Современные топливные системы дизельных двигателей отличаются технологической сложностью исполнения. Ключевой особенностью подобных систем является высокое давление топлива, которое подается на форсунки. За нагнетание давления отвечают топливные насосы низкого и высокого давления различной конструкции. Для нормальной работы двигателя необходимо поддерживать оптимальный уровень давления в системе. Данную функцию выполняют специальные перепускные (редукционные) клапаны ТНВД.
Особенности и назначение перепускного клапана ТНВД
Основная задача редукционного клапана – регулировка давления в системе путем слива избыточного топлива, а также удаление воздуха из топливных магистралей.
Перепускной клапан представляет собой гидравлический дроссель регулируемого типа – специальный аппарат, предназначенный для создания сопротивления потоку жидкости с помощью изменения величины площади проходного сечения. Он функционирует в автоматическом режиме. Конструкцией устройства предусмотрена возможность регулировки порога срабатывания, в зависимости от требований производителя двигателя. Большинство производителей не рекомендуют менять порог срабатывания, установленный на заводе, во избежание нарушений работы топливной системы.
Разновидности и конструкция
Расположение и конструктивные особенности редукционного клапана зависит от типа исполнения топливного насоса высокого давления.
Многосекционные ТНВД
Клапан размещается на передней стенке корпуса топливного насоса высокого давления. Он является связующим звеном между каналами подачи топлива и нагнетающими секциями. В зависимости от конструктивного исполнения корпуса, перепускные клапаны делят на две категории:
- Изготавливают в виде пустотелого болта, внутри которого располагается запорно-регулирующий элемент. Болт фиксирует ниппель с обратной магистралью, по которой топливо попадает обратно в бак. Топливо попадает в магистраль через отверстия на стенках болта.
- Клапан представляет собой двухсторонний резьбовой штуцер, к наружной части которого крепится топливная магистраль обратки. Запорный элемент располагается внутри корпуса.
Принцип работы перепускного клапана не зависит от типа исполнения корпуса. При низком давлении пружина фиксирует запорный элемент в закрытом положении. По достижению установленного порога срабатывания клапан открывает для сброса излишков давления.
В топливных насосах многосекционного типа перепускной клапан выполняет исключительно регулирующую функцию. Удаление воздуха из магистралей осуществляется с помощью жиклера, установленного на фильтре тонкой очистки.
Распределительные ТНВД
В топливных насосах высокого давления распределительного типа перепускной клапан выполняет аналогичные функции – устройство поддерживает давление стабильное давление в системе. Он располагается на корпусе ТНВД, а фиксация осуществляется с помощью резьбового соединения.
Помимо классических редукционных клапанов, конструкция некоторых топливных систем может включать специальное комбинированное устройство – клапан дросселирования перепуска. Данный элемент устанавливают в контур низкого давления. С его помощью осуществляется отвод топлива к баку, охлаждение насоса подкачки, а также удаление воздуха из системы.
Классический клапан дросселирования перепуска представляет собой пустотелый болт, внутри которого находится запорно-регулирующий элемент – шарик, нагруженный пружиной. Величина коэффициента упругости пружины зависит от конкретной модели ТНВД. Основное отличие от перепускных клапанов заключается в наличие дросселя, соединенного с линией обратки, параллельно основной магистрали.
С помощью дросселя осуществляется автоматическое удаление воздуха. Стоит заметить, что через клапан дросселирования в бак постоянно поступает топливо, независимо от давления в системе и режима работы двигателя.
Индивидуальные ТНВД и насос-форсунки
Конструкция топливных систем с насос-форсунками и индивидуальными ТНВД Включает в себя перепускные клапаны. Они устанавливаются на линии низкого давления. Они поддерживают стабильное давление в контуре низкого давления при различных режимах работы двигателя. Регулировка давление осуществляется с помощью специального стального плунжера.
