Для чего нужен коллектор в машине: Что такое коллектор. Впускной и выпускной в устройстве автомобиля. Да все просто.

Содержание

Впускной и выпускной коллекторы на авто

Коллектор – техническое устройство, которое является частью двигателя внутреннего сгорания в автомобиле. Основная функция коллектора – это подача горячих смесей в двигатель, а также их отвод. Обычно коллектора два – впускной и выпускной.

Впускной коллектор собирает потоки горючих смесей и газа в один общий и распределяет их по цилиндрам двигателя автомобиля, за счет чего возникает движение автомобиля. Горючая смесь должна распределяться равномерно, в этом случае двигатель будет работать без сбоев, с высокой производительностью. Впускной коллектор также может выступать в качестве держателя для дроссельной заслонки, форсунок, карбюратора и других элементов двигателя.

В ходе работы во впускном коллекторе создается вакуум, который используется для управления различными системами в автомобиле, например гидроусилителем тормозов, приводом стеклоочистителей, круиз-контролем и т.д. Также данный коллектор используется для сжигания картерных газов, которые образуются во время движения автомобиля.


Впускной коллектор изначально производился из металла — алюминия или чугуна. Однако для производства современных коллекторов используется пластик. Пластик, в отличие от металла, не нагревается, благодаря чему улучшается наполняемость цилиндров двигателя, и, как следствие, увеличивается мощность мотора.

В свою очередь, выпускной коллектор является частью выхлопной системы транспортного средства, через него происходит выхлоп газовых смесей, из автомобиля удаляются продукты внутреннего сгорания. С помощью выпускного коллектора также происходит продув камер сгорания, что позволяет цилиндрам двигателя быстрее наполниться очередной порцией горючей смеси.

В современном автомобилестроении применяют 2 вида выпускных коллекторов – трубчатый и цельный. Цельный коллектор производится из чугуна и имеет короткие каналы, объединенные в общую камеру. Цельный коллектор не очень эффективно отводит выхлопные газы, однако он доступен по стоимости и прост для производства.

Однако в последнее время на автомобили, в основном, устанавливают более эффективные трубчатые коллекторы. Они изготавливаются из стали, при этом их конструкция создана таким образом, что повышается мощность двигателя.

Стоит отметить, что на спортивных автомобилях выпускные коллекторы зачастую не устанавливаются, а к каждому цилиндру присоединяется собственная выхлопная труба, что позволяет показать более высокие скоростные качества авто.

Впускной коллектор

Впускной коллектор - важнейшая часть системы впуска двигателя внутреннего сгорания. Во впускном коллекторе поток воздуха смешивается с бензином, образуя топливо-воздушную смесь, и распределяется по цилиндрам.

Зачем нужен впускной коллектор

Основная функция впускного коллектора в равномерном распределении топливо-воздушной смеси (или просто воздуха в двигателях с непосредственным впрыском) по цилиндрам. Равномерное распределение необходимо для оптимизации производительности двигателя. Впускной коллектор также служит местом крепления для карбюратора или инжекторной топливной аппаратуры, дроссельной заслонки и других компонентов двигателя .

Появление впускных коллекторов с переменной геометрией позволило реализовать систему отключения части цилиндров на двигателях V8 и V10

 

В связи с нисходящим движением поршней во впускном коллекторе образуется частичное разрежение (ниже атмосферного давления). Разработчики двигателей научились использовать вакуум в качестве источника приводной силы для вспомогательных систем: вакуумного усилителя тормозов, устройства контроля за вредными выбросами, круиз-контроля, устройства коррекции угла опережение зажигания, стеклоочистителей, системы вентиляции картера и так далее, в зависимости от марки автомобиля. 

Конструкция и материалы для производства впускных коллекторов

Конструктивно впускной коллектор представляет собой закрытый резервуар сложной формы с общей камерой (ресивером) и отводящими патрубками (по числу цилиндров двигателя).

 В течение долгого времени на двигатели устанавливали коллекторы из алюминия или чугуна, но примерно с начала 2000-х годов приобретают все большую популярность композитные материалы. Из пластика сделан коллектор двигателей Ford Zetec 2.0, Duratec 2.0 и 2.3 и многих других современных агрегатов.

Принцип действия и особенности формирования потока горючей смеси 

Карбюратор или топливные форсунки  распыляют топливо в приемную камеру коллекторе. За счет электростатических сил капли топлива немедленно разлетаются по камере и стремятся осесть на стенках коллектора или собраться в более крупные капли в воздухе. Оба действия нежелательны, поскольку приводят к образованию смеси неравномерной плотности. Чем лучше распыляется топливо, тем интенсивнее и полнее оно в дальнейшем сгорает в цилиндрах. Для достижения нужной турбулентности и давления в коллекторе, а следовательно, корректного распыления топлива, внутренние поверхности впускных каналов коллектора и головки блока цилиндров принято оставлять нешлифованными.

Поверхность не должна быть слишком грубой, так как может возникнуть излишняя турбулентность, которая приведет к повышению давления и падению мощности двигателя.

Равнодлинный впускной коллектор, разработанный для гоночных автомобилей, стал стандартным атрибутом для двигателя современного легкового автомобиля

Впускной коллектор должен иметь строго определенную длину, емкость и форму. Все эти параметры рассчитываются при разработке силового агрегата. Впускной коллектор заканчивается воздушными каналами, которые направляют потоки воздуха к впускным клапанам мотора. В дизельных двигателях и  системах с прямым впрыском, воздушный поток завихряется и направляется в цилиндр, в котором и происходит смешивание с топливом.

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 Dodge Viper и пикапы Dodge Ram. В дальнейшем конструкцию приняли на вооружение другие производители.

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Еще одной инновацией, завоевывающей в последнее время все больше сторонников, стала конструкция впускного коллектора с переменной геометрией. В данный момент существуют несколько общих принципов реализации этой конструкции. Одна из них подразумевает наличие двух путей, по которым может двигаться поток воздуха или топливо-воздушной смеси по индивидуальному каналу, ведущему к цилиндру - короткого и длинного. При определенном режиме установленный в канале клапан закрывает короткий путь.

При демонтаже впускного коллектора замена прокладки обязательна, так как от герметичности соединения может зависеть работа всей системы впуска

 

Вторая конструкция подразумевает установку клапана в приемную камеру.

При достижении определенных условий заслонка уменьшает внутренний объем камеры. Для двигателей с большим количеством цилиндров (больше 4-х) существуют и еще более сложные системы. Кстати, именно благодаря этому принципу удается отключать часть цилиндров в двигателях V8 - часть камеры, к которой присоединены каналы половины цилиндров, перекрывается заслонкой, и поток топливо-воздушной смеси в них не попадает.

Вопросы эксплуатации впускного коллектора

Для корректной работы впускного коллектора крайне важно качество и состояние прокладок. Поэтому, если коллектор по какой-то причине пришлось снять, необходимо убедиться в том, что все уплотнения в хорошем состоянии, и если прокладки порваны, их обязательно нужно сменить, чтобы восстановить герметичность.

Необходимо знать, что алюминиевые и пластиковые коллекторы, которые установлены на подавляющем большинстве современных двигателей, больше повержены деформации, чем чугунные, которые встречаются только на старых двигателях (например, на "классических" двигателях ВАЗ).

Во избежание появления трещин и перекосов для затягивания гаек на коллекторе нужно использовать динамометрический ключ и соблюдать порядок затяжки. Как правило, рекомендуется начинать с центра и постепенно двигаться к периферии, попеременно затягивая гайку то на одной, то на другой стороне.

Впускной коллектор - что это такое?

Впускной коллектор является неотъемлемой частью навесного оборудования автомобильного двигателя внутреннего сгорания. В основном данное устройство предназначено для собирания всех выхлопных газов из нескольких цилиндров в одну единственную трубу.

По большей части материалом для изготовления выпускного коллектора является чугун. С одной стороны впускной коллектор прикреплен к самому двигателю внутреннего сгорания. С другой стороны он прикреплен к выхлопной трубе или, при установке, к катализатору. В связи со спецификой расположения впускного коллектора его работа проводится в достаточно экстремальных условиях.

Температура у выхлопных газов в редкостных случаях может превышать несколько тысяч градусов. Исходя из этого, после того как двигатель был остановлен охлаждение происходит достаточно быстро с определенным выбросом конденсата. Итог один, а точнее – одна проблема – скоропостижное ржавление коллектора.

Помимо того, что впускной коллектор функционирует как очиститель камеры сгорания от выхлопных газов, он помогает в наполнении и продуве камеры сгорания. Происходит это в результате резонирующих выхлопных волн. В момент, когда открывается выпускной клапан, газ, который находится в камере сгорания, - под большим давлением. В то же время в самом впускном коллектора давление стабильное и нормальное. После того как откроется выпускной клапан создается волна, которая выходит из-за разницы давлений.

Она отражается от самого близкого ей препятствия и возвращается на обратный путь к цилиндру и, после прохода среднего диапазона в оборотах, она подходит непосредственно к цилиндру ко времени последующего очередного такта выпуска.

Именно это помогает последующим отработанным газам спокойно и равномерно покидать засоренный цилиндр.

1. Какие функции выполняет впускной коллектор?

Данное устройство является очень важным для успешного функционирования всей системы транспортного средство. Это объясняется тем, что именно в впускном коллекторе встречается воздух и топливо. Вследствие этого и возникает горючая смесь с необходимой консистенцией. Помимо этого, данное устройство контролирует процесс, в котором данная консистенция должна прямолинейно и равномерно делиться во все определенные цилиндры.

Это, в свою очередь, очень важная процедура, так как только таким методом можно достигнуть наибольшей производительности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Именно поэтому не стоит пренебрегать процедурами ремонта и чистки впускного коллектора, так как это чревато очень негативными последствиями.

Помимо этого, на впускном коллекторе крепятся определенные элементы двигателя. Таковыми являются: карбюратор, инжекторная топливная аппаратура, дроссельные заслонки. В впускном коллекторе образуется определенный вакуум, который является источником силы приводов для многих систем: круиз-контроль, стеклоочистители, вакуумный усилитель тормозов. В случае неисправности или вывода из строя одной из вышеуказанных систем, как обычно бывает, потребуется полное снятие впускного коллектора.

2. Заслонки впускного коллектора и другие элементы конструкции

Чаще всего встречается, что впускной коллектор крепится с левой стороны на головке цилиндров. В современном мире в связи с развитием технологий делается данная деталь из алюминиевых сплавов или же других композиционных пластиковых материалов.

Датчик, который расположен на впускном коллекторе фиксирует давление и температуру, а непосредственно блок управления уже высчитывает всю массу воздуха расположенную в нем. Исходя из полученных данных и формируются определенные импульсы, с помощью которых и осуществляется прямое управление форсунками. Именно таким образом происходит смешивание воздуха и топлива заданного состава.

В средине самой детали устройства располагается вал переключения и вакуумный элемент. На этот же элемент через заслонки подается разряжение в патрубок впускного коллектора. Это разряжение вырабатывается тандемным насосом. Каждый канал впуска разделяется на участок наполнения и вихревой участок. Вал переключения, в свою очередь, может перекрывать только участок наполнения. Именно в этот момент через вихревой канал происходит высасывание выхлопных газов. Таким образом и скорость потока в этом канале существенно увеличивается.

3. 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.

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.

4. Снимаем коллектор самостоятельно

Изначально любому автолюбителю для того, чтобы приступить к замене или ремонту данной детали нужно знать каким образом демонтируется впускной коллектор. В целом, данная процедура не является сложной и справиться с ней может один человек за десять минут. Сначала нужно найти топливный насос и убрать из него предохранитель, после чего нужно запустить мотор. Давление в системе значительно снизится, а в скором будущем двигатель заглохнет.

После проведенной процедуры можно отключить аккумулятор, а с самого мотора снять декоративный кожух. Вслед за этим необходимо убрать от воздушного фильтра патрубки и снять его. После, следует открутить дроссельный узел. Важно отметить, что не следует трогать крепежи заслонки, чтобы не повредить их. Все, коллектор перед глазами.

