Випускний колектор

ДВЗ транспортного засобу зазвичай містить кілька циліндрів, і в кожного з них є клапан, через який відпрацьовані гази виходять з циліндра. Ці гази необхідно вивести через вихлопну трубу в атмосферу. У кожного циліндра своя вихідна труба, завдяки чому зменшується шкідливий взаємний вплив циліндрів. При більшій, ніж 100кВт потужності двигуна для випуску вихлопних газів використовується випускний колектор, відлитий з чавуну, нержавіючої сталі або виготовлений з кераміки. Хоча вага останнього невеликий, але, внаслідок чергування сильного нагрівання та охолодження, в ньому виникають і поширюються тріщини, які погано позначаються на виконанні колектором своєї функції. Випускний колектор зводить виходи циліндрів в одну загальну вихлопну трубу, виведену до краю корпусу транспортного засобу, наприклад, автомобіля.

Часто ці виходи спочатку підключаються до каталізатора, який знижує концентрацію шкідливих для здоров’я речовин у вихлопних газах, а вже вихід каталізатора підключається до загальної для автомобіля вихлопній трубі. Вступники з камер згоряння відпрацьовані гази утворюються в результаті процесу швидкого згоряння палива, тому мають дуже високу температуру – тисячі градусів. Ці гази різко охолоджуються, стикаючись зі значно більш холодним атмосферним повітрям у випускному колекторі, тому на його стінках з’являється хімічно активний конденсат, сприяючий корозії. Випускний колектор, крім групування і виведення в атмосферу вихлопних газів, допомагає камер згоряння швидше позбутися від вихлопних газів шляхом продувки і швидше наповнитися черговою порцією горючої суміші.

Продув відбувається через виникнення хвилі розрідження і стиснення в потоці відпрацьованих газів. У той момент, коли випускний клапан відкривається, їх тиск дуже велике. Воно поступово знижується і доходить, коли в камері згоряння газів майже не залишається, до величини атмосферного тиску. Ці імпульси тиску повторюються кожен цикл роботи двигуна. Однак хвиля тиску відбивається від каталізатора або пламегасителя і прямує у бік виходу циліндра. У результаті на ділянці між вихідним клапаном і входом в каталізатор виникає стояча хвиля. У якомусь діапазоні частот роботи (оборотів) двигуна, зазвичай середніх, стояча хвиля розрідження до тиску нижче атмосферного розташовується біля виходу з камери згоряння, створюючи додаткове розрідження (продув), сприяє прискоренню висновку з неї відпрацьованих газів.

Щоб створити найкращі умови продува для кожної з камер, окремі випускні труби мають однакову довжину. Вони формують химерну форму «павука». Так його називають у російському автосервісі. Важливим внеском в ефективність роботи ДВС є зменшення тепла, що віддається його конструкції випускним колектором. Цього домагаються його теплоізоляцією. Існують три варіанти теплоізоляції.

Перший – покриття поверхні колектора керамічної фарбою розпиленням або пензлем з подальшим запіканням керамічного покриття в печі. Отриманий шар зменшує лише радіаційну складову виділяється тепла.
Другий – нанесення на поверхню товстого шару керамічного теплоізолятора за допомогою газотермічного напилення. Цей шар дуже добре ізолює нагріту поверхню від навколишнього середовища. Такий варіант часто застосовується для показових зразків автомобілів і в техніці гоночних машин.
Третій – огортання всій поверхні стрічкою з теплоізолювальної тканини. Цей дешевий і простий спосіб, як правило, веде до передчасного зносу конструкції.
Випускний колектор на ділянці приймальних труб розігрівається до дуже високих температур, і якщо до них доторкнутися, відбувається опік. Щоб уникнути опіків ці труби огороджуються металевим щитом або сіткою.