В контуре высокого давления также имеется перепускной клапан, который располагается непосредственно в корпусе насоса-форсунки. Данный элемент задействован на завершающей стадии предварительного впрыска. За счет перемещения клапана осуществляется увеличение объема камеры высокого давления, что позволяет закрыть иглу форсунки.
Неисправности и замена клапана
Благодаря простоте и надежности конструкции обеспечивает продолжительный срок службы перепускных клапанов. В качестве конструкционных материалов используются металлы и сплавы, устойчивые к статическим и динамическим нагрузкам.
Учитывая сложные условия эксплуатации, основной причиной выхода из строя регулирующего устройства является физический износ отдельных элементов. Случаи засорения клапана механическими частицами встречаются гораздо реже. В результате неисправности клапан срабатывает с запозданием или останавливается в открытом или закрытом положении, что нарушает стабильность работы топливной системы.
К основным признакам неисправности перепускного клапана можно отнести:
- затрудненный запуск холодного и горячего двигателя;
- нестабильную работу двигателя на холостом ходу;
- неустойчивую работу двигателя на низких оборотах.
Диагностику работы необходимо начинать с проверки герметичности контура низкого давления. Если вы не обладаете соответствующими навыками, рекомендуется доверить данную операцию специалистам.
Новая деталь должна быть абсолютно идентична неисправному. В противном случае замена не гарантирует решение проблемы. Поиск нового узла лучше выполнять по артикулу или VIN-номеру автомобиля.
Большинство перепускных клапанов не требуют регулировки после приобретения. В процессе подбора рекомендуется отдавать предпочтение известным производителям, которые гарантируют качество предлагаемой продукции.
Клапан перепускной ТНВД: давление топлива — под контролем
Поддержка постоянного давления топлива в ТНВД дизельных двигателей — обязательное условие работы данного агрегата и всей системы питания. Постоянство давления достигается применением перепускных (редукционных) клапанов — все об этих деталях, их типах и конструкции, работе и замене читайте в статье.
Что такое перепускной клапан ТНВД
Перепускной клапан ТНВД (редукционный клапан) — узел топливного насоса высокого давления систем питания дизельных двигателей, регулируемый клапан (гидравлический дроссель) для слива излишков топлива и поддержания необходимого давления топлива в насосе.
Перепускной клапан выполняет несколько функций:
- Слив избыточного топлива из насоса;
- Удаление воздуха, попавшего в топливную систему;
- Поддержка постоянного давления топлива внутри насоса (в каналах насосных секций многосекционных ТНВД и в корпусе распределительных ТНВД).
Редукционный клапан представляет собой автоматический гидравлический дроссель — устройство, создающее сопротивление потоку жидкости и обладающее возможностью изменять интенсивность этого потока в зависимости от гидравлического давления. В определенном диапазоне давлений перепускной клапан закрыт или создает высокое сопротивление потоку жидкости, при превышении некоторого порогового давления клапан открывается и сбрасывает излишки топлива из насоса, предотвращая дальнейший рост давления.
Перепускной клапан входит в состав секции низкого давления ТНВД, он работает автоматически и лишь нуждается в регулировании для установления порога срабатывания.
Типы, конструкция и принцип работы перепускного клапана ТНВД
Конструкция перепускного клапана ТНВД
Прежде всего, следует отметить, что сегодня существует несколько типов клапанов, обеспечивающих перепуск топлива в ТНВД:
- Перепускной (редукционный) клапан в многосекционных насосах;
- Перепускной (редукционный) клапан регулирования давления внутри корпуса (на входе в насосную секцию топливоподкачивающего насоса) в ТНВД распределительного типа;
- Клапан дросселирования перепуска в насосах распределительного типа.
Каждый из клапанов имеет свои конструктивные особенности и занимает определенное место в топливном насосе высокого давления.