В некоторых случаях отслаиваются квадратные трубки. Тогда нужно будет просверлить два отверстия в самом коллекторе так, чтобы через эти отверстия можно было бы добраться до данной трубки. После этого нужно вкрутить в эти отверстия саморезы и зафиксировать ее. Клапан управления и заслонки нельзя отдельно менять или ремонтировать. Именно поэтому следует купить и установить полностью новую деталь. Если же причина поломки заключается в датчике, то тот элемент, который вышел из строя нуждается в замене.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Впускной и выпускной коллекторы | Автокомпоненты. Бизнес. Технологии. Сервис

Кажется, что впускной и выпускной коллекторы настолько примитивные элементы, что говорить о них профессионалам как-то неловко. Однако и в этих элементах есть свои прорывные технологии и особенности, о которых мы расскажем в нашем обзоре.

Коллектор разделяющий

Называть впускной трубопровод коллектором не совсем верно, поскольку слово «коллектор» происходит от английского collector – устройство, которое что-то объединяет. А деталь, работающая на впуске, не объединяет, а, наоборот, распределяет (разделяет) поток воздуха по цилиндрам. Но чтобы не путать читателя, будем называть впускную трубу коллектором.

Дополнительный объем

Итак, что можно улучшить в столь простейшем узле? Не будем лезть в глубину веков, а остановимся на современных тенденциях. Еще в конце прошлого века японские автопроизводители частенько применяли такое интересное решение, как воздушный резонатор. Копеечная пластиковая деталь в виде небольшой коробочки или бочонка, которая помогала улучшить наполнение цилиндров в определенном диапазоне оборотов, отдавая мотору дополнительный запас воздуха в необходимый момент.

Переменная длина

Следующим шагом совершенствования системы впуска стали коллекторы переменной длины, и теперь они применяются многими компаниями, использующими атмосферные моторы. Например, фирмой Hyundai на Theta II или Opel на популярном моторе Z18XER.

Устройство подобных коллекторов совсем несложное: воздушная заслонка, управляемая электромагнитным клапаном, открывает потоку воздуха короткий или длинный путь, в зависимости от режима работы ДВС. На низких оборотах нужен длинный коллектор, на высоких – короткий.

У разных компаний это решение называется по-разному: у Ford – DSI, у BMW – DIVA, у Mazda – VRIS.

Заслонка обычно открывает воздуху короткий путь на 4000–5000 оборотах в минуту. Иногда заслонки управляются сервомоторами, реже разрежением.

Вездесущий пластик

Когда-то впускные коллекторы изготавливались из чугуна, позже ему на смену пришел алюминий. Ну а теперь под капотом авто прижился пластик – он максимально легкий, особо высоких температур в этой зоне нет, а те, что есть, современные материалы вполне выдерживают.

Сложная система

С выпускным коллектором все немного сложнее – там высокие температуры, неподалеку катализатор, а теплонагруженность современных ДВС такова, что мотор постоянно находится на грани закипания: нормальной температурой для новых двигателей является диапазон в районе 115–120 градусов по Цельсию.

За тем, чтобы мотор не остыл, следят пять-шесть электронных термостатов, централизованно контролируемых ЭБУ. Сложность системы нередко приводит к ее сбоям, в результате чего ДВС перегревается либо плавятся соты каталитического нейтрализатора.

Объединение с ГБЦ

Производители нашли способ решения этой проблемы: отлили выпускной коллектор в едином блоке с головкой блока цилиндров и пустили по нему охлаждающую жидкость. Конечно, это привело к усложнению конструкции и невозможности многих видов ремонта, но эффективность была в приоритете. Такой выпускной коллектор называется интегрированным.

Плюсы от его использования бесспорны. Первый – это быстрый прогрев двигателя и салона в холодное время года, ведь именно выпуск – самая горячая часть мотора.

Второй – охлаждение до приемлемых температур выхлопных газов в переходных и тяжелых режимах работы. Таким образом и катализатор останется цел, и ДВС экономит около 20% топлива.

Третье – улучшение экологической составляющей: меньше сгорит бензина или солярки, мотор меньше выбросит CO2 и угарного газа.

Четвертое – компактность интегрированного коллектора в сравнении с классическим приводит к быстрому прогреву катализатора и ускоряет ответ турбины (если таковая имеется). Да и при сборке мотора выполняется меньше операций.

Минусы у такой схемы также присутствуют: неремонтопригодность конструкции, большая тепловая нагрузка на систему охлаждения и некоторые сложности при настройке двигателя.

Впускной коллектор - неисправности и тюнинг

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:

  • чугун;
  • сталь;
  • алюминий;
  • пластик.

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:

  • потеря герметичности прокладок;
  • обрастание стенок сажей и смолой;
  • ступенька между коллектором и карбюратором, воздушным фильтром или головкой блока цилиндров (ГБЦ);
  • излишний нагрев от выпускного коллектора.

 

Прокладки теряют герметичность при перегреве двигателя и ослаблении затяжки гаек. Проверить герметичность прокладок можно так: - на холостых оборотах прикройте 5–10 процентов впускной трубы воздушного фильтра. Если обороты двигателя не упали, значит, прокладки коллектора подсасывают воздух. Если обороты чуть-чуть поднялись, значит одна из прокладок полностью вышла из строя и необходима ее замена. 

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.

Видео - Как поменять впускной коллектор

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.

Для чего нужен ресивер в автомобиле

Что делает впускной коллектор – впускной коллектор направляет воздушный поток в головку блока цилиндров, количеством воздуха управляет дроссельная заслонка. Смешивание воздуха с топливом обычно происходит в короткой части впускного коллектора или в ГБЦ, ресивер же служит для накапливания воздуха и компенсации колебаний.

Выбор системы впуска обусловлен назначением автомобиля на тюнинговом автомобиле будет разумно применять спортивный ресивер последовательно типа с одной дроссельной заслонкой(рис.1), тогда как на спортивном авто будет применяться впускной коллектор с одной дроссельной заслонкой на каждый цилиндр, или прямой 4-х дроссельный впускной коллектор (рис.3)

Компоновка «одна заслонка на цилиндр» (рис.2-3) даёт меньшие потери давления и таким образом больше подходит для достижения максимальной мощности. Однако при наличии одной заслонки, во впускном коллекторе создаётся более чёткий сигнал разряжения . Это значительно увеличивает точность, с которой может быть настроено топливо и зажигание на низких оборотах и таким образом такая компоновка лучше подходит для дорожного автомобиля. Синхронизация расхода воздуха между цилиндрами при наличии многодроссельного впускного коллектора — совершенно другая задача.
—————- ——————————- ——————————– —————-

Несмотря на то, что система с одним дросселем и «многодроссель» имеют два разных назначения, тем не менее, они имеют много общих особенностей. Оба требуют идеальной формы отверстий для впуска воздуха в рабочие каналы к камерам сгорания. Оба требуют тщательной проработки деталей конструкции, таких как конусность рабочих каналов. Независимо от предназначения двигателя желательно разогнать воздух на пути к камере сгорания. Увеличение скорости воздушного потока, в разумных пределах, выгодно, потому что высокая скорость обеспечивает высокую турбулентность топливовоздушной смеси, тем самым, улучшая процесс горения. Так же улучшается наполнение камеры сгорания, которое обеспечивает большую мощность.

В симметричном впускном коллекторе (рис.4) вероятность равного распределения потока к каждому цилиндру выше, чем в более компактном несимметричном коллекторе (рис.5).

Длинна воздушных каналов значительно влияет на количество воздуха, которое попадает в цилиндр во время цикла впуска, при работе двигателя на режимах без наддува. Из-за сложности этого процесса он лучше изучен отдельно от турбонагнетателя. Здесь достаточно сказать, что двигатели с более высокими рабочими оборотами (более 2700 — 3000 об/мин) требуют более коротких и прямых впускных патрубков, а двигатели с низкими рабочими оборотами и моментом в среднем диапазоне оборотов требуют более длинных впускных патрубков. В системах впрыска топлива, где внутри впускных патрубков проходит только воздух (например, смесеобразование происходит в каналах ГБЦ), конструкция патрубков может быть любой.

Любой коллектор двигателя с системой впрыска топлива будет иметь ресивер (за исключением случаев, когда используется прямой многодроссельный впуск). Объём ресивера должен быть функцией рабочего объёма двигателя – в общем случае 50-70% от объёма двигателя. Одно из важных мест конструкции коллектора – пересечение впускных патрубков и ресивера. Это пересечение должно быть выполнено в форме раструба.

Спортивный ресивер был разработан и адаптирован исключительно для спорта и в дальнейшем стал применяться на стандартных аппаратах. Стандартный мотор с заводским ресивером после 5000 об/мин мотор буквально умирает от нехватки воздуха. Дави-не дави на педаль — результат нулевой. Существует огромное количество ресиверов: Стольников, SVR, 128, Брагин, Формаш, СТИ (8 кл), Динамика, Passik, Нуждин, Торгмаш, Супер-1600. Два последних овеяны боевой славой кольцевых гонок и ралли, и являются вершиной строения 16 кл ресиверов! И от его объема многое зависит в работе двигателя.

С одной стороны, имплантация впускного ресивера позволяет добиться большей подачи воздуха в цилиндры, но, с другой, решает и ряд других задач. Например, ресивер позволяет, также как и коллектор, сгладить пульсацию воздуха и сделать впуск ровнее. Кроме того, изменяя длину впускных патрубков, можно изменять распределение максимального крутящего момента по оборотам. Как говорилось выше, удлиненные патрубки позволяют увеличить момент на низких оборотах, а укороченные — на средних и высоких. Со спортивным ресивером двигатель раскручивается до максимальных оборотов гораздо охотнее и быстрее, он с готовностью откликается на утопленную в пол педаль газа, он дышит. Ведь необходимым итогом данной установки является увеличение количества воздуха, подаваемого в цилиндры.

Таким образом, установка данного спортивного ресивера и настройка под него мотора позволит добиться достаточно серьёзных изменений в поведение мотора, а именно:
Увеличение крутящего моменты
Увеличение мощности мотора (что следует из предыдущего пункта)
Выравнивание мощностных кривых с приближением к горизонту
Более чуткий отклик мотора на изменение положения педали «газа».

Что представляет собой хороший впускной коллектор? Это прежде всего – спрямлённый путь для воздуха, плавные изгибы, и теплоизоляция. Так же важны симметрия и длинна каналов.
Для более серьезных моторов устанавливаются системы 4-х дроссельного впуска.

Воздушный ресивер представляет собой специальный сосуд, который работает под высоким давлением.

Его основные задачи:

  1. Накопление сжатого воздуха.
  2. Хранение сжатого воздуха.
  3. Выравнивание и поддержание определенного уровня давления в трубопроводе.
  4. Поддержание определенного рабочего режима у компрессора, что приводит к уменьшению количества его перезапусков.
  5. Смягчает пульсации, которые возникают в ходе работы компрессора.
  6. Первичное охлаждение сжатого воздуха.
  7. Тщательный сбор и последующее удаление конденсата.

Основные нюансы эксплуатации оборудования

Обслуживать данные устройства могут только специалисты, которые достигли 18-ти летнего возраста, а также предварительно прошедшие специальное производственное обучение. Кроме этого, все сотрудники, которые будут заниматься обслуживанием ресиверов, должны обязательно пройти аттестацию по охране труда. С ними нужно провести инструктаж по безопасному обслуживанию сосудов, которые осуществляют свою деятельность под высоким давлением.

Воздушный ресивер применяется практически со всеми типами компрессоров. Они позволяют избежать огромного количества ситуаций, которые могут достаточно негативно отразиться на работе компрессора. Например, если работа осуществляется с помощью поршневого компрессора, то применение воздушного ресивера помогает в значительной степени увеличить ресурс работы, а также продлить время отдыха оборудования.

Не стоит забывать и про то, что чем больше объем ресивера, тем лучше он скажется на работе практически всех типов компрессоров.

Когда запрещено использовать устройство

Нельзя приступать к эксплуатации подобного оборудования в тех случаях, когда:

  1. В воздухосборнике уровень давления намного выше рабочего.
  2. Предохранительный клапан или манометр неисправны.
  3. При обнаружении трещин, течи в соединениях, утончения стенок или разрыва прокладок.

Определенные требования должны выполняться и при хранении оборудования. Таким образом, можно сохранить его в отличном состоянии на протяжении достаточно длительного времени.

Двигатель – это основа любого автомобиля. Этот агрегат включает в себя множество узлов и механизмов. Один из таких – это впускной ресивер (он же коллектор). Данный элемент имеется на каждом автомобиле. В сегодняшней статье мы рассмотрим, для чего нужен впускной ресивер, как он устроен и как работает.

