Что вошло, то и вышло – путь выхлопных газов после сгорания.

Процесс сгорания – это нечто удивительное. Этот процесс, который берет только воздух и топливо и с помощью сжатия или воспламенения создает механическую мощность, является одним из самых важных научных открытий в истории. Но вместе с этой мощью приходят выхлопные газы, которые должны быть выведены через выхлопную систему, и именно здесь вступает в роль выпускной коллектор. Это делает коллектор одной из самых важных деталей в двигателе, даже если он просто пропускает газы.

Эта важная деталь двигателя частично отвечает за охлаждение двигателя и обеспечение возможности дальнейшего сгорания. Без него вся эта наука была бы напрасной. Но что же это такое на самом деле? Какая температура у выпускного коллектора? Почему болты выпускного коллектора ломаются? Читайте дальше, чтобы узнать все, что нужно знать об этой важной детали автомобильного двигателя, и как обнаружить распространенные проблемы.

Что такое выпускной коллектор и почему он важен?

Автомобильный выпускной коллектор используется для отвода выхлопных газов из цилиндров двигателя в выхлопную трубу под автомобилем. После того как выхлопные газы покидают выпускной коллектор, они проходят через систему выпуска и глушитель автомобиля, выходя через выхлопную трубу.

Коллектор – это металлическая деталь, которая крепится болтами к блоку цилиндров сбоку в двигателях с L-образной головкой или к головке цилиндров сбоку в двигателях с I-образной головкой. В двух-, трех- и четырехцилиндровых двигателях есть только один выпускной коллектор, так как у них только один ряд цилиндров для отвода выхлопных газов.

Однако в двигателях с V-образной компоновкой (V6, V8, V12) есть два коллектора – по одному на каждый ряд. В некоторых двигателях V8 каждый коллектор подключен к отдельной выхлопной трубе, глушителю и выхлопной трубе. В других двигателях они соединены перекрестной трубой и проходят через одну выхлопную систему с общим глушителем и выхлопной трубой.

Выпускные клапаны вращаются, чтобы удалить отходы из процесса сгорания двигателя. Когда впускной клапан двигателя открыт и поршень движется вниз, то есть воздушно-топливная смесь втягивается через впускной клапан, выпускной клапан также слегка открыт. Без коллектора все газы сгорания быстро выходили бы, и выпускной клапан стал бы путем наименьшего сопротивления для потока воздуха в цилиндре. Наряду с воздухом и топливом из впуска, двигатель всасывал бы холодный воздух через выпускной клапан, экспоненциально повышая температуру в камере сгорания и быстро расплавляя выпускной клапан, седло клапана и верхнюю часть поршня. Это явление известно как «обратный выхлоп» и славится разрушением двигателей. Коллектор – ключ к предотвращению этого.

Газы в выпускном коллекторе очень горячие и находятся под высоким давлением. Это высокое давление в коллекторе заставляет газы «выталкиваться» через коллектор и выходить в выхлопную трубу. Поскольку выхлопные газы имеют массу, они также обладают инерцией и создают вакуум при выходе из коллектора в так называемом эффекте «продувки». Это вытягивает оставшиеся газы из двигателя, подготавливая его как можно лучше для следующего цикла сгорания, делая его более эффективным. Стандартные чугунные или «бревнообразные» коллекторы обычно имеют очень небольшой эффект продувки для мощности. Этот эффект наиболее заметен в трубчатых выпускных коллекторах, которые специально разработаны для улучшения продувки.

Материалы коллекторов

Обычно коллекторы изготавливаются из трубчатой стали, нержавеющей стали или чугуна. Нержавеющая сталь является самой дорогой, поскольку не ржавеет и имеет длительный срок службы, но трубчатая сталь также часто используется, поскольку обеспечивает хороший поток газов.

Однако вы заметите, что в большинстве автомобилей используются чугунные коллекторы. Они дешевле в производстве по сравнению с другими, но тяжелее стали и со временем становятся хрупкими, что делает их склонными к растрескиванию. Об этом позже.

Большинство коллекторов – это просто голый металл, но в некоторых случаях на коллектор может быть нанесено керамическое покрытие для изоляции. Это дорого, и часто вместо этого используется относительно дешевый «выхлопной чехол». Однако этот «выхлопной чехол» сокращает срок службы коллектора.

Поскольку выпускные коллекторы становятся очень горячими, большинство из них оснащены металлическим тепловым экраном для защиты других компонентов под капотом. Это предотвращает ненужное плавление деталей двигателя!

При замене коллектора у вас есть выбор между оригинальными запчастями от производителя, аналогами из вторичного рынка или даже подержанными коллекторами, снятыми с других автомобилей. В первую очередь, проверьте, из чего он сделан и каков его возраст.

