Выпускной коллектор автомобиля выполняет функцию подачи выхлопных газов, образующихся при сгорании топлива, непосредственно из цилиндров в выхлопную трубу. Он должен быть спроектирован и изготовлен с очень точной перспективой, соответствовать определенным стандартам качества. Этот элемент фундаментально важен относительно механики автомобиля и оказывает решающее влияние на его характеристики.
Очевидно, что треснувший выпускной коллектор – проблема для водителя. При этом машина не только работает громче, но и в атмосферу выбрасывается больше загрязняющих веществ.
Выпускной коллектор («паук») – один из компонентов выхлопной системы, соединяет моторный отсек с другими элементами выхлопной системы. Функция элемента – сбор выхлопных газов из нескольких цилиндров двигателя с передачей в одноканальную выхлопную систему. Его техническое состояние определяет не только эффективность фильтрации, но и косвенно состояние приводного агрегата. Название он получил из-за своей обычно изогнутой формы. На детали формы также могут влиять соображения гидромеханики.
Материалом для выпускных коллекторов ВАЗ служит легированный чугун. Это достаточно дешевый материал, в то же время прочный и устойчивый к коррозии, что имеет первостепенное значение, поскольку условия эксплуатации выхлопной системы можно назвать экстремальными. Внутри высокотемпературные ядовитые газы, снаружи во время движения машины открытые детали подвергаются ударам при попадании в ямы, соприкосновению с грязью, холодной водой. В аварийных ситуациях нередки случаи растрескивания коллектора.
Хотя в настоящее время все чаще используются легкие, компактные пауки из прочных пластиков, нержавеющей стали, штампованной или трубчатой, – материалов, которые гарантируют удовлетворительную работу двигателя автомобиля и соответствуют определенным требованиям по выпуску вредных веществ. Поэтому автомобильные коллекторы разрабатываются в комплексе с каталитическими нейтрализаторами (обычно располагаются рядом с двигателем).
Сборные пауки могут быть дороже, чем литые коллекторы. Однако они имеют преимущества в отношении выбросов. Затраты можно компенсировать за счет снижения содержания драгоценных металлов в каталитическом нейтрализаторе. Самой большой проблемой при разработке является учет температурного расширения, связанного с ним распределения давлений в коллекторе. Эти напряжения большие, после конечного числа циклов нагрева-охлаждения коллектор может разрушиться. Тем не менее, сегодня разрабатываются пауки, способные выдержать несколько тысяч циклов, соответственно, несколько сотен тысяч километров. В коллекторах первого поколения регулярно возникали трещины, что приводило к дорогому ремонту.
Чистку паука нужно проводить регулярно, поскольку в этом компоненте выхлопной системе автомобиля чаще всего скапливаются жир, грязь, ржавчина. Без адекватного обслуживания риск двойной – неисправность выхлопной системы и повышенный расход топлива.
Конструкция узла зависит от типа двигателя, методики производителя, но независимо от изменений он состоит из трех частей.
Длина самого элемента существенно влияет на производительность, как и профилирование каналов. Автомобили эконом класса оснащены короткой частью. В спортивных авто трубы длиннее, что увеличивает мощность при высоких оборотах двигателя. Для тюнинга четырехцилиндровых двигателей применяется паук с одной из двух схем – 4-2-1 и 4-1. Спорткары (верхний сегмент) имеют спортивный выпускной коллектор 4-1, в котором четыре достаточно длинные и ровные трубы, идущие от блока цилиндров. Авто ВАЗ обычно оснащают элементом 4-2-1 – выхлопные газы проходят отдельно от первого и четвертого цилиндра и от второго и третьего, и собираются в одну трубу.
Дополнительно к длине, диаметру и кривизне трубы, конструктивные переменные также включают материал (гладкие поверхности уменьшают трение между потоком выхлопных газов и стенкой коллектора) и порядок, в котором выхлопные линии отдельных цилиндров соединяются вместе. В четырехтактных двигателях для оптимизации характеристик двигателя часто используются пауки 4-в-2, которые изначально объединяют только две выпускные линии. Подобные механизмы также можно найти в двигателях более чем с четырьмя цилиндрами.