Характеристика

Итак, какие функции выполняет коллектор? Основная задача данного элемента заключается в равномерном распределении топливно-воздушной смеси или воздуха (если это ДВС с непосредственным впрыском) по цилиндрам силового агрегата. Благодаря равномерному распределению горючего, обеспечивается оптимальная производительность ДВС. Кроме того, одна из задач, которая возлагается на впускной ресивер ВАЗ-2112 16 клапанов – это крепление инжекторной топливной аппаратуры, а также дроссельной заслонки. Если говорить о более старых автомобилях, то на коллекторе закрепляется карбюратор, участвующий в приготовлении смеси.

Также отметим, что технология отключения цилиндров с целью экономии топлива на современных авто достигается за счет применения ресиверов с переменной геометрией. Зачастую данная функция имеется на машинах с двигателями V8 и V10.

Еще одна функция – это работа вспомогательных систем. В коллекторе в связи с нисходящим давлением получается частичное разряжение. Инженеры научились применять вакуум в качестве приводной силы для:

  • Усилителя тормозов.
  • Системы круиз-контроля.
  • Системы контроля за вредными выбросами.
  • Вентиляции картера и так далее.

Материалы и конструкция ресиверов

По своей конструкции данный элемент представляет собой закрытый резервуар с отводящими патрубками и общей камерой. Еще 15 лет назад на автомобили поголовно устанавливались алюминиевые и чугунные ресиверы. Однако ситуация изменилась в 2000 годах. Именно тогда на машинах стали появляться первые пластиковые коллекторы. Ярким примером тому служат автомобили «Форд» с двигателями «Дюратек».

Как это работает?

Рассмотрим, как действует ресивер впускного коллектора. Топливные форсунки или карбюратор распыляют горючее в приемную трубу ресивера. Из-за электростатической силы капли бензина будут собираться в более крупные в воздухе либо оседать на стенках. Эти действия нежелательны, поскольку ведут к неправильному смесеобразованию. Чем лучше будет распыляться бензин, тем полнее и интенсивен он сгорит в камере. Поэтому чтобы исключить негативные факторы и обеспечить максимально качественное распыление, внутренние части ресивера сделаны нешлифованными. При этом поверхность не является чрезмерно грубой, поскольку это может вызвать большую турбулентность и привести к падению мощности ДВС.

Впускной ресивер должен иметь определенную форму, емкость и длину. Оптимальный вариант – это равнодлинный коллектор. Все вышеперечисленные параметры рассчитываются при разработке конкретного силового агрегата. Коллектор заканчивается воздушными каналами, направляющими поток кислорода к клапанам ДВС. На дизельных агрегатах, где имеется непосредственный впрыск, поток воздуха завихряется и попадает в цилиндр. В последнем уже происходит смешивание с топливом.

Особенности формы и длины патрубков ресивера

В последнее время инженеры придают особое внимание данным параметрам коллектора. В конструкции канала следует исключать острые углы и резкие искривления. В данных местах топливо, что смешано с воздухом, будет однозначно оседать на стенках. Поэтому большинство автопроизводителей практикуют установку таких ресиверов, где все каналы имеют равную длину, вне зависимости от удаленности от центра. Данная тенденция пошла от спортивных автомобилей.

Подобная конструкция позволяет исключить резонанс Гельмгольца. Поток смеси воздуха и бензина при открытии соответствующего клапана двигается четко по каналу ресивера в сторону цилиндра. Когда клапан закрывается, то воздух, который не успел пройти в камеру, продолжает давить на тарелку. Под воздействием высокого давления воздух стремится вернуться в верхнюю часть ресивера. В итоге образуется противоток в канале. Он прекращается, когда клапан открывается в следующий раз. смена направления потоков происходит на очень быстрой скорости. Как показали исследования, данная скорость близка к сверхзвуковой. Ведь, помимо закрытия и открытия клапанов, воздух будет стремиться менять направление из-за явления резонанса. Когда воздух ходит со стороны в сторону, это непременно приводит к потере мощности.

Впервые ресиверы, что были оптимизированы по резонансу, стали использоваться на V-образных десятицилиндровых двигателях «Крайслер». А далее подобную схему начали практиковать и другие мировые производители.

Ресивер с изменяемой геометрией

Это относительно свежая разработка, которая в последнее время получает все больше сторонников. Сейчас есть несколько принципов реализации данной конструкции. Один из них предполагает наличие двух каналов, по которым может двигаться смесь либо кислород. Один канал короткий, другой – длинный. При определенном режиме работы, установленный клапан будет закрывать короткий путь.

Обратите внимание, что при замене впускного ресивера прокладка должна быть всегда новой. Если установить старую, нарушится герметичность. Есть вероятность подсоса воздуха и как следствие, нестабильная работа мотора, а также повышенный топливный аппетит.

Также рассмотрим второй принцип реализации изменяемой геометрии коллектора. Здесь клапан монтируется в приемную трубу. При достижении определенных условий, заслонка будет уменьшать внутренний объем камеры. Как правило, такая схема практикуется на ДВС с небольшим числом цилиндров. На более крупных моторах реализуются более сложные системы, позволяющие также отключать часть цилиндров с целью экономии топлива. Так, часть камеры, к которой присоединяются каналы половины цилиндров, перекрываются заслонкой.

Особенности эксплуатации впускного ресивера

В отличие от самого двигателя, эта деталь не требует обслуживания. Однако нужно периодически контролировать качество прокладок. Малейший подсос воздуха – это троение двигателя и желтая лампа «Чек» на панели приборов.

Отметим, что пластиковые коллекторы, которые сейчас широко распространены, больше подвержены деформации, чем остальные. Этот момент нужно учитывать при затягивании гаек ресивера. Обязательно следует использовать динамометрический ключ, соблюдать момент затяжки. Закручивать болты следует от центра, а далее двигаться к периферии.

Про доработку коллектора

Тюнинг впускного ресивера ВАЗа – очень популярная тема. Данная операция имеет два направления. Это доработка внутренней поверхности и преодоление негативного влияния формы элемента. Если последний несимметричный, то большая часть воздуха будет попадать в первый цилиндр, а во все последующие проникает все меньше и меньше кислорода. Но у симметричного тоже есть недостатки. Здесь воздух будет попадать в наибольшем количестве в средние цилиндры. Доработки впускного ресивера ВАЗ-2114 в данном случае заключаются в замене штатного коллектора на систему многодроссельного впуска. Здесь воздушные потоки уже не зависят друг от друга. Соответственно, в каждый цилиндр попадает одинаковое количество кислорода.

Доработать впускной ресивер ВАЗ-2112 можно и другим путем. Так, некоторые выполняют шлифовку внутренней поверхности. Избавившись от некоторых приливов и неровностей, можно обеспечить более равномерную подачу воздуха в двигатель. Но как показывает практика, данная доработка не приносит значительный прирост мощности. Более результативное решение – установка дросселей. Однако делать это стоит лишь при установке турбины, иначе тюнинг будет неоправдан.

Заключение

Итак, мы рассмотрели, что собой представляет впускной ресивер. Как видите, это весьма важная часть в двигателе автомобиля. От ее конструкции зависит качество смесеобразования и стабильность работы ДВС.

Коллектор в двигателе


Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Дмитрий Левкин

Статор (постоянный магнит)

Рисунок 1 - Электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами в разрезе

Ротор — вращающаяся часть электрической машины.

Статор — неподвижная часть двигателя.

Индуктор (система возбуждения) — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, создающая магнитный поток для образования момента. Идуктор обязательно включает либо постоянные магниты либо обмотку возбуждения. Индуктор может быть частью как ротора так и статора. В двигателе, изображенном на рис. 1, система возбуждения состоит из двух постоянных магнитов и входит в состав статора.

Якорь — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки [2]. В качестве якоря может выступать как ротор так и статор. В двигателе, показанном на рис. 1, ротор является якорем.

Щетки — часть электрической цепи, по которой от источника питания электрический ток передается к якорю. Щетки изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну пару щеток или более. Одна из двух щеток соединяется с положительным, а другая — с отрицательным выводом источника питания.

Коллектор — часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коллектора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря [1].

Принцип работы коллекторного двигателя

По конструкции статора коллекторный двигатель может быть с постоянными магнитами и с обмотками возбуждения.

Коллекторный двигатель с постоянными магнитами

Схема коллекторного двигателя с постоянными магнитами

Коллекторный двигатель постоянного тока (КДПТ) с постоянными магнитами является наиболее распространенным среди КДПТ. Индуктор этого двигателя включает постоянные магниты, которые создают магнитное поле статора. Коллекторные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (КДПТ ПМ) обычно используются в задачах не требующих больших мощностей. КДПТ ПМ дешевле в производстве, чем коллекторные двигатели с обмотками возбуждения. При этом момент КДПТ ПМ ограничен полем постоянных магнитов статора. КДПТ с постоянными магнитами очень быстро реагирует на изменение напряжения. Благодаря постоянному полю статора легко управлять скоростью двигателя. Недостатком электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами является то, что со временем магниты теряют свои магнитные свойства, в результате чего уменьшается поле статора и снижаются характеристики двигателя.

Коллекторный двигатель с обмотками возбуждения
Двигатели независимого и параллельного возбуждения

В электродвигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения электрически не связана с обмоткой якоря (рисунок выше). Обычно напряжение возбуждения UОВ отличается от напряжения в цепи якоря U. Если же напряжения равны, то обмотку возбуждения подключают параллельно обмотке якоря. Применение в электроприводе двигателя независимого или параллельного возбуждения определяется схемой электропривода. Свойства (характеристики) этих двигателей одинаковы [3].

В двигателях параллельного возбуждения токи обмотки возбуждения (индуктора) и якоря не зависят друг от друга, а полный ток двигателя равен сумме тока обмотки возбуждения и тока якоря. Во время нормальной работы, при увеличении напряжения питания увеличивается полный ток двигателя, что приводит к увеличению полей статора и ротора. С увеличением полного тока двигателя скорость так же увеличивается, а момент уменьшается. При нагружении двигателя ток якоря увеличивается, в результате чего увеличивается поле якоря. При увеличении тока якоря, ток индуктора (обмотки возбуждения) уменьшается, в результате чего уменьшается поле индуктора, что приводит к уменьшению скорости двигателя, и увеличению момента.

Коллекторный электродвигатель параллельного возбуждения имеет механическую характеристику с уменьшающимся моментом на высоких оборотах и высоким, но более постоянным моментом на низких оборотах. Ток в обмотке индуктора и якоря не зависит друг от друга, таким образом, общий ток электродвигателя равен сумме токов индуктора и якоря. Как результат данный тип двигателей имеет отличную характеристику управления скоростью. Коллекторный двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения обычно используется в приложениях, которые требуют мощность больше 3 кВт, в частности в автомобильных приложениях и промышленности. В сравнении с КДПТ ПМ, двигатель параллельного возбуждения не теряет магнитные свойства со временем и является более надежным. Недостатками двигателя параллельного возбуждения являются более высокая себестоимость и возможность выхода двигателя из под контроля, в случае если ток индуктора снизится до нуля, что в свою очередь может привести к поломке двигателя [5].

Двигатель последовательного возбуждения

В электродвигателях последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, при этом ток возбуждения равен току якоря (Iв = Iа), что придает двигателям особые свойства. При небольших нагрузках, когда ток якоря меньше номинального тока (Iа

,

  • где M – момент электродвигателя, Н∙м,
  • сМ – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,
  • Ф – основной магнитный поток, Вб,
  • Ia – ток якоря, А.

С ростом нагрузки магнитная система двигателя насыщается и пропорциональность между током Iа и магнитным потоком Ф нарушается. При значительном насыщении магнитный поток Ф с ростом Iа практически не увеличивается. График зависимости M=f(Ia) в начальной части (когда магнитная система не насыщена) имеет форму параболы, затем при насыщении отклоняется от параболы и в области больших нагрузок переходит в прямую линию [3].

Важно: Недопустимо включать двигатели последовательного возбуждения в сеть в режиме холостого хода (без нагрузки на валу) или с нагрузкой менее 25% от номинальной, так как при малых нагрузках частота вращения якоря резко возрастает, достигая значений, при которых возможно механическое разрушение двигателя, поэтому в приводах с двигателями последовательного возбуждения недопустимо применять ременную передачу, при обрыве которой двигатель переходит в режим холостого хода. Исключение составляют двигатели последовательного возбуждения мощностью до 100—200 Вт, которые могут работать в режиме холостого хода, так как их мощность механических и магнитных потерь при больших частотах вращения соизмерима с номинальной мощностью двигателя.

