Система изменения геометрии впускного коллектора: 403 — Доступ запрещён – Система изменения геометрии впускного коллектора: принцип работы

Движущийся по инерции воздушный поток ударяется о стенки перекрытого отверстия, отражается и движется уже к дроссельной заслонке. Для достижения инерционного наддува следующий момент открытия впускного клапана должен наступить, когда отраженный поток воздуха опять создаст зону повышенного давления перед клапаном.

Для расчета интервалов повышенного давления над впускным клапаном используется формала t=s/v, где

• s – длина впускного тракта от клапана до входа в коллектор;
• t – время, необходимое волне для преодоления расстояния s;
• v – скорость движения волны (скорость звука).

Временной интервал, при котором открыт впускной клапан, зависит от оборотов коленчатого вала. Чем медленней скорость движения поршня, тем дольше отраженная волна возвращается к впускному клапану и, соответственно, тем большее расстояние ей нужно преодолеть для создания инерционного наддува. Чтобы сократить время t, позволив тем самым воздушному потоку попасть в открывающийся впускной клапан в зоне повышенных оборотов, необходимо сократить расстояние s. Именно эту инженерную задачу призван решить впускной коллектор с изменяемой геометрией.

Подведем итоги

• Чем ниже обороты двигателя, тем длиннее должен быть впускной тракт. При этом небольшое сечение впускных каналов позволяет увеличить скорость движения потока воздуха, что благотворно влияет на перемешивание ТПВС.
• Чем выше обороты двигателя, тем короче должен быть впускной тракт. Повышение оборотов ведет к увеличению массы воздуха, поступающего в цилиндры за единицу времени. Поэтому в зоне высоких оборотов сечение впускных каналов должно обеспечивать достаточную пропускную способность и не создавать избыточные насосные потери.

Система перекрытия раннеров индивидуальными заслонками

Принцип работы системы заключается в перекрытие половины впускных раннеров в режимах малых и частичных нагрузок. Заслонки, перекрывающие путь потоку воздуха, соединены тягой либо устанавливаются все на одной оси. На ранних моделях тяги управлялись вакуумным регулятором. Позже перекрытие клапанов осуществлялось электропневматическим клапаном, питание на который подавал ЭБУ двигателя. Большинство современных систем с индивидуальными заслонками оборудуются сервоприводами. Внедрение датчика положения оси вихревых заслонок позволило реализовать обратную связь для более точного управления системой EGR. Подобную систему индивидуальных заслонок применяют как на бензиновых, так и на дизельных ДВС с турбонаддувом.

Проблемы

• Образование нагара, грязевых отложений на заслонках, впускных каналах. Работа системы EGR в паре с неисправной системой ВКГ приводит к отложениям сажи на стенках коллектора. Поэтому на дизельных ДВС впускной коллектор с изменяемой геометрией гораздо чаще требует к себе внимания.
• Обламывание оси крепления заслонки. Проблема «смертельных бабочек» хорошо известна владельцам BMW. После обламывания ось крепления и куски заслонки попадают в камеру сгорания, повреждая поршни, клапаны и стенки камеры сгорания.
• Появление люфтов в местах крепления заслонок к оси, тяге. Из-за этого датчик положения заслонок выдает неверный сигнал, что заставляет ЭБУ постоянно корректировать положение заслонок.

Впускной коллектор с изменяемой длиной

На схеме принцип работы впускного коллектора двигателя Skoda Octavia 2.0 MPI (AZJ). Заслонки управляются при помощи электромагнитных клапанов. Механическое воздействие на ось заслонки осуществляется через вакуумный клапан, который берет разряжение из вакуумной камеры.

• Заслонки закрыты. Воздух движется по узкому длинному каналу.

• В режиме работы свыше 4000 тыс.об./мин открывается заслонка 1.

• Обороты двигателя свыше 4800 тыс./мин. Открытие заслонки 2 позволяет резонировать потоку на небольшой длине, что улучшает наполнение на высоких оборотах.