Основные функции выпускного коллектора:
Блок цилиндров нагревается до высоких температур. Выхлопные газы имеют температуру до 700 градусов Цельсия (в бензиновых агрегатах). Это влияет на расширение материала.
Кроме того:
При повреждении выпускного коллектора симптомы проявляются через металлический стук из-под капота (хлопки на холостом ходу), выход выхлопных газов из области двигателя, снижение мощности ДВС, стартер не всегда срабатывает. При нарушении герметичности выпускного коллектора симптомы ощущаются даже при небольшом зазоре. Даже, если они поначалу не настолько ощутимы, со временем только ухудшаются. Кроме того, из-за негерметичного коллектора в атмосферу выбрасывается больше вредных выхлопных газов.
Наиболее частая неисправность – трещина коллектора. Это связано с материалом, из которого он изготовлен, и расположением непосредственно рядом с двигателем. Она может возникать и в новых автомобилях ВАЗ и не иметь отношения к пробегу. С другой стороны, коллектор более подвержен повреждениям из-за значительных вибраций силового агрегата в случае трех- и четырехцилиндровых двигателей. ДВС, который сильно вибрирует на малых оборотах, также ослабляет эту часть выхлопной системы.
Чугунный паук в сочетании с двигателем с алюминиевым блоком и головкой сулит риск более частых поломок. Это связано с разным тепловым расширением материалов. Как следствие, часть выхлопной системы ломается по сварным швам.
Симптомы трещины характерны и докучливы. Двигатель производит больше шума, который достаточно громкий, чтобы его было слышно в салоне, особенно после открытия капота. Иногда рядом с силовым агрегатом появляются выхлопные газы, и мощность автомобиля снижается.
Но симптомы не совсем специфичны. Они могут свидетельствовать и о других неисправностях. Распространенная проблема – повреждение коллектора с протечкой прокладки. Мотор при этом работает еще громче, чем в случае поломки детали, причем звуки слышны и на холодном агрегате. Когда повреждена прокладка, выхлопные газы могут попасть в ДВС и соответственно снижается его мощность.
Самостоятельная диагностика неисправности – непростая задача. Так как чугун имеет пористую структуру, осмотра недостаточно. Механики могут разобраться в неисправностях – коллектора или прокладки. Они отсекают воздух от фильтра двигателя, тем самым насыщая смесь воздух/топливо. Из выхлопной трубы выходит больше дыма и можно определить, в чем проблема.
Распознать трещину можно при заведенном двигателе. Звук работы агрегата разный в некоторых авто он переменный в зависимости от низких или высоких оборотов, степени прогрева двигателя. Но не просто определить, где сломался выпускной коллектор, поскольку обычно причина в микротрещинах, незаметных без разборки и тщательного осмотра элемента.
Многое зависит от того, что повреждено. Если проблема только с прокладкой, которая «выдулась», то затраты на замену сравнительно не высокие. Установка новой прокладки потребует разборки коллектора. Она обеспечивает уплотнение между впускным коллектором и головкой блока цилиндров. Возможная циркуляция воздуха (помимо надлежащей циркуляции воздуха) может привести к загрязнению моторного отсека и изменению давления других основных параметров. С другой стороны, прокладка выпускного коллектора предотвращает интенсивный шум двигателя.
В случае повреждения коллектора ситуация не столь оптимистична. Нужно учитывать, что затраты на ремонт могут превышать цену б/у или даже новой детали в несколько раз. При незначительных повреждениях рекомендуют сварку. Однако мнения по поводу её эффективности разделяются. Против сварки выступает тот факт, что чаще всего происходит сужение просвета. Поэтому безопаснее снять старый и заменить его на новый. Ремонт также связан с разборкой и необходимостью приобретения новой прокладки. Функциональность бывших в употреблении деталей не гарантируется.