Способность двигателей последовательного возбуждения развивать большой электромагнитный момент обеспечивает им хорошие пусковые свойства.

Коллекторный двигатель последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах и развивает высокую скорость при отсутствии нагрузки. Данный электромотор идеально подходит для устройств, которым требуется развивать высокий момент (краны и лебедки), так как ток и статора и ротора увеличивается под нагрузкой. В отличии от КДПТ ПМ и двигателей параллельного возбуждения двигатель последовательного возбуждения не имеет точной характеристики контроля скорости, а в случае короткого замыкания обмотки возбуждения он может стать не управляемым.

Двигатель смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения, одна из них включена параллельно обмотке якоря, а вторая последовательно. Соотношение между намагничивающими силами обмоток может быть различным, но обычно одна из обмоток создает большую намагничивающую силу и эта обмотка называется основной, вторая обмотка называется вспомогательной. Обмотки возбуждения могут быть включены согласовано и встречно, и соответственно магнитный поток создается суммой или разностью намагничивающих сил обмоток. Если обмотки включены согласно, то характеристики скорости такого двигателя располагаются между характеристиками скорости двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Встречное включение обмоток применяется, когда необходимо получить неизменную скорость вращения или увеличение скорости вращения с увеличением нагрузки. Таким образом, рабочие характеристики двигателя смешанного возбуждения приближаются к характеристикам двигателя параллельного или последовательного возбуждения, смотря по тому, какая из обмоток возбуждения играет главную роль [4].

Двигатель смешанного возбуждения имеет эксплуатационные характеристики двигателей с параллельным и последовательным возбуждением. Он имеет высокий момент на низких оборотах, так же как двигатель последовательного возбуждения и хороший контроль скорости, как двигатель параллельного возбуждения. Двигатель смешанного возбуждения идеально подходит для устройств автомобилей и промышленности (таких как генераторы). Выход двигателя смешанного возбуждения из под контроля менее вероятен, так как для этого ток параллельной обмотки возбуждения должен уменьшиться до нуля, а последовательная обмотка возбуждения должна быть закорочена.

Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока

Эксплуатационные свойства двигателей постоянного тока определяются их рабочими, электромеханическими и механическими характеристиками, а также регулировочными свойствами.

Механические характеристики коллекторных двигателей постоянного тока

Основные параметры электродвигателя постоянного тока

Постоянная момента

Для коллекторного электродвигателя постоянного тока постоянная момента определяется по формуле:

,

  • где Z - суммарное число проводников,
  • Ф – магнитный поток, Вб [1]
Смотрите также

Коллекторный двигатель: виды, принцип работы, схемы

В бытовом электрооборудовании, где используются электродвигатели, как правило, устанавливаются электромашины с механической коммутацией. Такой тип двигателей называют коллекторными (далее КД). Предлагаем рассмотреть различные виды таких устройств, их принцип действия и конструктивные особенности. Мы также расскажем о достоинствах и недостатках каждого из них, приведем примеры сферы применения.

Что такое коллекторный двигатель?

Под таким определением подразумевается электромашина, преобразовывающая электроэнергию в механическую, и наоборот. Конструкция устройства предполагает наличие хотя бы одной обмотки подсоединенной к коллектору (см. рис. 1).

Рисунок 1. Коллектор на роторе электродвигателя (отмечен красным)

В КД данный элемент конструкции используется для переключения обмоток и в качестве датчика, позволяющего определить положение якоря (ротора).

Виды КД

Классифицировать данные устройства принято по типу питания, в зависимости от этого различают две группы КД:

  1. Постоянного тока. Такие машины отличаются высоким пусковым моментом, плавным управлением частоты вращения и относительно простой конструкцией.
  2. Универсальные. Могут работать как от постоянного, так и переменного источника электроэнергии. Отличаются компактными размерами, невысокой стоимостью и простотой управления.

Первые, делятся на два подвида, в зависимости от организации индуктора он может быть на постоянных магнитах или специальных катушках возбуждения. Они служат для создания магнитного потока, необходимого для образования вращательного момента. КД, где используются катушки возбуждения, различают по типам обмоток, они могут быть:

  • независимыми;
  • параллельными;
  • последовательными;
  • смешанными.

Разобравшись с видами, рассмотрим каждый из них.

КД универсального типа

На рисунке ниже представлен внешний вид электромашины данного типа и ее основные элементы конструкции. Данное исполнение характерно практически для всех КД.

Конструкция универсального коллекторного двигателя

Обозначения:

  • А – механический коммутатор, его также называют коллектором, его функции были описаны выше.
  • В – щеткодержатели, служат для крепления щеток (как правило, из графита), через которые напряжение поступает на обмотки якоря.
  • С – Сердечник статора (набирается из пластин, материалом для которых служит электротехническая сталь).
  • D – Обмотки статора, данный узел относится к системе возбуждения (индуктору).
  • Е – Вал якоря.

У устройств данного типа, возбуждение может быть последовательным и параллельным, но поскольку последний вариант сейчас не производят, мы его не будем рассматривать. Что касается универсальных КД последовательного возбуждения, то типовая схема таких электромашин представлена ниже.

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный КД может работать от переменного напряжения благодаря тому, что когда происходит смена полярности, ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление. В результате этого вращательный момент не изменяет своего направления.

Особенности и область применения универсальных КД

Основные недостатки данного устройства проявляются при его подключении к источникам переменного напряжения, что отражается в следующем:

  • снижение КПД;
  • повышенное искрообразование в щеточно-коллекторном узле, и как следствие, его быстрый износ.

Ранее КД широко применялись, во многих бытовых электроприборах (инструмент, стиральные машины, пылесосы и т.д.). На текущий момент производители практически престали использовать данный тип двигателей отдав предпочтение безколлекторным электромашинам.

Теперь рассмотрим коллекторные электромашины, работающие от источников постоянного напряжения.

КД с индуктором на постоянных магнитах

Конструктивно такие электромашины отличаются от универсальных тем, что вместо катушек возбуждения используются постоянные магниты.

Конструкция коллекторного двигателя на постоянных магнитах и его схема

Этот вид КД получил наибольшее распространение по сравнению с другими электромашинами данного типа. Это объясняется невысокой стоимостью вследствие простоты конструкции, простым управлением скорости вращения (зависит от напряжения) и изменением его направления (достаточно изменить полярность). Мощность двигателя напрямую зависит от напряженности поля, создаваемого постоянными магнитами, что вносит определенные ограничения.

Основная сфера применения – маломощные приводы для различного оборудования, часто используется в детских игрушках.

КД на постоянных магнитах с игрушки времен СССР

К числу преимуществ можно отнести следующие качества:

  • высокий момент силы даже на низкой частоте оборотов;
  • динамичность управления;
  • низкая стоимость.

Основные недостатки:

  • малая мощность;
  • потеря магнитами своих свойств от перегрева или с течением времени.

Для устранения одного из основных недостатков данных устройств (старения магнитов) в системе возбуждения используются специальные обмотки, перейдем к рассмотрению таких КД.

Независимые и параллельные катушки возбуждения

Первые получили такое название вследствие того, что обмотки индуктора и якоря не подключаются друг к другу и запитываются отдельно (см. А на рис. 6).

Рисунок 6. Схемы КД с независимой (А) и параллельной (В) обмоткой возбуждения

Особенность такого подключения заключается в том, что питание U и UK должны отличаться, в противном случае н возникнет момент силы. Если невозможно организовать такие условия, то катушки якоря и индуктора подключается параллельно (см. В на рис. 6). Оба вида КД обладают одинаковыми характеристиками, мы сочли возможным объединить их в одном разделе.

Момент силы у таких электромашин высокий при низкой частоте вращения и уменьшается при ее увеличении. Характерно, что токи якоря и катушки независимы, а общий ток является суммой токов, проходящих через эти обмотки. В результат этого, при падении тока катушки возбуждения до 0, КД с большой вероятностью выйдет из строя.

Сфера применения таких устройств – силовые установки с мощностью от 3 кВт.

Положительные черты:

  • отсутствие постоянных магнитов снимает проблему их выхода из строя с течением времени;
  • высокий момент силы на низкой частоте вращения;
  • простое и динамичное управление.

Минусы:

  • стоимость выше, чем у устройств на постоянных магнитах;
  • недопустимость падения тока ниже порогового значения на катушке возбуждения, поскольку это приведет к поломке.
Последовательная катушка возбуждения

Схема такого КД представлена на рисунке ниже.

Схема КД с последовательным возбуждением

Поскольку обмотки включены последовательно, то ток в них будет равным. В результате этого, когда ток в обмотке статора становится меньше, чем номинальный (это происходит при небольшой нагрузке), уменьшается мощность магнитного потока. Соответственно, когда нагрузка увеличивается, пропорционально увеличивается мощность потока, вплоть до полного насыщения магнитной системы, после чего эта зависимость нарушается. То есть, в дальнейшем рост тока в обмотке катушки якоря не приводит к увеличению магнитного потока.

Указанная выше особенность проявляется в том, что КД данного типа непозволительно запускать при нагрузке на четверть меньше номинальной. Это может привести к тому, что ротор электромашины резко увеличит частоту вращения, то есть, двигатель пойдет «в разнос». Соответственно, такая особенность вносит ограничения на сферу применения, например, в механизмах с ременной передачей. Это связано с тем, что при ее обрыве электромашина начинает работать в холостом режиме.

Указанная особенность не распространяется на устройства, чья мощность менее 200 Вт, для них допустимы падения нагрузки вплоть до холостого режима работы.

Преимущества КД с последовательной катушкой, такие же, как у предыдущей модели, за исключением простоты и динамичности управления. Что касается минусов, то к ним следует отнести:

  • высокую стоимость в сравнении с аналогами на постоянных магнитах;
  • низкий уровень момента силы при высокой частоте оборотов;
  • поскольку обмотки статора и возбуждения подключены последовательно, возникают проблемы с управлением скоростью вращения;
  • работа без нагрузки приводит к поломке КД.
Смешанные катушки возбуждения

Как видно из схемы, представленной на рисунке ниже, индуктор на КД данного типа обладает двумя катушками, подключенных последовательно и параллельно обмотке ротора.

Схема КД со смешанными катушками возбуждения

Как правило, одна из катушек обладает большей намагничивающей силой, поэтому она считается, как основная, соответственно, вторая – дополнительная (вспомогательная). Допускается встречное и согласованное включение катушек, в зависимости от этого интенсивность магнитного потока соответствует разности или сумме магнитных сил каждой обмотки.

При встречном включении характеристики КД становятся близкими к соответствующим показателям электромашин с последовательным или параллельным возбуждением (в зависимости от того, какая из катушек является основной). То есть, такое включение актуально, если необходимо получить результат в виде неизменной частоты оборотов или их увеличению при возрастании нагрузки.

Согласованное включение приводит к тому, что характеристики КД будут соответствовать среднему значению показателями электромашин с параллельными и последовательными катушками возбуждения.

Единственный недостаток такой конструкции – самая высокая стоимость в сравнении с другими типами КД. Цена оправдывается благодаря следующими положительными качествами:

  • не устаревают магниты, за отсутствием таковых;
  • малая вероятность выхода из строя при нештатных режимах работы;
  • высокий момент силы на низкой частоте вращения;
  • простое и динамичное управление.

Коллекторный двигатель: Устройство, виды и принцип работы

Большое количество оборудования имеет силовые установки, работающие от электрической сети питания. Коллекторный двигатель это силовая установка, преобразующая  электрическую энергию в физическую силу. Отличие коллекторного двигателя от бесколлекторного состоит в наличии коллекторно-щеточного узла.

Виды коллекторных двигателей

В зависимости от источника тока, к которому подключается мотор, коллекторные установки делят на два вида:

  • Работающий от источника постоянного тока. Используются в автомобилях, самоходной технике, детских игрушках и т.д. Отличаются простотой конструкции. Подключаются только к источнику постоянного тока;
  • Универсальный коллекторный двигатель. Работает как от постоянного, так и от переменного тока. Применяется в бытовых электрических приборах.

СПРАВКА: Универсальный коллекторный силовой агрегат  отличается простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами. Благодаря этому может быть использован в качестве силовой установки ручного инструмента.