Изменение геометрии

Довольно интересно изменение геометрии впускного коллектора реализовано на турбированных двигателях AGN, AGU объемом 1.8 литра. Короткий или длинный впуск образовывается в зависимости от положения четырех параллельных заслонок, установленных между раннерами.

• Заслонки закрыты. Сообщение между каналами отсутствует. Для каждого из цилиндров пропускная способность ограничена сечением раннера.

• Заслонки открыты. Все раннеры сообщены, что значительно уменьшает насосные потери, увеличивая наполняемость цилиндров на высоких оборотах.

Система изменения длины впускного коллектора

Рассмотрим такой узел, как система изменения длины впускного коллектора, а также явные и скрытые неприятности, которые может преподнести данная система.

Мало кто из владельцев инжекторных автомобилей уделяет должное внимание системе изменения длины (геометрии) впускного коллектора. А зря! Данный узел требует периодической диагностики, так как его неисправность обычно не приводит к явным проблемам, а заключается в постепенной потере мощности, нестабильной работе двигателя, не совсем адекватной реакции педали акселератора и, конечно же, перерасходе топлива.

Но не только автовладельцы не уделяют этой системе должное внимание, а и поставщики автозапчастей. Часто поиск деталей данной системы превращается в настоящий квест с непреодолимыми препятствиями.

Мало того, что некоторые продавцы понятия не имеют о чём идёт речь и, дабы совсем не падать в глазах клиента, начинают читать мне каталоги с номерами запчастей и доказывать, что зелёное не зелёное, а круглое

Всё дело в том, что большинство продавцов-«консультантов» никогда в глаза не видели то, о чём консультируют. А в каталогах, которыми они руководствуются, тоже бывают ошибки на ошибке. Но для них это святая книга правды.

Вот пример кодов запчастей системы изменения длины впускного коллектора Лачетти, Нубира, Джентра и т.д.

• Электромагнитный клапан системы изменения длины впускного коллектора — 25183354 (GM), 96333470 (Корея). В каталогах он обозначается как клапан электромагнитный рециркуляции выхлопных газов Lanos, Leganza, Matiz, Nubira, Lacetti, Aveo, Vida, Tac. Какие выхлопные газы???
• Рабочий механизм (пневмокамера) — 96408135. Тут, вообще, цирк! Он у нас и клапан ЕГР, и датчик отработавших газов!!!, и датчик давления, и КЛАПАН заслонок…
• Ресивер с обратным клапаном (бачок вакуумный) — 96334828 —  Бачок вакуумный системы впрыска топлива Дэу Ланос, Нубира, Шевроле Такума, Лачетти. Бачок отработавших газов

Как работает система изменения длины впускного коллектора

Впускной коллектор с системой изменения длины применяется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях для обеспечения лучшего наполнения камеры сгорания воздухом на разных оборотах двигателя.

На низких оборотах требуется достижение максимального крутящего момента как можно быстрее, для чего используется длинный впускной коллектор. Высокие обороты выводят двигатель на максимальную мощность при коротком впускном коллекторе.

На большинстве автомобилей эта система работает одинаково. Во впускном коллекторе установлена ось с заслонками, которые перекрывают, либо открывают путь воздушному потоку по одному из двух путей — короткому или длинному.

Состоит система изменения длины впускного коллектора обычно из таких элементов:

• ресивер с обратным клапаном
• электромагнитный клапан
• механизм изменения длины (пневмокамера)
• ось с заслонками
• соединительных вакуумных трубок
• проводки к электромагнитному клапану

Рассмотрим устройство и работу системы более детально на примере автомобиля Шевроле Лачетти.

На фото ниже я отметил:

• красной стрелкой — ресивер с обратным клапаном
• зелёной стрелкой — электромагнитный клапан
• синей стрелкой — проводка к электромагнитному клапану
• желтой стрелкой — механизм (пневмокамера) изменения длины
• цифрами — соединительные вакуумные трубки: 1 — от электромагнитного клапана к механизму (пневмокамере), 2 — от коллектора к ресиверу, 3 — от ресивера к клапану.