Комментарий эксперта – если деталь прогорела, её можно заварить. Однако эффект от действия мизерный. Все потому, что чугун чрезвычайно требовательный к обработке материал. Он дешёвый и долговечный, но для сварки требует соответствующие методы. При этом проявляется хрупкость материала соединений, то, что можно увидеть по мере их остывания. Когда вроде все хорошо сварено, вдруг раздается «хлопок» и вся проведенная работа оказывается напрасной. Хотя разовый ремонт допустим, лучше поменять паук.
Интересный вариант – элемент, изготовленный на заказ из нержавеющей стали. Таким образом, пользователь получает прочную деталь, которая улучшает работу двигателя за свет выравнивания длины патрубков. Замена на компонент из нержавеющей стали, приводит к увеличению мощности двигателя до 10 л.с.
Поврежденный коллектор – это не только прерогатива старых автомобилей. Даже в относительно новом автомобиле в элементе может появиться течь, хотя в такой ситуации повреждение чуть менее обременительное для кошелька за счет возможности устранения неисправности, например, по гарантии.
При ремонте своими руками снимают как впускной, так и выпускной коллекторы. В случае впускного моста (соединительной детали между блоком двигателя и карбюратором, центральной системой впрыска или дроссельной заслонкой в ДВС) демонтаж относительно несложный, если сравнивать с пауком.
Машину лучше поднять с помощью гидравлического подъемника, поскольку под автомобилем придется находиться в течение длительного времени, и определенный запас прочности необходим. Для замены узла понадобятся рожковые, накидные, торцовые ключи, плоская и крестовая отвертка, ключ-трещотка (с удлинителем и комплектом насадок).
Хотя процедура несложная, при выполнении действий нужно быть острожным. На старых авто сложно снять гайки и болты, которыми коллектор крепится к блоку цилиндров. В результате длительного воздействия высоких температур они сильно корродируют, заедают. Рекомендуется нанести смазку для удаления ржавчины и ослабить резьбовые соединения за день или два, прежде чем приступать к замене. Для снятия выпускного коллектора может потребоваться отсоединение трубопроводов к выпускному коллектору, например, от турбонагнетателя или клапана рециркуляции отработавших газов. После откручивания гаек и болтов снять остальную часть выхлопной трубы.
При откручивании стараться не повредить шестигранные головки болтов или гаек (заменить шпильку нетрудно, но нарезать новую резьбу сложнее). Поэтому не используются обычные гаечные ключи с открытым зевом, только набор накидных или торцевых ключей.
При установке нового коллектора нужно проверить его контактную поверхность с блоком цилиндров. На этом этапе блок необходимо очистить. Также стоит использовать новые крепежные штифты и просверлить отверстия в блоке ДВС.
Выпускной коллектор должен отводить выхлопные газы как можно быстрее и препятствовать их обратному попаданию в цилиндры. В правильно сконструированном элементе фронт давления вытекающих выхлопных газов приводит к образованию вакуума, который поддерживает выброс выхлопных газов следующего цилиндра в определенном диапазоне скоростей.
В этом смысле это особенно важный элемент в двухтактных двигателях, вместе с выхлопной трубой он обеспечивает накопление колебаний давления в выхлопной системе, которые, опять же ограниченные определенным диапазоном скорости, приводят к эффекту дополнительной нагрузки. Дело в том, двухтактные двигатели с компрессионной конструкцией картера не нуждаются в системе вентиляции картера (состоит из трубки, одностороннего клапана и источника вакуума), так как нормальная работа мотора предполагает направление картерных газов в камеру сгорания.
В поршневых ДВС с закрытым картером отклонения от атмосферного давления возникают не только в рабочих камерах, но и под поршнями. Это связано, с одной стороны, с изменениями объема, вызванными работающими поршнями (особенно в случае одно- и двухцилиндровых двигателей), а с другой стороны, с газами от рабочего процесса, скапливающимися в картере.
Но и с четырехтактными двигателями колебания давления в выхлопной системе с хорошо сконструированным выпускным коллектором могут привести к повышению производительности ДВС.
Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.