В зависимости от максимальной мощности силовые установки делятся на три типа:

  1. Небольшой мощности. Используются в детских игрушках, аудио – видеотехнике и т.д. Напряжение питания таких установок составляет от 1.5 до 9 Вольт. Оси якоря устанавливаются на специализированные втулки. Они играют роль подшипников скольжения. Токопроводящие щетки выполнены в виде двух пластин;
  2. Средней мощности. Якорь устанавливается на втулках или подшипниках. Применяются на автомобильной и самоходной технике. Напряжение питания составляет от 12 до 24 вольта;
  3. Высокой мощности. Отличаются высокими показателями мощности и наличием электрических магнитов.

Устройство коллекторного двигателя

Для того чтобы понять как работает коллекторный двигатель, необходимо разобраться в его конструкции. Независимо от вида силового агрегата он состоит из следующих основных элементов:

  • Якорь. Состоит из металлического вала,  на который установлены обмотки. Вал устанавливается на подшипниках скольжения или качения в корпусе мотора. Якорь является движущейся частью мотора, которая передаёт крутящий момент к необходимому оборудованию;
  • Коммутатор (коллектор). Необходим для определения положения якоря. Располагается на роторе. Выполнен в виде медных контактов трапециевидного сечения;

  • Щётки. Изготовлены из графита. Щетки используются для подачи напряжения к обмоткам ротора;
  • Держатели щёток. Изготавливаются из металла или пластика. Держатели щёток устанавливаются на корпус мотора при помощи не проводящих ток прокладок. Такая конструкция исключает  подачу напряжения на корпус мотора;

ВАЖНО: Щётки или держатели оснащаются пружинами. Они необходимы для прижимания щетки к коллектору во время работы силовой установки.

  • Подшипники. На небольших моторах используются пластиковые или металлические втулки. Мотор оборудован двумя подшипниками. Они необходимы для нормального вращения вала якоря;
  • Сердечник статора. Изготавливается из большого количества металлических пластин;
  • Обмотки. Необходимы для создания магнитного поля.

Принцип работы коллекторного двигателя

Коллекторный двигатель переменного тока 220 Вольт и мотор постоянного тока, преобразуют электрическую энергию в физическую силу. Создание физической силы осуществляется путём раскручивания якоря, установленного на двух подшипниках в корпусе мотора.

Ротор и статор силового агрегата имеют обмотки. Они изготовлены из провода. Во избежание замыкание витков обмотки между собой провод выполнен в изолирующей оболочке. Напряжение подается на обмотку статора при помощи провода.

Якорь коллекторного мотора подвижный. Для передачи напряжения на обмотку якоря используется коллектор.

Он выполнен в виде медных контактов. На них передаётся напряжение через графитовые щетки. Такая конструкция позволяет передавать напряжение на обмотку якоря независимо от скорости его вращения.

При прохождении электрического тока через обмотки возникает магнитное поле. Обмотка якоря имеет магнитное поле противоположной полярности полю обмотки статора. Под воздействием электромагнитных полей разной полярности якорь двигателя начинает вращаться.

ВНИМАНИЕ: Коллекторный двигатель может быть использован в качестве генератора постоянного тока.

Варианты обмоток возбуждения

Подключить коллекторный двигатель постоянного тока можно несколькими способами. Возбуждение мотора зависит от способа подключения обмоток.

  • Независимое подключение. Обмотки мотора постоянного тока подключаются отдельно. Для подключения используется два источника постоянного тока. Обмотка статора оснащается реостатом. Он необходим для установки необходимой частоты вращения ротора. Обмотка  ротора оборудуется пусковым реостатом. Он нужен для контроля над силой тока в обмотке ротора при запуске силовой установки;
  • Параллельное подключение. Питание обмоток якоря и статора осуществляется от одного и того же источника питания. Обмотки оснащены регуляторами;
  • Последовательно-соединенное. Электродвигатель такой конструкции имеет обмотку статора, последовательно подключенную с обмоткой якоря. Ротор может быть оснащен регулятором, необходимым для ограничения силы тока при запуске. Статор оснащается реостатом, регулирующим в частоту вращения вала.
Читайте также:  Двигатель ГАЗ 53 - Технические характеристики и описание

ВАЖНО: Использование коллекторного мотора с последовательным подключением без нагрузки, может привести  к выходу его из строя.

  • Смешанное возбуждение. Данная конструкция использует две катушки подключенные параллельно, и последовательно одновременно.

Преимущества и недостатки коллекторного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока или аналогичный работающий от источника постоянного тока имеют плюсы и минусы.

Плюсы

  1. Однофазный мотор коллекторного типа ( универсальный), можно подключить к любой сети питания. Такая конструкция позволяет использовать мотор от источника питания переменного тока, без использования выпрямителей;
  2. В отличие от бесколлекторных двигателей, модели с коллекторами имеют небольшие размеры. Это позволяет использовать силовые установки  для монтажа на электрический инструмент, детские игрушки, и т.п;
  3. Небольшая сила тока при запуске. Позволяет использовать моторы от бытовой сети питания;
  4. Простота регулировки вращения вала ротора. Для управления оборотами применяется реостат. При выходе из строя регулятора, мотор останется работоспособным;

Недостатки

  1. Необходимость регулярного обслуживания. Графитовые щетки при длительной работе стираются. Необходимо вовремя менять щетки на новые. Нарушение этого правила может привести к выходу из строя коллектора;
  2. Отсутствие стабильности показателей мощности. При изменении нагрузки на якорь показатели мощности силового агрегата могут изменяться.

Возможные поломки и способы их ремонта

В результате работы коллекторного двигателя могут возникнуть неисправности. Большинство из них самостоятельно сможет устранить человек не имеющий специализированных технических знаний и оборудования. Ниже представлены наиболее часто возникающие неисправности.

Повышенный шум при работе узла. Сильный уровень шума при работе мотора может свидетельствовать о выходе из строя подшипников, на которые установлен якорь.

При выходе из строя подшипников качения необходимо заменить изношенные детали новыми.

Износ щёток. Критическая изношенность щёток сопровождается повышенным уровнем шума при работе. Несвоевременная замена может привести к поломке коллектора. При возникновении неисправности необходимо заменить графитовые щётки. При выборе щёток необходимо обратить внимание на их толщину. Новые детали не должны застревать в держателях.

Читайте также:  Двигатель Субару: Модели и характеристики

Отсутствие вращения якоря при подключении мотора к сети питания. Отсутствие вращения может возникнуть в результате обрыва цепи питания. Обрыв может произойти в результате поломки пружины прижимающей щётку к коллектору или при обрыве провода. При поломке пружины необходимо заменить ее новой деталью. При обрыве провода необходимо восстановить его целостность.

Отсутствие вращения ротора может возникнуть в результате выхода из строя предохранителя. Для восстановления работоспособности необходимо установить новый предохранитель. Перед установкой предохранителя необходимо определить причину, по которой старое устройство вышло из строя. После устранения причины можно установить предохранитель и провести испытание двигателя.

Отсутствие регулировки вращения вала якоря. После запуска агрегат работает на максимальных оборотах. Такая неисправность возникает в результате поломки реостата. Для восстановления работоспособности двигателя необходимо заменить регулятор.

Медленное вращение ротора. Снижение частоты вращения вала может возникнуть в результате низкого напряжения в сети питания. Необходимо проверить напряжение. Снижение оборотов якоря может быть спровоцировано высокой нагрузкой. Необходимо снизить нагрузку на якорь.

Из вышеперечисленного следует, что коллекторный мотор  преобразовывает электрическую энергию в физическую силу. Для передачи напряжения к обмоткам якоря используются щётки. Моторы отличаются простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами.

Коллекторный электродвигатель: достоинства, недостатки, область применения

Мы часто встречаемся с электродвигателями. Они обеспечивают работу бытовой и строительной техники, являются составной частью производственного оборудования. Немалая часть устройств имеет в составе коллекторный двигатель. Это один из простых и недорогих движков, который имеет хорошие характеристики. Именно этим, да ещё невысокой ценой, обусловлена его популярность. 

Что такое коллекторный двигатель и его особенности

Коллектором называют часть двигателя, контактирующую со щётками. Этот узел обеспечивает передачу электроэнергии в рабочую часть агрегата. Коллекторным называется двигатель, у которого хотя бы одна обмотка ротора соединена со щётками и коллектором. Коллекторные электродвигатели бывают:

  • постоянного тока;
  • переменного тока;
  • универсальные.

Коллекторный двигатель может быть постоянного и переменного тока. Есть универсальные модели, которые могут работать от источника напряжения любого типа

Последние универсальные, работают как от постоянного, так и от переменного тока. Они сохраняют популярность, даже несмотря на то, что наличие щёток отрицательный момент, так как щётки стираются и искрят. За этим узлом требуется постоянное наблюдение, техническое обслуживание. К плюсам коллекторных двигателей относят возможность плавной регулировки скорости в широких пределах, невысокую стоимость.

Как и другие электромоторы, коллекторный состоит из статора и ротора (часто называют «якорь»). Его отличительной чертой является наличие на валу коллекторного узла, через который на машину передаётся электропитание. Устройство коллекторных моторов постоянного и переменного тока похожи, но имеют определённые отличия, потому рассмотрим подробнее их по отдельности.

Общее устройство коллекторных двигателей

Как и любой электродвигатель, коллекторный преобразует электрическую энергию в механическую. Он состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора. В статоре располагаются обмотки возбуждения, ротор отвечает за передачу возникающей механической энергии. Одна из составляющих частей ротора – вал. С одной стороны, на валу размещён коллекторный узел, с помощью которого на обмотки ротора передаётся электрическая энергия.

Коллекторный двигатель: устройство

Статор состоит из корпуса, который защищает компоненты мотора от повреждений. Сверху и снизу корпуса крепятся магнитные полюса. Они необходимы для поддержания магнитного потока между статором и ротором.

Ротор коллекторного двигателя

Ротор коллекторного двигателя состоит из вала, на который насаживается сборный магнитопровод. С одной стороны, на вал крепится коллекторный узел, с другой, лопасти вентилятора. Для обеспечения лёгкого вращения и для фиксации в корпусе на вал с двух сторон надеваются подшипники. Для нормальной работы электродвигателя, необходимо чтобы ротор был отлично сбалансирован. Потому к изготовлению этой части подходят особенно скрупулёзно.

Подвижная (вращающаяся) часть

Роторная обмотка

Сердечник ротора собирается из металлических пластин, отштампованных из магнитного металла. Толщина пластин 0,35-0,5 мм, каждая из них залита слоем диэлектрического лака, для избавления от паразитных токов. Пластины по внешнему краю имеют пазы, в которые затем укладываются витки медной проволоки. Эти пластины насаживаются на вал и закрепляются на нём, собирается пакет требуемого размера. Эта система является магнитопроводом.

Так выглядит ротор коллекторного двигателя

В пазы магнитопровода укладывается витки медного обмоточного провода. Выходы обмоток выводятся на коллекторный узел, где и происходит их переключение.

Как устроен коллекторный узел и как он работает

Коллекторный узел стоит рассмотреть подробнее. Иначе понять, как вращается ротор, сложно. Коллектор имеет цилиндрическую форму и набран из медных пластин (иногда называют ламелями), которые изолированы друг от друга слюдяными или текстолитовыми прокладками. Нет электрического контакта и с осью вала, к которому  он крепится.

Коллектор имеет вид цилиндра, который набран из медных пластин. Пластины сделаны в виде секторов, разделены диэлектрическими прокладками

Получается, коллектор собран из медных секторов и без обмотки электрически друг с другом не связанных. К каждой пластине коллектора крепится вывод одной рамки обмотки ротора. К плоскости двух противоположных рамок коллектора прижимается две щетки. Они плотно прилегают к поверхности медной пластины коллектора, что даёт хороший контакт. На эти щётки подаётся потенциал, который и передаётся в тот виток обмотки ротора, который подключён к этим пластинам.

К парным пластинам коллектора прижимаются графитовые щетки

Так как ротор с некоторой скоростью вращается, одна пара пластин сменяется другой. Таким образом, напряжение передаётся на все обмотки ротора. При этом возникающие друг за другом поля поддерживают вращение ротора, «проталкивая» его в нужном направлении.