На заглушенном двигателе шток механизма (пневмокамеры) выдвинут полностью и система находится в состоянии короткого коллектора. Как только мы заводим двигатель, в коллекторе создаётся разрежение и давление падает до 30-33 кПа. На клапан подаётся напряжение и он открывается, тем самым пуская разрежение из коллектора через ресивер в рабочий механизм (пневмокамеру). Пневмокамера втягивает свой шток и, проворачивая ось заслонок, переводит систему на длинный коллектор, что обеспечивает приемистость на низких оборотах двигателя. В таком положении система будет, пока двигатель не достигнет оборотов, равных 4,5 тыс.об/м. После этого ЭБУ отключает подачу напряжения на клапан и он закрывается, перекрывая подачу вакуума на пневмокамеру. Шток пневмокамеры должен теперь полностью выдвинуться и провернуть ось заслонок снова в режим короткого коллектора. Но как он выйдет, если пневмокамера герметична и ей нужен доступ воздуха, чтобы пружина в пневмокамере смогла сдвинуть шток? Это как бутылку опустить в воду горлышком вниз. Вода в нее не попадёт, пока не проделать отверстие в донышке, чтобы вышел воздух.

Для этих целей электромагнитный клапан имеет ещё и третий штуцер, который закрыт колпачком (фильтром), который расположен внизу и на него как раз указывает зелёная стрелка. Это атмосферный штуцер. При отключении напряжения, электромагнитный клапан не только перекрывает разрежение от ресивера к пневмокамере, но и открывает переход от пневмокамеры к атмосферному штуцеру, позволяя пневмокамере набрать воздух и выдвинуть шток.

Теперь кратко рассмотрим устройство и проверку каждого узла отдельно.

Электромагнитный клапан системы изменения длины впускного коллектора

Клапан состоит из корпуса, запорного механизма, трёх штуцеров и электромагнитной катушки. Чтобы демонтировать клапан с автомобиля достаточно со стороны ресивера отогнуть фиксатор-защёлку и сдвинуть клапан вниз

Клапан имеет три штуцера. Один из них (атмосферный) закрыт крышечкой. Её необходимо снять для проверки и удаления грязи

Для проверки запирающих свойств клапана достаточно подуть в боковой штуцер. При этом воздух должен выходить в нижний (атмосферный) штуцер, а в верхний не должен. Если подать на клапан напряжение, то всё должно быть наоборот.

Для проверки обмотки клапана достаточно нажать на фиксатор колодки проводов и снять её

На клапане будут видны два контакта. К ним необходимо подключить омметр и замерить сопротивление, которое должно составлять несколько Ом. Если сопротивление в норме, а клапан не работает, тогда необходимо проверить приходящее напряжение на колодке, которое должно составлять около 12 В. Не забудьте завести двигатель для измерения напряжения.

Ресивер (вакуумный бачок) системы изменения длины впускного коллектора

Это цилиндрическая ёмкость с обратным клапаном внутри. Проверка очень проста и состоит из двух пунктов:

• проверить целостность, чтобы не было утечки вакуума
• отключить трубку, идущую к электромагнитному клапану, а вторую трубку отключить от коллектора (трубка №2). Подуть в эту трубку — воздух не должен проходить. Но при всасывании в себя — воздух должен проходить!

Рабочий механизм (пневмокамера) системы изменения длины впускного коллектора

Это самое слабое звено в этой цепи.

Пневмокамера состоит из корпуса (металлического или пластикового), штока, диафрагмы и пружины.

Чаще всего система изменения геометрии впускного коллектора выходит из строя именно из-за изношенной диафрагмы пневмокамеры. Её можно назвать расходным материалом.