Симптомы проблем с выпускным коллектором

Проблемы с выпускным коллектором могут иметь серьезные последствия, включая снижение мощности двигателя, увеличение времени прогрева, ухудшение расхода топлива и преждевременный выход из строя каталитического нейтрализатора. Чтобы избежать этого, важно знать признаки и симптомы, которые могут указывать на трещины, утечки или другие проблемы с коллектором.

Чрезмерный шум двигателя

Шум двигателя – хороший показатель утечки прокладки выпускного коллектора. Прокладка коллектора создает герметичное уплотнение между коллектором и головкой цилиндров, предотвращая утечки воздуха. Неисправная прокладка коллектора может издавать шипящие или пощелкивающие звуки. Звук наиболее громкий при запуске автомобиля на холодную и усиливается при ускорении.

Снижение мощности и ускорения

Если прокладка коллектора протекает, вы заметите, что производительность автомобиля не такая, как раньше или должна быть. Противодавление, создаваемое коллектором, обеспечивает максимально эффективное протекание процесса сгорания. Если вакуум не создается, процесс не будет таким эффективным, как должен. Автомобиль будет медленнее и не будет так быстро разгоняться с места. Если не устранить утечку, проблема будет только усугубляться. Однако следует отметить, что коллектор – не единственная причина снижения мощности и ускорения.

Ухудшение расхода топлива

Расход топлива тесно связан с производительностью, и когда автомобиль теряет мощность, он потребляет больше бензина. Автомобиль должен работать интенсивнее, чтобы поддерживать тот же уровень производительности, который он должен был бы иметь без проблем с выхлопной системой. Вы можете подумать о стоимости ремонта проблемы с коллектором, но со временем дополнительные затраты на топливо превысят ее.

Ржавчина на коллекторе

Ржавчина может появиться на любой металлической детали, особенно на тех, которые подвергаются воздействию воздуха (ржавчина вызывается окислением металла). Поскольку коллектор металлический, особенно если он чугунный, он может быть подвержен ржавчине. Тот факт, что система находится близко к земле и подвергается воздействию влаги и гравия, означает, что она особенно уязвима. Если ржавчина серьезная и на коллекторе начинают появляться отверстия или трещины, вы начнете слышать громкий грохот двигателя или шипение, когда газы выходят. Это определенно требует профессионального внимания и может потребовать замены коллектора.

Видимые трещины

Помимо возможного шума и снижения производительности, самым очевидным признаком треснувшего коллектора являются видимые трещины на поверхности коллектора. Чтобы найти трещины, внимательно осмотрите коллектор, особенно в местах, где он крепится болтами к двигателю, и в областях, где тепло наиболее сконцентрировано. Крупные трещины относительно легко обнаружить, но более мелкие, волосные трещины может быть сложнее найти. Возможно, потребуется снять коллектор с моторного отсека, чтобы тщательно осмотреть всю поверхность. Такого рода проблема подсказывает, когда следует заменить выпускной коллектор.

Запах выхлопных газов

Запах выхлопных газов – один из самых очевидных симптомов утечки в выпускном коллекторе. Трещины в коллекторе также могут вызывать чрезмерный запах выхлопных газов, поскольку часть газов выходит через трещины, а не через конец выхлопной трубы. Вы можете не заметить этот запах выхлопных газов внутри автомобиля, но если вы откроете капот и почувствуете неприятный запах в моторном отсеке, особенно вокруг коллектора, это хороший показатель. Запах выхлопных газов означает, что трещины или утечки довольно серьезны и могут быть вредны для здоровья.

Как заменить выпускной коллектор и прокладку

В случае треснувшего выпускного коллектора вариантов мало, кроме замены. Попытка загерметизировать трещину – плохая идея, и использование некоторых герметиков может даже ухудшить производительность самого коллектора, если это сделано неправильно.

Прокладку выпускного коллектора также можно заменить, чтобы решить проблему утечки, но ее также можно отремонтировать. «Прогоревшая» прокладка выпускного коллектора

Проверьте лямбда-зонд, чтобы двигатель мог правильно «дышать».

Где-то в глубинах памяти вам может вспомниться слово «лямбда». Символ «λ», обозначающий лямбду, может вызвать еще больше воспоминаний. Лямбда — это термин, используемый в математике и физике для обозначения произвольной длины волны, и она долгое время была частью британской учебной программы. Но какое отношение это имеет к вашему автомобилю?

Лямбда-зонд получил свое название от части своей работы — он измеряет форму выходного сигнала в разных режимах работы двигателя, чтобы определить, сколько кислорода выходит из выхлопной системы.

По сути, этот датчик измеряет соотношение бензина и воздуха, то есть количество кислорода в выхлопных газах. Это необходимо для того, чтобы количество бензина точно регулировалось, и каталитический нейтрализатор мог его очищать.

Полностью исправный лямбда-зонд имеет множество преимуществ, а неисправный может вызвать множество проблем. Поэтому мы представляем подробное руководство о том, что такое лямбда-зонд, как он работает и как определить его неисправность, чтобы убедиться, что вы на правильной волне.