Принцип работы

Вот теперь, после того как рассмотрели устройство ротора, можно поговорить о том, как работает коллекторный двигатель. Собственно, принцип действия не отличается от других моторов, ротор начинает вращаться в магнитном поле благодаря наведенным на нём токам. Но как именно и почему эти тока наводятся? Для понимания надо вспомнить, как возникает электродвижущая сила в постоянном магнитном поле. Если в поле постоянного магнита ввести прямоугольную рамку, под действием возникающего в ней тока она начинает вращение. Направление вращения определяется по правилу буравчика. Для постоянного поля оно гласит так, если ввести правую руку в поле так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, вытянутые пальцы укажут направление движения.

Иллюстрация к пояснению принципа работы коллекторного двигателя постоянного тока

Если посмотреть на устройство ротора, то видим, что каждая обмотка представляет собой такую рамку. Только состоит она не из одного провода, а из нескольких, но сути это не меняет. При помощи коллекторного узла, в какой-то момент времени, обмотка подключается к питанию, по ней протекает ток и вокруг проводника возникает магнитное поле. Оно взаимодействует с полем статора. В зависимости от типа, стоят там постоянные магниты или тоже протекает постоянный ток в обмотках, генерируя на полюсах собственное магнитное поле. Поля ротора и статора рассчитаны так, что при взаимодействии они «проталкивают» ротор в нужном направлении. Вот, коротко и без особых подробностей описание работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Обмотки на роторе подключаются к пластинам коллектора. Когда с пластинами контактируют щетки, получаем замкнутый контур, по которому течет ток

Если немного вдуматься, можно понять, почему коллекторный двигатель позволяет легко и плавно регулировать скорость. Чем больше напряжение подается на обмотки ротора, тем более мощное поле генерирует статор, тем сильнее их взаимодействие и быстрее крутится ротор, так как его толкают с большей силой. Если напряжение уменьшить, взаимодействие меньше, результирующая скорость вращения тоже. Так что все что нужно регулировать напряжение, а это может даже простой потенциометр (переменное сопротивление).

Достоинства и недостатки

Как водится, начнём с перечисления плюсов. Достоинства коллекторных электромоторов такие:

  • Простое устройство.
  • Высокая скорость до 10 000 об/мин.
  • Хороший крутящий момент даже на малых оборотах.
  • Невысокая стоимость.
  • Возможность регулировать скорость в широких пределах.
  • Невысокие пусковые токи и нагрузки.

Схема коллекторного двигателя

Неплохие качества, но есть и недостатки, причём они не менее серьёзные. Минусы коллекторных электродвигателей такие:

  • Высокий уровень шумов при работе. Особенно на высоких скоростях. Щетки трутся о коллектор, дополнительно создавая шумы.
  • Искрение щёток, их износ.
  • Необходимость частого обслуживания коллекторного узла.
  • Нестабильность показателей при изменении нагрузки.
  • Высокая частота отказов из-за наличия коллектора и щёток, малый срок службы этого узла.

В целом, коллекторный двигатель неплохой выбор, иначе его не ставили бы на бытовой технике. Справедливости ради стоит сказать, что при нормальном качестве исполнения, работают такие двигатели годами. Могут и 10-15 лет проработать без проблем.

Коллекторный двигатель постоянного тока с магнитами

В коллекторных двигателях постоянного тока постоянное магнитное поле обеспечивают:

  • постоянные магниты;
  • обмотки возбуждения.

Магниты и обмотки располагаются на корпусе статора, и чаще всего, вверху и внизу. Если говорить о маломощных моторах, то более популярны коллекторные двигатели с постоянными магнитами. Они проще в производстве, дешевле, быстро реагируют на изменение напряжения, что позволяет плавно регулировать скорость. Недостаток моторов с постоянными магнитами является их невысокая мощность, а еще то, что со временем или при перегреве магниты теряют свои свойства и это приводит к ухудшению характеристик двигателя.

Устройство коллекторного двигателя постоянного тока

Такие моторы имеют небольшую мощность, от единиц до сотен Ватт. Они используются в технике, для которой важна плавная регулировка скоростей. Это обычно детские игрушки, некоторые виды бытовой техники (в основном вентиляторы). Недостатком коллекторного мотора с магнитами является постепенная потеря мощности, магниты со временем становятся слабее, и без того небольшая мощность падает. Но в последнее время появились новые магнитные сплавы с большой магнитной силой, позволяющие создавать двигатели с большой мощностью.

С обмотками возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока с обмотками возбуждения нашли более широкое применение. От двигателей этого типа работает аккумуляторный электроинструмент: болгарки, дрели, шуруповерты т.д. Обмотки возбуждения делают из изолированного медного провода (в лаковой оболочке). В качестве основы используются канавки в полюсных наконечниках. На них как на основу наматываются обмотки.

Коллекторный двигатель с системой обмоточного возбуждения

Если посмотреть на устройство коллекторного двигателя, мы видим два несвязанных между собой устройства, ротор и обмотки возбуждения. От способа их подключения зависят характеристики и свойства двигателя. Различают четыре способа соединения ротора и обмоток возбуждения. Эти способы называют способами возбуждения. Вот они:

  • Независимое. Возможно только если напряжения на обмотке возбуждения и на якоре неравны (бывает очень редко). Если они равны, используется схема параллельного возбуждения.
  • Параллельное. Хорошо регулируется скорость, стабильная работа на низких оборотах, постоянные характеристики, независимы от времени. К недостаткам подключения этого типа относится нестабильность двигателя при падении тока индуктора ниже нуля.
  • Последовательное. При таком подключении нельзя включать двигатель с нагрузкой на валу ниже 25% от номинальной. При отсутствии нагрузки скорость вращения сильно возрастает, что может разрушить двигатель. Потому с ременной передачей такой тип подключения не используют, при обрыве ремня мотор разрушается. Схема последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах, но не слишком хорошо работает на высоких, управлять скоростью сложно.
  • Смешанное. Считается одним из лучших. Хорошо управляется, имеет высокий крутящий момент на низких оборотах, редко выходит из-под контроля. Из недостатков самая высокая цена по сравнению с другими типами.

Способы подключения обмоток возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока могут иметь КПД от 8-10% до 85-88%. Зависит от типа подключения. Но высокопродуктивные отличаются высокими оборотами (тысячи оборотов в минуту, реже сотни) и низким моментом, так что они идеальны для вентиляторов. Для любой другой техники используют низкооборотистые модели с малым КПД, либо к продуктивным моделям добавляют редуктор, другого решения пока не нашли.

Универсальные коллекторные двигатели

Несмотря на то, что коллекторный узел можно назвать самым слабым местом электродвигателя, подобные модели нашли широкое применение. Все благодаря невысокой цене и легкости управления скоростью. Коллекторные двигатели переменного тока стоят практически в любой бытовой технике, как крупной, так и мелкой. Миксеры, блендеры, кофемолки, строительные фены, даже стиральные машины (привод барабана).

Универсальный коллекторный двигатель работает от постоянного и переменного напряжения

По строению универсальные коллекторные двигатели не отличаются от моделей постоянного тока с обмотками возбуждения. Разница, безусловно есть, но она не в устройстве, а в деталях:

  • Схема возбуждения всегда последовательная.
  • Магнитные системы ротора и статора для компенсации магнитных потерь делают шихтованного типа (единая система без сплошных разрезов).
  • Обмотка возбуждения состоит из нескольких секций. Это необходимо, чтобы режимы работы на постоянном и переменном напряжении были схожи.

Работа коллекторных электродвигателей универсального типа основана на том, что если одновременно (или почти одновременно) поменять полярность питания на обмотках статора и ротора, направление результирующего момента останется тем же. При последовательной схеме возбуждения полярность меняется с очень небольшой задержкой. Так что направление вращения ротора остается тем же.

Достоинства и недостатки

Хотя универсальные коллекторные двигатели активно используются, они имеют серьёзные недостатки:

  • Более низкий КПД при работе на переменном токе (если сравнивать с работой на постоянном такого же напряжения).
  • Сильное искрение коллекторного узла на переменном токе.
  • Создают радиопомехи.
  • Повышенный уровень шума при работе.

Во многих моделях строительной техники

Но все эти недостатки нивелируются тем, что при частоте питающего напряжения в 50 Гц они могут вращаться со скоростью 9000-10000 об/мин. По сравнению с синхронными и асинхронными двигателями это очень много, максимальная их скорость — 3000 об/мин. Именно это обусловило использование этого типа моторов в бытовой технике. Но постепенно они заменяются современными бесщеточными двигателями. С развитием полупроводников их производство и управление становится всё более дешёвым и простым.

Как впускной коллектор влияет на ваш двигатель?

Утечки во впускном коллекторе не очень распространены, но они случаются. Вы могли бы подумать, что в результате утечки во впускном коллекторе будет выходить воздух и меньше воздуха попадет в цилиндры вашего автомобиля. На самом деле происходит прямо противоположное. Поскольку давление воздуха внутри коллектора ниже, чем в атмосферном воздухе, окружающем двигатель, коллектор фактически будет всасывать дополнительный воздух через утечку. Это приведет к попаданию слишком большого количества воздуха в цилиндры и уменьшит количество бензина, которое может быть вдавлено вместе с ним, что приведет к менее эффективному сгоранию.Помните, что каждый раз, когда один из этих небольших взрывов происходит внутри одного из цилиндров вашего автомобиля, он поворачивает коленчатый вал. Поэтому, если для процесса сгорания слишком много воздуха и недостаточно бензина, взрывы станут слабее, и вашему двигателю придется больше работать, чтобы повернуть коленчатый вал. Так что, если вы заметили, что ваша машина реагирует все более вяло каждый раз, когда вы нажимаете на педаль акселератора, причиной может быть утечка во впускном коллекторе.

Но есть много других возможных причин медленного разгона автомобиля.Так как же узнать, вызвано ли нежелание вашего автомобиля ускоряться, когда вы ему говорите, негерметичный впускной коллектор? Один из способов - просто слушать свой двигатель. Возможно, ваша машина пытается сказать вам, что у нее есть проблема, поэтому сделайте паузу и постарайтесь понять, о чем она вам говорит. Фактически, вам буквально нужно сделать паузу, потому что обычно вы можете услышать проблему только тогда, когда двигатель работает на холостом ходу. То, что вы услышите, можно описать по-разному, как шипение, свист, сосание, глотание или даже хлюпанье.Автомобиль также может казаться грубым на холостом ходу, а двигатель может даже полностью заглохнуть на малых оборотах. Или, когда вы выключаете зажигание автомобиля, он может продолжать работать некоторое время дольше, чем следовало бы. Все это может быть признаком утечки во впускном коллекторе. Некоторые специалисты даже предлагают распылить небольшое количество стартерной жидкости на уплотнения впускного коллектора при работе двигателя на холостом ходу. Если двигатель каким-либо образом отреагирует на это - например, кратковременно увеличив скорость, - жидкость будет просачиваться через утечки.Все эти признаки указывают на то, что вам следует посетить местного автомеханика для окончательной проверки на утечки.

Есть второй способ протечки во впускных коллекторах. В некоторых моделях автомобилей впускной коллектор имеет двойное назначение как канал для охлаждающей жидкости. Если утечка находится в уплотнении охлаждающей жидкости, вы можете начать замечать потерю охлаждающей жидкости и отдельные лужи охлаждающей жидкости под автомобилем после того, как он простоял в одном месте в течение нескольких минут. Еще раз, это знак того, что вы должны показать свою машину кому-нибудь в вашем любимом автомагазине.

Первоначально опубликовано: 1 мая 2012 г.

Запчасть для автомобиля | Что такое впускной коллектор в автомобиле и для чего он нужен?

Чтобы ваша машина могла двигаться, ей, помимо прочего, необходимо не только топливо, но и кислород. Эти ингредиенты питают двигатель, чтобы запустить сложный процесс, называемый внутренним сгоранием или циклом сгорания.

Не вдаваясь в подробности цикла сгорания, мы понимаем, что это процесс, вызывающий серию взрывов в камере сгорания двигателя.Эти взрывы отвечают за вращение коленчатого вала и обеспечение механической силы, необходимой для движения автомобиля.

В этой статье мы рассмотрим впускной коллектор и увидим, как и где он фигурирует в только что описанном процессе.

Кислород, необходимый двигателю автомобиля, поступает из окружающего воздуха. Кислород составляет примерно 20% воздуха, которым мы дышим, и функция системы впуска воздуха состоит в том, чтобы «всасывать» и направлять воздух через впускной коллектор в камеру сгорания, чтобы обеспечить правильное внутреннее сгорание.