Чтобы проверить целостность пружины и диафрагмы, достаточно отсоединить вакуумную трубку  и вдавить шток. Шток должен войти без заеданий, а при отпускании — должен резко выдвинуться. Значит пружина цела и ось заслонок не заедает.

Теперь вдавливаем шток и закрываем штуцер пальцем. Шток не должен выходить из пневмокамеры полностью. Если выходит — значит диафрагма порвана.

Вот видео работы рабочего механизма с немного износившейся диафрагмой. Смотрите внимательно

Диафрагма ещё кое-как работает. Шток на холостом ходу втягивается, но стоит немного нажать педаль газа, как шток немного выходит. Это происходит, потому что при открытии дроссельной заслонки в коллекторе возрастает давление и уменьшается разрежение. И этого разрежения уже не хватает для удержания порванной диафрагмы. Хотя целую диафрагму оно удержало бы без проблем.

По достижении оборотов 4,5 тыс.об/м, шток выдвигается полностью, как должно и быть. Значит вся система работает исправно, кроме диафрагмы.

Но главная проблема даже не в том, что теперь коллектор некорректно переводится в длинный/короткий. Вернее, это тоже большая проблема, но есть и ещё более серьёзная.

Дело в том, что до 4,5 тыс.об/м электромагнитный клапан открыт и, естественно, пускает разрежение в пневмокамеру с порванной диафрагмой, что приводит к подсосу неучтённого воздуха во впускной коллектор! Из-за этого происходит нарушение корректной работы двигателя на малых и средних оборотах. Наблюдаются провалы, дергания, возрастание оборотов холостого хода и, соответственно расход топлива ещё больше бьёт по карману.

Поэтому пневмокамеру в обязательном порядке необходимо заменить.

Если Вы заметили, что диафрагма испорчена, а до дома ещё очень далеко и нет возможности купить новую пневмокамеру, тогда можно поступить следующим образом:

1. Отсоединить вакуумную трубку от коллектора, а штуцер на коллекторе заглушить. Внимание!!! Только заглушку нужно искать, которая наденется НА штуцер (например, шланг загнуть и закрепить проволокой, резиновую часть от медицинской пипетки и т.п.), а НЕ в штуцер (спички, зубочистки и т.п.). Нужно именно так для того, чтобы Вашу заглушку не засосало в коллектор! Я использовал загнутый и обжатый проволокой кусочек вакуумного шланга 
2. Утопить шток пневмокамеры и зафиксировать его в этом положении проволокой, хомутом или чем-то подобным.

Так можно спокойно ехать, куда глаза глядят. Но помнить, что на высоких оборотах двигателя динамика будет чуть хуже.

Замена пневмокамеры системы изменения длины впускного коллектора

Для замены пневмокамеры необходимо открутить два шурупа битой torx, либо подходящей отвёрткой

и отцепить шток

Если новой пневмокамеры пока нет или будете ремонтировать старую, а ездить необходимо, тогда закручиваем шурупы на своё место и привязываем к одному из них ось заслонок

А вот теперь самое интересное! После того, как пневмокамера уже была демонтирована, оказалось, что дело было не в порванной диафрагме. Когда её перевернули, увидели вот такое

Вот поближе

Через такую щель сосало воздух во впускной коллектор!

Так как новую пневмокамеру найти не просто и цена у неё, как у комплекта хороших свечей, было принято решение попробовать её отремонтировать и заменить свечи

Паять не представлялось возможным, так как этот металл не лудится. От сварки также отказался.

Спасение нашлось в средстве для ремонта бамперов и прочих элементов кузова.

Как им пользоваться изложено в статье Как заклеить бампер

Красота там не нужна, а надёжность важна, так как в эту отрывающуюся часть внутри давит пружина. Поэтому кроме герметичности необходима и механическая прочность. Получилось, в общем, вот так

Пневмокамера стала работать лучше новой

В комментариях возникло много вопросов по проверке пневмокамеры, поэтому решил добавить видео проверки исправной пневмокамеры

А вот полное видео о системе изменения длины впускного коллектора

А Вы давно обращали внимание на систему изменения длины впускного коллектора в своём авто? Советую посмотреть

Всем Мира и ровных дорог!!!