Перепускной клапан в многосекционных ТНВД. Данный клапан устанавливается в передней стенке корпуса насоса, он связан с каналами подачи топлива от топливоподкачивающего насоса на нагнетательные секции. Конструктивно клапан очень прост: его основу составляет корпус, внутри которого располагается подпружиненный запорный элемент в виде шарика или диска. Корпус может быть двух типов:
- Болт. Клапан выполнен в виде болта, внутри которого располагается запорный элемент, а на стенках выполнено два или более отверстий для отвода топлива в обратную магистраль. Болт вворачивается в корпус насоса, он удерживает соединительный ниппель, к которому присоединяется обратная магистраль;
- Штуцер. Клапан выполнен в виде штуцера, внутри которого располагается запорный элемент. Штуцер вворачивается в корпус насоса, а к наружной резьбе присоединяется обратная магистраль.
Работает перепускной клапан этого типа следующим образом. При низком давлении в подводящей магистрали клапан закрыт за счет усилия пружины — топливо подается к нагнетательным секциям. При изменении режима работы двигателя меняется и работа ТНВД и топливоподкачивающего насоса, в какой-то момент давление топлива в подводящей магистрали повышается, что может затруднять работу нагнетательных секций. При превышении порогового давления (которое лежит на уровне 58-80 кПа) преодолевается усилие пружины и клапан открывается — происходит сброс излишков топлива в бак через обратную магистраль. При падении давления клапан вновь закрывается.
Следует отметить, что в многосекционных насосах редукционный клапан отвечает, в основном, за отвод излишком топлива, а удаление воздуха из системы осуществляется клапаном-жиклером, установленным на фильтре тонкой очистки топлива.
Перепускной клапан распределительных ТНВД. Данный клапан выполняет те же функции, что и перепускной клапан многосекционных насосов. Он устанавливается сразу за топливоподкачивающим насосом и осуществляет сброс излишков топлива при повышении давления. Клапан может выполняться в виде болта или штуцера, также он может встраиваться непосредственно в корпус насоса.
Клапан дросселирования перепуска распределительных ТНВД. Данный узел объединяет в себе две детали — жиклер слива топлива и собственно перепускной клапан. В насосах распределительного типа присутствует сливной жиклер — отверстие малого диаметра, через которое постоянно осуществляется слив топлива в обратную магистраль. Жиклер обеспечивает циркуляцию топлива через насос, за счет чего происходит охлаждение деталей агрегата и удаление из него воздуха. В некоторых насосах жиклер как таковой отсутствует, он объединяется с клапаном дросселирования перепуска, который при низком давлении всегда пропускает некоторое количество топлива, а при росте давления открывается и сбрасывает излишки топлива в обратную магистраль.
Клапан дросселирования перепуска имеет конструкцию, аналогичную обычному перепускному клапану, однако в его корпусе выполнено дополнительное отверстие малого диаметра — жиклер, постоянно соединенный с обратной магистралью. Запорный элемент клапан находится выше жиклера и не закрывает его. При росте давления запорный элемент преодолевает упругость пружины, поднимается и открывает основное сливное отверстие — в этом случае излишки топлива поступают в обратную магистраль. При падении давления запорный элемент возвращается в первоначальное положение и слив топлива происходит только через жиклер.
Клапан дросселирования перепуска обычно выполняется в виде болта, который вворачивается в резьбу на корпусе ТНВД и соединяется с обратной магистралью с помощью ниппеля.
Правильный выбор и замена перепускного клапана ТНВД
Редукционные клапаны имеют крайне простое устройство, однако они постоянно подвергаются высоким нагрузкам и довольно часто выходят из строя. Неисправность клапана проявляется ухудшением работы двигателя — он теряет приемистость и на некоторых режимах заметны ухудшения его характеристик. В этих случаях необходимо демонтировать и проверить клапан, и, если он неисправен — произвести замену.
