых, лямбда-зонды (кислородные датчики), установленные на выпуске, нужны для подготовки топливной смеси. Они передают данные о количестве несгоревшего кислорода, на основе которых ЭБУ корректирует состав смеси. В-третьих, да: система выпуска должна снижать токсичность выпуска, в первую очередь – концентрацию соединений углерода, оксидов азота и сажи. Тут есть отличия между бензиновыми и дизельными моторами, но в эту тему тоже лезть не будем: про каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры и мочевину мы уже рассказывали много. Ну и, конечно же, выпускная система должна снижать шум от работы мотора. Вот это как раз наша тема, об этом и будем говорить.
Несмотря на то что системы выпуска могут немного отличаться, принципиальная схема для любого атмосферного мотора у них одинаковая. Она состоит из нескольких элементов: выпускного коллектора (который иногда называют «пауком» или «штанами»), муфты, катализатора, выпускной трубы, резонатора и глушителя (который иногда называют «банкой»). Ещё сюда можно добавить кислородные датчики и систему подвеса выпуска. Причиной возникновения посторонних звуков может быть всё, кроме, пожалуй, датчиков. Для чего нужны все эти детали?
Выпускной коллектор – это первое, что стоит на пути отработавших газов (если не считать газораспределительный механизм). Его задача – отвести газы от каждого цилиндра в одну общую выпускную трубу. И сделать это ему надо по-умному: обеспечив качественную продувку и наполнение камер сгорания. Известно, что движение газов происходит волнообразно, что часто затрудняет выпуск газов и наполнение камер сгорания. Поэтому конструкция коллектора – штука почти всегда сложная, а поиску оптимальных форм и сечений труб уделяют много времени. Каждый, скорее всего, слышал о стремлении тюнеров разного пошиба поставить на свою «чепырку» выпуск 4-2-1 – то есть коллектор, у которого сначала четыре трубы сходятся в две, а уже после этого – две трубы в одну. Более простые коллекторы имеют схему 4-1, при которой все четыре трубы (если речь идёт о четырёхцилиндровых моторах) сразу сходятся в одну. Ну да бог с ним, главное – коллектор в выпуске есть.
К блоку он крепится намертво, а вот после него (и катализатора) может стоять гофра (она же – виброизоляционная муфта). Её задача – изолировать вибрацию работающего мотора от остальной системы выпуска. С одной стороны, это продлевает жизнь самому выпуску, а с другой – снижает количество вибрации на кузове. А это не только его сохранность, и но комфорт тех, кто сидит внутри.
Следующий элемент – резонатор. Он же – передний или предварительный глушитель. На экологию он никак не влияет, и его единственная задача – снизить уровень шума. Собственно, поэтому он и называется резонатором. В нём волны выхлопа отражаются и образуются стоячие волны. То есть звук после него должен стать ровным, а не грохотать, как череда выстрелов. Но окончательно шум исчезает в основном (заднем) глушителе. Конструктивно он немного похож на резонатор: внутри у него тоже есть и перфорированные трубы, и отсеки, внутри которых газы гуляют, как по лабиринту, теряя скорость и температуру. Формулировка несколько упрощённая, но наглядная.
Ещё одна деталь – это трубы, как минимум приёмная и средняя. Тут всё просто, они соединяют остальные элементы выпуска. И, наконец, вся конструкция не прикручена к кузову или раме намертво, а крепится системой подвеса с резиновыми амортизаторами (бубликами или кому как нравится). Это вполне логично. Подумайте сами, какая дрожь пробирала бы кузов, если бы выпуск крепился к нему намертво. Для снижения вибраций и используются подвес и гофра.
С устройством в общих чертах разобрались. Теперь будем смотреть, что тут может пойти не так. Начнём с самого начала – с коллектора.
Что сечёт?
Выпускной коллектор работает в очень жёстких условиях. Больше всего, конечно, он страдает от температуры, которая обычно колеблется в диапазоне от 700 до 1000 градусов. Иногда она может быть и выше – до 1300. Поэтому сам коллектор делают из тугоплавких материалов. Это хорошо, но есть у него одно слабое место – прокладка между ним и блоком. Если прокладка прогорит, появляется звук, который описывают словами «прокладка сечёт». Часто это свистящий звук, источник которого найти несложно. Способ устранения очевидный – замена прокладки. При этом нужно обратить внимание на крепёж самого коллектора: сама по себе прокладка обычно не прогорает. А вот если, например, сломается шпилька, которая его притягивает к блоку, то она прогорит очень быстро: её сожгут прорывающиеся через неплотность раскалённые отработавшие газы. Поэтому если прокладка «сечёт», в первую очередь нужно смотреть именно на крепёж коллектора.
Этот звук выпуска найти проще всего хотя бы по одной причине: для этого не надо лезть под машину. Чтобы определиться с источником другого рыка, придётся либо использовать подъёмник, либо лезть под машину ползком (что не всегда удобно, возможно или безопасно).
