Для чего нужен впускной ресивер

Доработка системы впуска автомобиля ВАЗ является одним из наиболее действенных средств, улучшающих характеристики двигателя. Обратим внимание на основной элемент системы впуска – ресивер.

Стандартный ресивер ВАЗ имеет ряд конструктивных недостатков, если мы будем рассматривать его в плане тюнинга и спорта.

Вот несколько из них:

• каналы ресивера имеют недостаточную пропускную способность,
• материал ресивера в основном пластмасса,
• диаметр отверстия под стандартную дроссельную заслонку (46мм), что заведомо исключает установку дроссельной заслонки увеличенного диаметра.

Стандартный ресивер рассчитан на усредненные показатели во всем диапазоне работы двигателя, с акцентом на низа, а мы должны подобрать систему впуска под конкретный спортивный или тюнинговый мотор (низовой, верховой и тд).

В продаже есть множество различных впускных ресиверов от разных производителей. Они различаются способом изготовления (литье, сварка) ценой (4000-25000р) и техническими характеристиками. Каждый ресивер состоит из нескольких частей:

• Так называемые «рога» – четыре трубки от впускной плиты до самого корпуса. Сейчас практически все ресиверы за исключением «Стольникова», делаются вместе с рогами, длина рогов должна быть одинакова, что бы скорость движения потока воздуха к каждому цилиндру была одинакова. Внутренний диаметр каналов должен быть не больше диаметра каналов ГБЦ, что бы не было ступеньки, мешающей прохождению воздуха. Длина рогов влияет на то, в каком диапазоне будет работать мотор, чем короче рога, тем на более высокий диапазон рассчитан ресивер.
• Корпус ресивера или короб. У каждого производителя своя конфигурация короба: круглые, квадратные, овальные и тд. Форма корпуса обусловлена расчетами производителя по оптимальному, на его взгляд, движению потоков воздуха в корпусе ресивера.
• Способ изготовления ресиверов: сварные или литые. Литые ресиверы позволяют придать корпусу более сложную форму, сварные – имеют более угловатую конструкцию.
• «Дудки» или «мегафоны». Продолжение «рогов» внутри корпуса ресивера, предназначены для создания так называемой «обратной волны». Ресиверы практически всех производителей имеют «дудки».

Выбирать ресивер следует исходя из общей концепции постройки мотора, в совокупности с уровнем доработки ГБЦ, распредвалами, выпуском. Наиболее известные производители ресиверов: Нуждин, Брагин, Стольников, УСА, ФорМаш, ТоргМаш, Stinger sport.

Практика постройки заряженых "городских" моторов выработала метод доработки штатного ресивера 2112 при котором сохраняются хорошие низы и середина, присущие ресиверам с длинными рогами и обеспечивается улучшенная пропускная способность на верхах, за счет увеличения проходного сечения каналов.

Для данной доработки стандартный ресивер 2112 разрезается, после чего внутреннее сечение каналов увеличивается с 34 до 37 мм. Каналы прошлифовываются с необходимой шероховатостью. И ресивер сваривается аргоно-дуговой сваркой. Увеличивается отверстие под дроссельную заслонку.

Ресивер с подобной доработкой хорошо работает в диапазоне до 7 – 7,5 тыс. оборотов с тюнинговыми распредвалами с фазой до 300 градусов и пауком 4-2-1 на выпуске. Также, на личном опыте, могу его порекомендовать для двигателя 21128.

128-й ресивер дает весомую прибавку на верхах.

Распиленый ресивер 2112 на двигателе 1,8 л.

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.

Воздух или топливно-воздушная смесь, в зависимости от типа двигателя (дизельный, инжекторный или карбюраторный) попадает в цилиндры через впускной коллектор. Основное предназначение впускного коллектора заключается в том, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха или рабочей смеси между цилиндрами. От этого напрямую зависит эффективность мотора. Помимо этого, на коллекторе могут крепиться другие узлы, например, карбюратор или дроссельная заслонка.

Принцип его работы довольно прост: воздух или его смесь с горючим, попадая внутрь через впускное отверстие, делится на несколько потоков, по числу цилиндров двигателя. Поршни, двигаясь вниз, создают в коллекторе разрежение, которое может достигать больших значений. Этот частичный вакуум используется также для нейтрализации картерных газов. Они через систему вентиляции картера двигателя попадают во впускной коллектор, смешиваются с топливно-воздушной смесью или воздухом и сжигаются в цилиндрах.