Система изменения геометрии впускного коллектора

Система, которая изменяет геометрию впускного коллектора, была разработана с целью повышения номинальной мощности ДВС, дополнительной экономии топлива, а также снижения показателя токсичности ОГ.

Уменьшение или увеличение геометрии впускного пространства реализуется обычно двумя способами

— Увеличением или уменьшением длины  коллектора;
— Изменение  сечения  коллектора ;

В некоторых случаях на одном двигателе, возможно, изменение геометрии сразу 2-мя способами.

Впускной коллектор с изменяемой длиной применяют в бензиновых и дизельных моторах с целью обеспечения самого лучшего наполнения камер сгорания на всех возможных оборотах двигателя.

Так, на низких оборотах необходимо, чтобы происходило достижение максимального крутящ. момента и как возможно быстрее, для чего применяют впускной коллектор с повышенной длиной. Высокие обороты должны выводить мотор на максимально возможную мощность при самом небольшом  впускном коллекторе.

Коллектор обладающей возможностью к изменению своей длины используют производители многих ведущих брендов.

Переключение с более короткой длины на более длинную и наоборот происходит при помощи клапана, который входит в состав системы управления ДВС.

Функционирование впускного коллектора обладающего переменной длиной происходит таким образом:

В процессе закрытия впускных клапанов в  коллекторе еще остается какая-то часть воздуха, совершающая колебания частотой, которая прямопропорциональна оборотам колен. вала и длине коллектора. В какой-то момент обороты колен. вала входят в состояние резонанса, благодаря чему происходит эффект нагнетания, такое событие получило название резонансный наддув. В процессе открытия впускных клапанов смесь из воздуха нагнетается в камеру сгорания.

В двигателях оборудованных наддувом впускной коллектор с попеременной длиной не используется потому, что тот объем воздуха, который необходим двигателю, обеспечивается механически. Впускной коллектор таких двигателей довольно короткий, что дает возможность сократить размер мотора в целом и его стоимость.

Впускной коллектор с переменным сечением применяют на бензиновых и на дизельных ДВС, также тех, которые оборудуется наддувом. В процессе уменьшения поперечного сечения каналов коллектора происходит увеличение скорости проходящего воздуха, как следствие более качественное смесеобразование и полное сгорание смеси из топлива и воздуха, а также понижение токсичных выбросов ОГ.

1 — работа системы при полной нагрузке (заслонка открыта)
2 — работа системы при частичной нагрузке (заслонка закрыта, завихрения топливно-воздушной смеси)

Элементы:
3 — вихревой канал
4 — вакуумный регулятор заслонки
5 — форсунка
6 — заслонка
7 — канал наполнения

Коллектор с изменяемым сечением применяется на двигателях автомобилей Опель (система Twin-Port на фото)

В данной системе каждый впускной канал делится на две части, одна из которых перекрыта заслонкой. Привод заслонки работает за счет вакуумного регулятора, являющегося исполнительным механизмом системы управления мотора.

При неполной нагрузке заслонки находятся в закрытом состоянии, смесь из топлива и воздуха или воздух поступает к камере сгорания по одному каналу. В процессе данного события происходит завихрение, которое обеспечивает более качественное смесеобразование. При минимизации  сечения система рециркуляции ОГ вступает в работу раньше, чем обеспечивает повышение топливной экономичности ДВС.

Варианты реализации системы изменения геометрии впускного коллектора и для чего это нужно

Наиболее эффективной современной технологией, которая позволяет существенно увеличивать мощность ДВС, снижать расходы топлива, уменьшать токсичные выбросы является система изменения геометрии впускного коллектора.

Изменение параметров геометрии коллектора можно добиться в двух случаях:

• при изменении длины самого коллектора впуска;
• при изменении его поперечного сечения.