Лямбда-зонд — это небольшой датчик, впервые разработанный Volvo в 1970-х годах. Расположение лямбда-зонда одинаково на всех автомобилях — в выхлопной системе автомобиля, между выпускным коллектором и каталитическим нейтрализатором. По принципу действия лямбда-зонд аналогичен датчику кислорода. В новых автомобилях может быть установлено два лямбда-зонда или датчика O2, причем второй расположен сразу после каталитического нейтрализатора. Дизельные автомобили также оснащены лямбда-зондами, как и бензиновые.

Лямбда-зонд работает совместно с каталитическим нейтрализатором, «сигнализируя» о выхлопных газах, проходящих через каталитический нейтрализатор. Датчик измеряет соотношение бензина и воздуха, чтобы убедиться, что количество впрыскиваемого бензина точно соответствует требуемому и может быть очищено каталитическим нейтрализатором. Это соотношение воздух-топливо называется стехиометрическим соотношением или лямбда-коэффициентом (отсюда и название датчика).

Как работает лямбда-зонд?

Лямбда-зонд измеряет количество кислорода и регулирует количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, оптимизируя соотношение воздух-топливо. Эта оптимизированная топливовоздушная смесь позволяет двигателю работать с максимальной производительностью. Поскольку лямбда-зонд расположен перед каталитическим нейтрализатором, он может измерять количество воздуха и топлива в несгоревших углеводородах после сгорания. Таким образом, он может определить, слишком ли много воздуха (требуется впрыск большего количества топлива) или слишком много атомов углерода и вредных выбросов (требуется больше воздуха для реакции с топливом). Он также обеспечивает правильную работу каталитического нейтрализатора, который удаляет вредные и токсичные побочные продукты процесса сгорания, выходящие из автомобиля.

После сбора данные передаются в электронный блок управления (ЭБУ), который контролирует количество выделяемых газов для снижения выбросов загрязняющих веществ.

В процессе сгорания всегда должно происходить реакция правильного количества воздуха и топлива. Если в смеси недостаточно воздуха, двигатель работает на «богатой» смеси, что приводит к избытку несгоревшего топлива. Несгоревшее топливо создает загрязнение, чего мы стараемся избежать. С другой стороны, если в топливной смеси слишком много воздуха, это «бедная» смесь. Бедная топливная смесь склонна производить больше оксидов азота — загрязнителей, которые также являются токсичными и которых следует избегать. Это также может привести к снижению производительности двигателя и возможному повреждению двигателя.

Аналогично, лямбда-зонд влияет на расход топлива и производительность. Если в двигатель впрыскивается слишком много топлива, очевидно, что заправляться придется чаще. Поэтому очень важно получать правильные показания лямбда-зонда.

Как проверить лямбда-зонд?

Проверить, работает ли еще лямбда-зонд, довольно просто.

Вы можете проверить лямбда-зонд с помощью анализатора выхлопных газов или 4-газового анализатора. Это делается аналогично тесту на выбросы и может быть выполнено в гараже. Значение лямбда рассчитывается путем изучения изменений состава выхлопных газов в течение 60 секунд.

Вы также можете использовать мультиметр. Подключите его параллельно к сигнальному проводу датчика и установите на 1В или 2В. При запуске двигателя вы должны увидеть показания между 0,4В и 0,6В. Когда двигатель прогреется до рабочей температуры, показания должны колебаться между 0,1В и 0,9В.

Наконец, существуют также приборы, специально разработанные для тестирования лямбда-зонда. Как и мультиметр, тестер подключается к сигнальному проводу, и при достижении надлежащей температуры показания отображаются с помощью светодиодной шкалы.

Что должен показывать лямбда-зонд?

Это очень просто — он должен показывать 1. Если значение меньше 1 (λ <1), это означает, что топливовоздушная смесь богатая, а если больше 1 (λ> 1) — смесь бедная.

Почему выходят из строя лямбда-зонды?

Существует несколько проблем, вызывающих отказ лямбда-зонда. Нагревательный элемент изготовлен из резистивного материала, который сопротивляется потоку электронов и выделяет тепло, и это наиболее частая причина преждевременного выхода из строя. Если сопротивление перегорает и цепь размыкается, датчик выходит из строя. Здесь требуется замена датчика. Если выходит из строя электрическая цепь, соединяющая измерительный электрод с PCM, это также вызывает неисправность датчика. Загрязнения извне датчика (с дороги или из самого двигателя) могут накапливаться и блокировать вход воздуха, не позволяя оценить уровень кислорода в выхлопных газах.

Признаки неисправного лямбда-зонда

Если лямбда-зонд выходит из строя, он не отправляет данные в ЭБУ, и ЭБУ использует неверную информацию. Это приводит к увеличению расхода топлива, а затем, скорее всего, к увеличению выбросов загрязняющих веществ. Это также означает, что каталитический нейтрализатор может засориться и потребовать замены.