До недавнего времени основным материалом для изготовления впускного коллектора были алюминий, железо и чугун. Это создавало определенные сложности. Дело в том, что сам коллектор во время работы мотора сильно нагревается и нагревает воздух, который в данный момент находится внутри него. Воздух, в свою очередь, расширяется и поступает в цилиндры в меньшем объеме, вследствие чего повышается расход горючего и ухудшаются эксплуатационные характеристики двигателя.

В качестве альтернативы металлу, с конца 90-х годов, теперь уже прошлого века, на многих автомобилях применяются композитные материалы на основе пластика. Из-за низкой теплопроводности, такой впускной коллектор нагревается не так сильно, в результате цилиндры лучше наполняются воздухом, и повышается мощность мотора в пересчете на единицу топлива.

Турбулентность во впускном коллекторе

Данный пункт не относится к моторам с непосредственным впрыском. Горючее попадает во впускной коллектор в мелкораспыленном виде, после чего смешивается с воздухом. Некоторая его часть может осесть на стенках впускного коллектора под воздействием электростатических сил. Это явление крайне нежелательно, поскольку в результате в цилиндры попадет намного меньше топлива, и рассчитанная электронным блоком управления пропорция «воздух-топливо» будет нарушена в сторону увеличения объемной доли воздуха.

Бороться с конденсацией горючего помогает турбулентность. Под ее воздействием горючее лучше распыляется, и происходит более полное его сгорание. Как следствие возрастает мощность мотора, и снижается риск детонации. Чтобы обеспечить появление турбулентности, внутреннюю поверхность впускного коллектора не полируют, а наоборот делают шершавой. Здесь важно добиться оптимального значения турбулентности, поскольку с ее усилением начинают возникать перепады давления внутри впускного коллектора, и мощность двигателя падает.

Форма и объемная эффективность

Одним из важнейших параметров впускного коллектора, определяющим эффективность, является его форма. Основное правило, которого придерживаются все инженеры, гласит, что впускной коллектор не должен иметь никаких угловатых форм, так как это спровоцирует перепады давления и, как следствие, худшее наполнение цилиндров воздухом или рабочей смесью. Поэтому, все коллекторы имеют сглаженные переходы между сегментами и округлые формы.

В подавляющем большинстве нынешних коллекторов применяют раннеры. Представляют они из себя отдельные трубы, расходящиеся от центрального входа коллектора на все имеющиеся впускные каналы в головке блока цилиндров. Их задача состоит в том, чтобы использовать такое явление, как резонанс Гельмгольца. Принцип работы конструкции выглядит следующим образом.

В момент, когда происходит всасывание, воздух проходит на весьма высокой скорости через открытый впускной клапан. Когда клапан закрывается, воздух, не успевший попасть в цилиндр, сохраняет большой импульс, а значит давит на клапан, в результате чего образуется зона высокого давления. Затем происходит выравнивание давления, с более низким давлением в коллекторе. Из-за влияния сил инерции, выравнивание происходит с колебаниями: вначале воздух попадает в раннер под давлением более низким, чем в коллекторе, затем под более высоким. Происходит сей процесс со скоростью звука, и до того, как впускной клапан откроется в очередной раз, колебания могут совершаться многократно.

Изменение давления вследствие резонансных колебаний воздуха тем больше, чем меньше диаметр раннера. Когда поршень движется вниз, давление на выходе раннера уменьшается. Затем этот низкий импульс давления доходит до входа коллектора, где превращается в импульс высокого давления, который проходит в обратном направлении через раннер и клапан, после чего клапан закрывается.

Для достижения максимального эффекта от резонанса, впускной клапан должен открываться в строго определенный момент, иначе результат будет обратный. Добиться этого довольно сложно. Газораспределительный механизм является динамическим узлом, и режим его работы находится в самой прямой зависимости от частоты вращения коленвала. Импульсы синхронизируются статично, синхронизация зависит от длины раннеров. Частично проблема решается тем, что длина подбирается под определенный диапазон оборотов, на которых достигается наибольший крутящий момент. Другой вариант — применение систем изменения геометрии впускного коллектора и электронного управления ГРМ.

Системы изменения геометрии впускного коллектора

Поскольку, фиксированная длина впускного коллектора, обеспечивает качественное наполнение цилиндров только в ограниченных диапазонах частот вращений коленчатого вала, более предпочтительным считается впускной коллектор, имеющий систему изменения геометрии. Изменяться может либо его длина, либо диаметр, либо оба параметра.

Впускной коллектор переменной длины

Применяется на безнаддувных силовых агрегатах, как бензиновых, так и дизельных. Когда мотор работает на низких оборотах, длина коллектора должна быть большой для достижения высокого крутящего момента и приемистости, на высоких – маленькой, чтобы силовой агрегат мог развить максимальную мощность. Для изменения геометрии применяется клапан, входящий в систему управления двигателем. Он переключает коллектор с одной длины на другую.