В некоторых типах ДВС изменение геометрии коллектора происходит одновременно двумя изложенными способами.

Впускной коллектор с изменением длины

Данный тип коллектора может использоваться на дизельных и бензиновых двигателях, которые обеспечивают эффективное наполнение камеры сгорания входящим воздухом на рабочих оборотах ДВС.

Для того чтобы обеспечить высокий вращающий момент на достаточно низких оборотах двигателя, применяется впускной коллектор максимальной длины. И, наоборот, на высоких оборотах для эффективной работы двигателя применяется впускной коллектор минимальной длины.

Подобные впускные коллекторы применяются в наиболее известных системах изменения геометрии —  DIVA от концерна BMW; VICS и VRIS от компании Mazda; DSI от концерна Ford.

Длина впускного коллектора регулируется за счет регулирующего клапана, который является составным элементом СУД (системы управления двигателем).

Принцип работы

Принцип работы впускного коллектора с изменением длины основан на следующем. Часть воздушной массы, которая остается во впускном коллекторе после закрытия впускных клапанов, производит колебательные движения с частотой, которая прямо пропорциональна длине коллектора и рабочим оборотам ДВС.

В некоторый момент колебания воздушной массы достигают резонансной частоты, что способствует возникновению эффекта нагнетания. Этот процесс получил название резонансный наддув. Открытие клапанов впуска обеспечивает подачу воздуха под высоким давлением в камеру сгорания.

В двигателях надувного типа нет необходимости мудрить с впускным коллектором переменной длины, поскольку подача воздуха обеспечивается турбиной или компрессором. Поэтому в таких двигателях применяется впускной коллектор малой длины, который позволяет уменьшить размеры ДВС, а, следовательно, и его стоимость.

Впускной коллектор с изменением сечения

Впускной коллектор с изменением сечения используется на всех видах ДВС – бензиновых, дизельных, с наддувом.  Увеличение скорости движения воздуха, улучшение образования и сгорания ТВС, а также уменьшение уровня токсичности газов обеспечивается за счет уменьшения поперечного сечения коллекторных каналов.

К наиболее распространенным системам, оснащенным впускным коллектором с изменением сечения относятся: Twin Port от компании Opel; Variable Induction System от концерна Volvo; VIS от компании Toyota; IMRC и CMCV от концерна Ford.

Подобная система имеет центральный впускной канал, который разделяется на два канала для отдельных цилиндров. При этом один из каналов закрывается заслонкой, привод которой выполняет регулятор вакуумного типа или электрический двигатель.

Если нагрузка в системе неполная, заслонки остаются в закрытом состоянии, ТВС или чистый воздух (в зависимости от применяемой системы впрыска) подается в камеры сгорания цилиндров по единственному каналу. Это способствует образованию завихрений, которые улучшают процесс смесеобразования.

Уменьшение площади сечения впускного коллектора способствует улучшению экономичности ДВС за счет того что система рециркуляции выхлопных (отработавших) газов начинает работать чуть раньше.

Если нагрузка полная, в таком случае заслонки остаются открытыми, благодаря чему происходит максимальная подача ТВС (или воздуха) в камеру сгорания с дальнейшим увеличением мощности ДВС.

Принцип работы

Система изменения геометрии имеет достаточно простой принцип работы. Каждый цилиндр оснащен отдельным каналом на каждый клапан впуска. При этом любой из этих каналов может закрываться специальной заслонкой. Система управления двигателем активизирует работу привода заслонки. В зависимости от нагрузки системы происходит подача соответствующего объема ТВС (или воздуха) в камеру сгорания.

Основным назначением системы является повышение эффективности и экономичности любого ДВС при сохранении заявленной мощности. Подобная система также позволяет сэкономить топливо до 10-15%, если параллельно ей задействовать систему для рециркуляции газов, образованных при сгорании топлива.

Фото и рис.: Nissan, Audi