Великая страдалица и бубнилово
По причине пожилого возраста первой обычно погибает гофра. Это единственный мягкий элемент, который от природы должен быть подвижным. И ему же приходится работать при высокой температуре, так как стоит он обычно не слишком далеко от выпускного коллектора. Звук прогоревшей гофры очень легко спутать, например, со звуком прогоревшего резонатора: часто они стоят рядом, и, сидя в салоне, определить источник низкочастотного гула трудно. Так что если чувствуете, что гудит где-то в ногах, это может быть и гофра, и резонатор. Так что лезть под машину придётся однозначно.
Теоретически гофры не ремонтируют, их просто меняют. Причём искать оригинальную гофру необходимости нет, их выпускают многие, и стоят они немного. Главное, знать её длину и диаметр (например, 200х40, где 200 мм – длина, 40 – диаметр). Способ замены зависит от расположения гофры, но обычно этот процесс не самый трудоёмкий и в сервисе стоит не слишком дорого. Тем не менее находятся уникумы, которые предпочитают гофру ремонтировать. Способы бывают разные. Популярный – это обматывать гофру пропитанным эпоксидкой эластичным бинтом. Понятно, что всё это сразу разваливается, а если намотать что-то совсем неподходящее, можно устроить пожар. Так что выход один: менять и не пытаться изобретать велосипед.
Отличительная особенность звука, который издаёт отдавшая богу душу гофра, – он может быть плавающим, то тише, то громче. Причина – как раз та самая подвижность гофры. Если прогорает резонатор, то он всегда бубнит одинаково.
Сами трубы ржавеют насквозь редко. Фланцы – да, могут заржаветь до того состояния, когда разъединить их уже невозможно. Бывает, что трубы сгнивают в местах сварки с глушителем или резонатором, но всё-таки чаще гниют сами глушители и резонаторы.
Если в трубе есть небольшая дырка, её можно заварить. Надёжнее, конечно, будет замена, но если очень хочется, можно побаловаться сваркой. Есть, правда, и более забавный способ устранения таких дыр: оборачивание жестянкой от алюминиевой банки с последующим затягиванием этой жестянки хомутом. Разрешите мне этот метод не комментировать – жалко собственную психику.
Как я уже говорил, отличить звук прогоревших гофры и резонатора сложно, особенно если они стоят аккурат друг за другом. Так что если Джигурда поселился где-то в ногах сразу за мотором – придётся разбираться, где именно он сидит. Другое дело – основной глушитель. Он рычит сзади, и ошибиться тут сложно. Само собой, если он прогорел или проржавел, его тоже нужно менять: кустарный ремонт проблему не решает.
Не всё просто
Вроде бы ничего сложного нет: прогорело – заменил. И всё. Но нет. Оказывается, тут тоже можно напортачить. Чаще всего это касается замены катализатора на пламегаситель. Ошибок бывает несколько.
Первая – это установка копеечного пламегасителя. Такие сейчас модно ставить в сервисах, которые обещают удалить катализатор бесплатно. Встречали такую рекламу? Наверняка. В составе нейтрализатора есть драгоценные металлы, и некоторые готовы вырезать катализаторы только ради того, чтобы потом их сдать. Навар получается не слишком большим, и чтобы на этом заработать, удаляют катализаторы варварски. Иногда просто разрезают корпус, выбивают катализатор ломом, затем корпус заваривают. Само собой, после этого машина начинает рычать, как слон, умирающий от рака хобота. Лучше, конечно, вместо катализатора поставить хороший пламегаситель. В этом случае машина хотя бы не будет орать. Ну и, кроме того, иногда требуется создать небольшое противодавление: некоторые моторы после удаления катализатора могут начать жрать масло – мы про это писали. Таких моторов немного, но они есть.
Следующая ошибка – это некорректное отключение датчиков кислорода. Как я уже говорил, датчики до катализатора участвуют в приготовлении топливной смеси, а если они не работают, последствия могут быть совсем печальными. И повышенный расход топлива – далеко не самое плохое.
Лямбды-датчики, стоящие после катализатора, контролируют его работу. Разумеется, если катализатор выбили, им контролировать нечего, они огорчаются и показывают ошибку, поэтому вместо них ставят «обманки». Иногда удачно, иногда – нет. Лучший способ – это перепрошивка на Евро 2 с программным отключением этих датчиков, но, разумеется, в сервисах «удалим-катализатор-бесплатно» такого не делают. В лучшем случае грохнут раздел диагностики. Так что выбирать место для ремонта нужно тщательно.
Стучит, гремит, но не рычит
Бубнёж, рычание и сечение – это ещё не все звуки, которые может издавать больная система выпуска. Иногда она стучит. Такое случается, если порваны резиновые амортизаторы системы подвеса или отгнили крепления этих резинок. Причём стук может быть очень существенным. Например, если резонатор во время резкого разгона начинает дубасить о подрамник. Конечно, опытный механик такую неисправность обнаружит легко, но таких механиков уже пора заносить в Красную книгу. Так что если что, имейте в виду: при осмотре машины снизу бывает нелишним хорошенько подёргать выпуск. Глядишь, что-нибудь да обнаружится.