Что такое впускной коллектор?

Рассмотрим подробнее эту серию ламп. Впускной коллектор (он же впускной коллектор), который является последней остановкой воздуха перед входом в головки цилиндров, расположен на двигателе. Он состоит из формованных пластиковых или металлических трубок, которые равномерно разделяют воздух для обеспечения надлежащего смешивания с топливом. Его работа имеет решающее значение для эффективного и равномерного распределения воздуха в цилиндрах.

Перед тем, как воздух попадет в камеру сгорания и когда он пройдет через впускной коллектор, различные датчики исследуют его температуру, давление и состав.Анализ этих факторов - это работа датчиков, в то время как контроль количества воздуха, поступающего в двигатель, является функцией корпуса дроссельной заслонки. Впускной коллектор работает в гармонии со всеми этими автозапчастями. Вместе они обеспечивают надлежащее соотношение воздух-топливо перед тем, как распределительный вал открывает клапаны цилиндра для сгорания.

Что делает впускной коллектор?

Впускной коллектор состоит из двух компонентов: статического давления и направляющих.Камера статического давления - это большая полость в верхней части впускного коллектора, а бегунки - это маленькие трубки, идущие к цилиндрам. Впускной коллектор также удерживает дроссельные заслонки и имеет несколько отдельных секций в больших двигателях. Вот его функции:

1. Действует как канал, снабжающий камеру сгорания воздухом

Глядя на картину в целом, давайте посмотрим, как воздух снаружи попадает во впускной коллектор.

Система забора воздуха всасывает воздух вокруг автомобиля.Воздух проходит через воздушный фильтр, проходит через воздухозаборник и достигает корпуса дроссельной заслонки. Дроссельная заслонка действует как часовой, регулирующий поток воздуха, который может проходить через него. Оттуда сквозной воздух попадает в камеру статического давления, проходит через направляющие и попадает в головку блока цилиндров.

2. Обеспечивает турбулентность, необходимую для повышения топливной экономичности

Хотя кажется, что перенос воздуха (или топливовоздушной смеси в карбюраторных двигателях) из одного места в другое - это все, что делает впускной коллектор, это не так.Конструкция впускного коллектора требует точной инженерии.

Шероховатая поверхность на впуске создает кратковременную турбулентность, которая способствует более эффективному сжиганию топлива. Это не только способствует экономии топлива, но и снижает детонацию в двигателе.

3. Способствует объемному КПД

Ширина впускных отверстий и то, как конусность контуров вместе влияет на объемный КПД двигателя (VE). Более высокий VE означает, что в цилиндре доступно больше воздуха, что приводит к увеличению крутящего момента двигателя.Другими словами, крутящий момент максимален, когда VE максимален.

Как правило, конструкция впускного коллектора зависит от частоты вращения двигателя и грузоподъемности. Стоит отметить, что путь воздуха к головке блока цилиндров увеличивает или снижает КПД двигателя и общую производительность.

Мы опубликуем более подробную статью, чтобы объяснить концепции турбулентности и объемной эффективности в транспортных средствах. А пока мы надеемся, что вы получили практические знания о том, как впускной коллектор влияет на работу двигателя.

Проблемы с впускным коллектором, о которых вы должны знать

Как и в любой другой части вашего автомобиля, проблемы с впускным коллектором могут снизить производительность двигателя вашего автомобиля.

1. Трещины

Трещины в прокладке впускного коллектора могут привести к утечкам и возникновению чрезмерно сжатого воздуха.

2. Утечки вакуума, охлаждающей жидкости или масла

Утечки вакуума, охлаждающей жидкости или масла могут нарушить правильное функционирование впускного коллектора.В основном, индикатор Check Engine загорается, если есть проблема во впускном коллекторе.

3. Накопление углерода

Накопление углерода во впускном коллекторе ограничивает поток воздуха и может вызвать потерю мощности, неэффективность использования топлива и пропуски зажигания. Двигатели с турбонаддувом более подвержены этой проблеме.

Если вы заметили, что происходит что-либо из этого, немедленно займитесь осмотром, ремонтом или заменой впускного коллектора или его прокладки. Всегда покупайте запасные части у надежного продавца запчастей и выбирайте тот, который соответствует марке и модели вашего автомобиля.

Пока вы это делаете, посетите Carpart.com.au. Это более быстрый и простой способ купить автозапчасти . Вы можете отправлять запросы на автомобильные запчасти на эту онлайн-платформу или искать в разделе объявлений вторичный рынок, оригинальные, подержанные или новые автозапчасти.

Впускной коллектор: какова его роль в двигателе? Узнать больше:

Система впуска двигателя и впускной коллектор

Система впуска - одна из важнейших систем двигателя. Он касается таких характеристик автомобиля, как мощность и крутящий момент.Несколько камер сгорания должны создавать одинаковое давление сгорания для бесперебойной работы многоцилиндрового двигателя. Это достижимо, если в цилиндры поступает заряд одинакового количества. Кроме того, качество, физические свойства и соотношение воздух-топливо должны быть одинаковыми. Поэтому производители уделяют особое внимание конструкции впускного коллектора двигателя.

Одиночный фланец

Функция:

Карбюратор подает в двигатель наддув или топливовоздушную смесь.Он смешивает топливо с поступающим воздухом в правильных пропорциях и подает его в двигатель. Впускной коллектор движется вперед и направляет равное количество заряда в цилиндры. Правильная установка фаз газораспределения позволяет подавать равное количество заряда в цилиндры в соответствии с порядком зажигания. Каждый поршень сжимает заряд одинаково в соответствии со степенью сжатия. Правильная установка угла опережения зажигания гарантирует, что искра загорится в правильное время, чтобы полностью сжечь заряд. Следовательно, одинаковое давление в камере сгорания поддерживается только при соблюдении вышеуказанных условий.

Однако в действительности качество и количество подаваемого заряда различаются для всех цилиндров. Это происходит главным образом потому, что впускной коллектор имеет разные размеры каналов, углы, контуры, расход, температуру и т. Д. Следовательно, существует заметная разница в качестве и количестве заряда при низких оборотах двигателя.

Дизайн:

Впускной / впускной коллектор состоит из чугунной или алюминиевой трубы. Некоторые современные коллекторы даже имеют порошковое или хромированное покрытие.Карбюратор установлен по центру впускного коллектора. Он переносит свежий заряд от карбюратора к впускным клапанам. Производители проектируют впускной коллектор таким образом, чтобы топливовоздушный заряд легко достигал цилиндров двигателя. Карбюратор находится на впускном коллекторе. Впускной коллектор устанавливается на головку / блок цилиндров в зависимости от его конструкции. Однако в V-образных двигателях он находится между двумя рядами цилиндров.

Двойной впускной коллектор

Хорошо спроектированный коллектор имеет самый короткий и плавный путь от карбюратора к цилиндрам.Это сводит к минимуму конденсацию и скопление топлива на стенках коллектора. Современные впускные коллекторы нагреваются, чтобы способствовать испарению бензина из заряда. Отходящие выхлопные газы или система охлаждения двигателя обеспечивают тепло для этой цели. Кроме того, нагрев регулируется термостатом. Он отклоняет все выхлопные газы, нагревая впускной коллектор, когда двигатель холодный, и выделяет меньше тепла, когда двигатель прогревается. В некоторых конструкциях также есть горячая точка, в которой топливо ударяется о стенки коллектора.

Планировка:

Одноместный Труба:

Однопроходный / однофланцевый впускной коллектор имеет единственную трубу, которая напрямую соединяет карбюратор с цилиндрами двигателя. Однако двухфланцевый или двухфланцевый коллектор имеет две отдельные трубы для каждой пары цилиндров. Таким образом, в четырехцилиндровом двигателе четыре канала, каждый от цилиндра, сливаются в одну трубу, которая соединяется с карбюратором. Для лучшего распределения топливовоздушной смеси инженеры обеспечивают примерно равное расстояние от карбюратора до каждого цилиндра.

Дуэль Труба:

Обычно двойные / сдвоенные впускные коллекторы с двумя трубками имеют двойные карбюраторы, по одному на каждый цилиндр карбюратора. Каждая из этих трубок обеспечивает половину всей потребности двигателя. Это предотвращает перекрытие ходов в коллекторе. Таким образом, улучшается равномерность распределения топливовоздушной смеси.

Двойной фланец

Quad:

Кроме того, некоторые современные двигатели имеют четырехтрубную конструкцию. В четырехтрубном впускном коллекторе первичные и вторичные выпускные отверстия для одной и той же стороны карбюратора ведут к цилиндрам 2, 3, 5 и 8, а другие трубы ведут к цилиндрам 1, 4, 6 и 7.

Четырехцилиндровый коллектор

В заключение, проектирование идеального коллектора является обязательной вещью при его массовом производстве. Weapon-R, Holley, Edelbrock и Banks - вот некоторые из впускных коллекторов. производители.

Подробнее: Как работает выхлопная система двигателя? >>

Посмотреть впускной коллектор в действии:

О CarBikeTech

CarBikeTech - это технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет.CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Что такое выпускной коллектор?

Что такое выпускной коллектор?

Выпускной коллектор автомобиля играет ведущую роль в выхлопной системе автомобиля или грузовика. Он подключается к каждому выпускному отверстию на головке блока цилиндров двигателя и направляет горячий выхлоп в выхлопную трубу. С помощью прокладок выпускного коллектора он также предотвращает проникновение токсичных выхлопных газов в автомобиль и причинение вреда пассажирам.Излишне говорить, что очень важно, чтобы выпускной коллектор был в хорошем рабочем состоянии.

К среднему V-образному двигателю прикреплены два выпускных коллектора. Один предназначен для первого ряда цилиндров, а другой - для второго ряда цилиндров. Подавляющее большинство рядных двигателей имеют только один выпускной коллектор. Роторные двигатели обычно имеют только один выпускной коллектор, хотя модели с турбонаддувом также имеют «отводные трубы» на горячей стороне турбонагнетателя. Естественно, из всех этих правил есть исключения, но в реальном мире эти исключения довольно редки.Что касается конструкции выпускных коллекторов, то они будут либо чугунными, либо сварными из стальных труб.

Что такое чугунные выпускные коллекторы?

Выпускные коллекторы из чугуна служат долго и дешевы в изготовлении. Именно поэтому с завода идет так много легковых и грузовых автомобилей. В современных автомобилях выпускные коллекторы предназначены для использования в небольших помещениях и имеют долгую жизнь. Увеличение мощности редко является важным фактором. Вот почему выпускные коллекторы из чугуна часто заменяются более плавными трубчатыми «коллекторами», когда владелец транспортного средства стремится к увеличению мощности и крутящего момента.Коллекторы из чугуна также тяжелые и могут стать хрупкими из-за тепловых циклов и старения. Если они треснут, загорится индикатор проверки двигателя, и автомобиль, скорее всего, станет до неприличия громким. Не говоря уже о том, что все эти токсичные выхлопные газы смогут выйти за пределы коллектора и танцевать внутрь автомобиля. То же самое произойдет, если лопнут прокладки выпускного коллектора или отломятся шпильки крепления.

Что такое стальные трубчатые выпускные коллекторы?

Поскольку стальные трубчатые выпускные коллекторы обычно имеют лучший поток, их чаще всего можно найти в приложениях, ориентированных на производительность, таких как спортивные автомобили, но есть несколько производителей автомобилей, которые предпочитают использовать трубчатые коллекторы и на неспортивных моделях, таких как Jeep.Выпускной коллектор этого типа может быть изготовлен из мягкой или нержавеющей стали, в зависимости от того, что предпочитает производитель автомобиля. Как вы понимаете, низкоуглеродистую сталь дешевле производить, но она не прослужит так же долго, как выпускной коллектор из нержавеющей стали. Стальные трубы, из которых изготовлены коллекторы, приварены к фланцу головки цилиндров и во всех точках пересечения труб. Многие трубчатые выпускные коллекторы также имеют встроенные гибкие трубы, которые позволяют различным областям коллектора независимо изгибаться при изменении температуры.К сожалению, как и чугунные выпускные коллекторы, стальные трубчатые коллекторы тоже трескаются.