Для замены необходимо выбирать перепускной клапан того же типа и модели, что установлен на ТНВД производителем — только в этом случае есть гарантии, что клапан имеет необходимые характеристики и обеспечит нормальную работу насоса. Многие клапаны допускают регулировку давления, при котором происходит перепуск топлива — данную регулировку необходимо производить в строгом соответствии с инструкцией по ТО и ремонту автомобиля/трактора. Как правило, регулировка сводится к изменению числа шайб, подкладываемых под головку клапана, хотя здесь есть и исключения — все зависит от конкретного типа устройства.
При верном выборе, замене и регулировке редукционного клапана топливный насос будет эффективно работать на всех режимах, обеспечивая нормальные рабочие характеристики силового агрегата.
Клапан турбокомпрессора
В настоящее время для повышения агрегатной мощности двигателя внутреннего сгорания применяется турбонагнетатель, который также снижает удельный расход топлива и улучшает экологические показатели.
Турбокомпрессор представлен на рисунке 1.
Рисунок 1
1 – корпус компрессора;
2 – корпус подшипников;
3 – стопорное кольцо;
4 – хомут для соединения корпуса подшипников с корпусом турбины;
5 – корпус турбины;
6 – уплотнительное кольцо;
7 – колесо турбины;
8 – радиальные подшипники скольжения;
9 – упорный подшипник;
10 – колесо компрессора;
11 – гайка специальная.
Агрегат наддува служит для принудительной подачи сжатого воздуха в цилиндры двигателя с целью обеспечения сгорания топлива в большем количестве, что позволяет увеличить мощность, экологические показатели, а также снижает токсичность выхлопных газов.
Одним из основных производителей турбокомпрессоров является завод турбокомпрессоров Таврия Турбо, который уже более 25 лет занимается изготовлением и ремонтом агрегатов наддува для автотракторной техники.
С целью повышения эффективных показателей двигателей, а также их надежности , в настоящее время для регулирования давления выхлопных газов, на входе в турбинное колесо применяется клапан турбины.
Схема турбонагнетателя с перепускным клапаном турбины представлена на рисунке 2.
Где:
А – всасывание воздуха;
В – подача воздуха в двигатель;
С – подача отработавших газов из двигателя на рабочее колесо турбины;
D – выход газов из турбины;
H – подача масла на подшипники турбонагнетателя;
j – слив масла из турбонагнетателя;
a – перепускной клапан;
c – корпус компрессора;
d – колесо компрессора;
h – корпус подшипников;
f – корпус турбины;
g – колесо турбины;
137 а – актуатор — регулятор давления надувочного воздуха .
Чем больше воздуха и топлива подается в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, тем больше будет выхлопных газов, а значит и больше скорость потока отработавших газов , что приводит к увеличению скорости вращения ротора турбокомпрессора и соответственно повышается давление наддува. С целью контроля давления наддува и допуска чрезмерного вращения ротора, часть выхлопных газов стравливается и не подается на рабочее колесо турбины.
На рисунках 3 и 4 показана работа перепускного клапана турбокомпрессора.
В ограничении частоты вращения ротора турбокомпрессора после достижения необходимого давления наддува и заключается роль клапана турбокомпрессора.
Через обводной канал выпускной системы часть выхлопных газов не попадает на колесо турбины. Чувствительным элементом регулятора является подпружиненная мембрана, на которую действуют две противоположно направленные силы – сила сжатия пружины и давление надувочного воздуха после компрессора.
При достижении установленного давления наддува, мембрана прогибается и сжимает пружину, соединенный с мембраной механизм управления клапаном открывает обводной канал и стравливает давление.
Так как перепускной клапан турбокомпрессора работает в очень жестком температурном режиме, он часто выходит из строя.
При некорректной работе клапана производится замена клапана на турбокомпрессоре. Для предупреждения неисправностей системы регулирования надувочного воздуха необходимо своевременно производить диагностику работы турбокомпрессора и системы регулирования, с целью недопущения преждевременного выхода из строя.
Для решения вопросов, связанных с эксплуатацией турбокомпрессора, обращайтесь на предприятие Таврия Турбо и наши специалисты окажут вам квалифицированную помощь.