Работает впускной коллектор переменной длины следующим образом. Когда закрывается впускной клапан, воздух, оставшийся в коллекторе, начинает совершать колебания, частота которых пропорциональна длине самого коллектора и оборотам двигателя. Когда возникает резонанс, появляется эффект нагнетания (резонансный наддув). В результате, воздух подается в открывающиеся впускные клапаны под увеличенным давлением.

В моторах, оснащенных системами наддува, подобный впускной коллектор с изменяемой геометрией не применяется, поскольку нагнетание воздуха в цилиндры происходит принудительно. В таких силовых агрегатах применяются максимально короткие коллекторы, благодаря чему уменьшаются габариты и стоимость производства двигателей.

Система изменения геометрии впускного коллектора, у разных производителей называется по-разному:

1. BMW называют ее Differential Variable Air Intake (DIVA);
2. у Ford это Dual-Stage Intake (DSI);
3. в автомобилях Mazda система носит название Variable Inertia Charging System (VICS), в ряде случаев Variable Resonance Induction System (VRIS).

Впускной коллектор переменного сечения

Применяется на любых моторах, в том числе оснащенных наддувом. С уменьшением поперечного сечения возрастает скорость воздуха, проходящего через коллектор, следовательно, улучшается смесеобразование и более полно сгорает рабочая смесь.

Система изменения геометрии впускного коллектора имеет следующее устройство. Впускной канал каждого цилиндра делится на два – по одному на каждый впускной клапан, внутри одного из которых находится заслонка. Заслонка открывается и закрывается посредством вакуумного регулятора или электродвигателя.

Когда мотор работает под небольшой нагрузкой, заслонки закрыты, воздух подается по одному каналу и попадает в цилиндр только через один клапан. В цилиндре при этом возникают завихрения, благодаря которым улучшается смесеобразование и качество сгорания топлива. Под нагрузкой заслонки открываются, и воздух подается через оба канала, мощность двигателя при этом возрастает.

Существует много вариаций подобных систем, например, у Opel система изменения геометрии впускного коллектора носит название Twin Port, у Ford есть два типа — Intake Runner Control (IMRC), Charge Motion Control Valve (CMCV), у Toyota и Volvo – Variable Induction System или Intake System (VIS).

Тюнинг коллектора

Тюнинг двигателя – это целый комплекс работ по доработке отдельных его узлов и деталей. Впускной коллектор также можно доработать, чтобы улучшить эксплуатационные характеристики мотора.

Тюнинг данной детали имеет два направления:

• на преодоление негативного влияния его формы;
• на доработку внутренней поверхности.

При чем здесь форма?

Поток воздуха или рабочей смеси в коллекторе неравномерен в силу его формы. Если коллектор несимметричный, то наибольшее количество воздуха или топливно-воздушной смеси будет попадать в первый цилиндр, а в каждый следующий все меньше. У симметричного также есть недостаток: там наибольшее количество воздуха попадает в средние цилиндры. В обоих случаях цилиндры работают неравномерно на смеси различного качества. Как следствие – падает мощность двигателя.

Тюнинг, в данном случае, подразумевает замену штатного впускного коллектора системой многодроссельного впуска. Ее устройство таково, что воздушные потоки, подающегося в цилиндры, не зависят друг от друга, поскольку каждый из цилиндров оснащается собственной дроссельной заслонкой.

«Внутренние» работы

При недостатке денежных средств, тюнинг можно провести и более дешево, почти даром. Внутри коллекторов практически всегда находится большое число неровностей и приливов, а поверхность шероховатая. Все вместе это вызывает ненужные завихрения, мешающие качественному наполнению цилиндров. При размеренной езде это явление практически незаметно, но если хочется добиться от мотора большей эффективности, с этими недостатками нужно бороться.

Тюнинг штатного впускного коллектора заключается в шлифовке его внутренней поверхности, с целью удаления приливов и шероховатостей. Шлифовать нужно не до появления зеркала, а только до достижения однородного состояния всей поверхности. Если переусердствовать, то капли горючего будут конденсироваться на стенках и тюнинг даст совершенно противоположный результат.

Напоследок, чтобы тюнинг был максимально полным, нужно обратить внимание на место сопряжения коллектора с головкой блока цилиндров. Нередко в этом месте остается ступенька, мешающая нормальному ходу воздушного потока, которую необходимо устранить (с этого начинается тюнинг ГБЦ).
" alt="">