Чем выпускные коллекторы отличаются от коллекторов

Многие спрашивают, в чем разница между выпускным коллектором и коллектором. Выпускной коллектор является деталью OEM-стиля. Выпускные коллекторы вторичного рынка выглядят и подходят точно так же, как выпускной коллектор, который был на автомобиле, когда он был новым, с аналогичными характеристиками потока. Как мы упоминали выше в разделе «Чугун», выпускные коллекторы часто проектируются с учетом долговечности и удобства, а не мощности.С другой стороны, жатки рассчитаны исключительно на максимальную мощность и крутящий момент. Они построены из стальных труб, они часто изогнуты на оправке, и большинство из них имеют трубопроводы одинаковой длины, так что поток в каждом цилиндре одинаков. Коллекторы можно настроить для получения большей или меньшей производительности в определенных областях диапазона мощности двигателя. Для максимальной выгоды при использовании коллекторов потребуется выхлоп с полной производительностью, потому что большие текущие коллекторы бесполезны, если трубы после них слишком ограничены.

Вот еще больше информации по теме выпускных коллекторов vs.заголовки.

Причины появления трещин в выпускном коллекторе?

Треснувший или сломанный выпускной коллектор чаще всего вызван одной из двух причин: первая - это циклы нагрева и / или возраст. Со временем коллекторы просто перестают выдерживать тепло (в прямом и переносном смысле), и в них начинают образовываться трещины. Затем трещины превращаются в маленькие дыры, и от этого не становится лучше. Вторая распространенная причина выхода из строя выпускного коллектора - сломанные подвески выхлопной системы.Предполагается, что вся ваша выхлопная система будет поддерживаться кучей вешалок. Если эти подвески сломаются или резиновые выхлопные подвески пончиков разорвутся, весь этот вес ложится на выпускной коллектор. К сожалению, они не созданы для такого рода действий. Вскоре они поддаются чрезмерному весу, свисающему с них, и грандиозно терпят поражение.

Наиболее частые симптомы треснувшего выпускного коллектора:

  • Видимые трещины
  • Чрезвычайно громкие звуки из выхлопной трубы
  • Снижение топливной экономичности и производительности
  • Запах гари, исходящий из моторного отсека.Вы также можете почувствовать запах изнутри автомобиля.

В штатах, где есть инспекции по выбросам, таких как Калифорния, Вермонт и Массачусетс, вы обнаружите, что треснувший выпускной коллектор мгновенно принесет вам наклейку с отказом. Это потому, что когда у вас есть дыра в выхлопной системе, это сбрасывает показания кислородного датчика и заставляет ваш автомобиль работать неэффективно. Вы также можете потерять несколько миль на галлон и причинить неудобства соседям из-за шумового загрязнения.

Как заменить выпускной коллектор

Замена выпускного коллектора будет отдельной процедурой для каждого автомобиля, поэтому руководство по обслуживанию - отличное начало. При этом есть несколько заслуживающих внимания советов по замене любого выпускного коллектора.

  1. Заранее опрыскайте болты какой-нибудь жидкостью, проникающей сквозь ржавчину, чтобы их снятие было легким.
  2. Если датчик кислорода (O2) находится в выпускном коллекторе, снимите его перед снятием коллектора с двигателя.Снять его после снятия коллектора с автомобиля вдвое сложнее.
  3. Удаление датчика O2, когда коллектор горячий, часто облегчает выход. Только постарайтесь не обжечься!
  4. Если какой-либо из болтов выглядит сомнительно, запланируйте их замену одновременно с заменой выпускного коллектора. Гайки и болты дешевы. Если вы можете изменить цену на нержавеющую фурнитуру, ваш двигатель будет вам благодарен.
  5. При замене коллектора всегда заменяйте прокладки выпускного коллектора.Вы же не хотите, чтобы новый выпускной коллектор протекал хуже, чем старый сломанный!
  6. При повторной сборке используйте противозадирные болты, которыми выпускной коллектор крепится к остальной части выпускной системы. Это в 100 раз упрощает снятие болта для следующего человека, разбирающего его.

Требуется замена выпускного коллектора?


Как вы понимаете, у нас есть огромный выбор выпускных коллекторов.Мы производим чугун и стальные трубы, в зависимости от области применения. Они спроектированы так, чтобы выглядеть и соответствовать вашим оригинальным выпускным коллекторам. Многие из них даже имеют усиленную конструкцию, которая помогает им продержаться намного дольше, чем оригинальный коллектор.

Признаки неисправности или выхода из строя выпускного коллектора

Выпускные коллекторы - это компонент двигателя, который имеется во всех двигателях внутреннего сгорания. Выпускные коллекторы обычно изготавливаются из чугуна или штампованной стали и предназначены для сбора выхлопных газов из цилиндров двигателя и их транспортировки в выхлопные трубы для удаления.Выпускной коллектор прикреплен к головкам цилиндров двигателя и имеет отверстия для сбора выхлопных газов из каждого отдельного цилиндра двигателя. Коллекторы из чугуна обычно состоят из одной детали, а штампованные стальные - свариваются друг с другом. Оба предназначены для того, чтобы выдерживать высокие нагрузки и тепловые условия, необходимые для улавливания и транспортировки выхлопных газов. Хотя они по своей природе являются сверхмощными, они все же могут вызывать проблемы и могут вызывать проблемы с управляемостью, когда возникают проблемы. Обычно неисправный или неисправный выпускной коллектор вызывает несколько симптомов, которые могут предупредить водителя о потенциальной проблеме.

1. Шумный выхлоп двигателя

Один из первых симптомов проблемы с выпускным коллектором двигателя - чрезмерно громкий выхлоп. Если выпускной коллектор треснет, сломается или протечет, это может вызвать утечку выхлопных газов, которая приведет к шумному выхлопу. Автомобиль может издавать шипящий или постукивающий звук из моторного отсека, который может становиться громче при ускорении двигателя.

2. Пониженная мощность, ускорение и топливная экономичность

Проблемы с производительностью двигателя - еще один симптом, который может быть вызван неисправным выпускным коллектором.Если выпускной коллектор треснет или протечет, это может вызвать утечку выхлопных газов, которая может отрицательно повлиять на производительность двигателя. Утечка выхлопных газов может привести к снижению мощности, ускорения и даже топливной эффективности автомобиля.

3. Запах гари из моторного отсека

Еще одним признаком проблемы с выпускным коллектором является запах гари из моторного отсека. Если в выпускном коллекторе есть какие-либо проблемы с теплозащитным экраном или утечки выхлопных газов, избыточное тепло может вызвать повреждение расположенных поблизости электрических и пластиковых компонентов.Выхлопные коллекторы могут нагреваться до температуры выше девятисот градусов по Фаренгейту, что может привести к возгоранию любых близлежащих или соприкасающихся компонентов. Обгоревшие компоненты могут издавать запах гари из пластика, который иногда сопровождается дымом и может привести к другим проблемам, поэтому следует проверять любые запахи гари, чтобы убедиться, что они не являются серьезной проблемой.

Хотя выпускные коллекторы обычно рассчитаны на тяжелые условия эксплуатации, чтобы иметь долгий срок службы, они все же могут вызывать проблемы просто из-за условий высокой нагрузки, в которых они постоянно находятся.Если вы подозреваете, что проблема с выпускным коллектором вашего автомобиля, обратитесь к профессиональному специалисту, например, из компании YourMechanic, для осмотра транспортного средства, чтобы определить, нуждается ли автомобиль в замене выпускного коллектора.

Что такое выпускной коллектор?

Вы когда-нибудь задумывались, что делает выпускной коллектор? Этот важный компонент можно рассматривать как часть «легких» двигателя, поскольку он выдыхает газы, образующиеся в процессе сгорания, и отправляет их через выхлопную трубу, чтобы освободить место для свежего кислорода в каждом цилиндре.Чем больше кислорода может сжечь мотор, тем больше мощности он может вырабатывать, поэтому выпускные коллекторы имеют решающее значение для работы вашего автомобиля.

Давайте быстро посмотрим, как работают эти коллекторы.

Очистка для жизни

Выпускной коллектор вашего автомобиля напрямую связан с цилиндрами, в которых газ и кислород смешиваются друг с другом до воспламенения от свечи зажигания. После того, как топливо сгорело, выпускной клапан цилиндра открывается, позволяя отходящим газам выходить в коллектор.Хотя давление внутри цилиндра достаточно велико, чтобы вытолкнуть большую часть газа, сам коллектор должен быть сконструирован таким образом, чтобы он всасывал как можно больше выхлопных газов из цилиндра. Это называется уборкой мусора. Некоторые выпускные коллекторы также сконструированы так, чтобы концентрировать тепло газов, чтобы они сжигали любое оставшееся топливо, которое может остаться после сгорания.

Обнаружение, затем отправка

Большинство выпускных коллекторов оснащены кислородным датчиком, установленным рядом с их выходом.Этот датчик проверяет уровень кислорода в выхлопных газах, а затем передает эту информацию на компьютер двигателя вашего автомобиля, где он используется для формирования воздушно-топливной смеси в каждом цилиндре.

Выход через выхлопную трубу

Датчик кислорода работает, в то время как газы, собранные в выхлопном коллекторе, выводятся в остальную часть выхлопной системы, где они проходят через каталитический нейтрализатор и глушитель, прежде чем выйти через выхлопной патрубок. Подобно тому, как коллектор должен собирать столько газа, сколько может, он также должен действовать как воронка, которая концентрируется, а затем использует давление выхлопных газов для удаления газов с силой, необходимой для выхода из системы.

В некоторых автомобилях вместо традиционных коллекторов используется выпускной коллектор. Это особенно верно в отношении высокопроизводительных автомобилей, где максимальная мощность является приоритетом над абсолютной эффективностью. Коллекторы спроектированы так, чтобы обеспечивать низкие ограничения для потока газа, поэтому они могут быстро извлекать выхлопные газы за счет чрезвычайно эффективной продувки. Хотя, в зависимости от конструкции, они могут влиять на крутящий момент при более низких оборотах двигателя. Вы можете заменить выпускной коллектор коллектором, но редко бывает наоборот, не оказывая отрицательного воздействия на работу двигателя.

Ознакомьтесь со всеми деталями выхлопной системы, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Чтобы получить дополнительную информацию о выпускном коллекторе вашего автомобиля, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Flickr.

Признаков необходимости замены выпускного коллектора

Звонок вашего механика, который говорит, что вам нужен выпускной коллектор, может просто утомить вас (мы не смогли устоять!).Это большая и дорогая деталь, и ее исправить недешево. Кроме того, вы даже не знаете , что это такое ! Хорошие новости: мы можем помочь с этим последним.
Вот краткое изложение того, что такое выпускной коллектор, что происходит, когда он выходит из строя, и почему вам следует беспокоиться.

Что такое выпускной коллектор?

Как бы то ни было, «коллектор» - это «множество складок» или множество вещей, объединенных в одно, подобно трубопроводу, который может скрывать все ваши телевизионные кабели.
Коллектор двигателя направляет выхлопные газы из каждого цилиндра двигателя в одну трубу, чтобы начать выхлопную систему.Видите каждую из четырех трубок выше? Это означает, что у этого двигателя четыре цилиндра, и каждая из этих труб будет объединена в один. Вся эта деталь - выпускной коллектор, который позволяет двигателю дышать.
Выпускной коллектор подвергается экстремальным воздействиям - он нагревается и охлаждается, что вызывает постоянное расширение и сжатие. Коллекторы со временем могут треснуть из-за напряжения, вызванного постоянными резкими перепадами температуры.

Признаки треснувшего коллектора

Помимо визуального подтверждения трещины в коллекторе (на которую ваш механик должен указать, если вы ее еще не нашли), трещина в коллекторе может издавать необычные шумы, исходящие из моторного отсека.Это также может привести к появлению странных запахов вокруг моторного отсека, и вы можете почувствовать потерю давления при ускорении и производительности.

Замена выпускного коллектора

Неисправный коллектор необходимо снять, осмотреть и заменить новым коллектором. Это большая и сложная деталь, поэтому она может быть дорогостоящей. Так же может работать, так как выпускной коллектор подключен к двигателю, что может затруднить доступ к нему. К сожалению, выпускной коллектор является абсолютно важным компонентом вашего автомобиля, и если вы проигнорируете свой треснувший коллектор, проблема только усугубится и станет дороже.
Если вам нужно что-то столь же сложное, как замена выпускного коллектора, или что-то вроде «под ключ», как замена масла, закажите ремонт и обслуживание в Openbay, названном Men’s Journal в десятке лучших приложений для вашего автомобиля.

openbay

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *