- Что такое перепускной клапан – почему он не травит?
- 1. Как работает перепускной клапан: особенности всех его подвидов
- 2. Регулировка тяги перепускного клапана или как обеспечить идеальное функционирование систем автомобиля?
Данное устройство является не только очень важным для нормального функционирования автомобильного механизма, но и достаточно сложным. Ведь именно благодаря пропускному клапану поддерживается оптимальный уровень давлениякак в воздушной среде, так и в жидкой. То есть, если бы не пропускной клапан, то при неблагоприятных или слишком экстремальных условиях эксплуатации автомобиля, его двигатель мог бы запросто выйти из строя, что является страшным сном любого автовладельца. Вот именно по этому, очень важно знать, что же собой представляет пропускной клапан и сколько таких устройств можно найти на самом обычном легковом автомобиле.
Как Вы уже догадались, именно об этом и пойдет речь в нашей статье. В ней мы уделим внимание пропускной клапан турбонаддува, системы топлива и системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Отдельно также рассмотрим вопрос о регулировке тяги пропускного клапана.
1. Как работает перепускной клапан: особенности всех его подвидов
Вместе с тем, стоит обратить Ваше внимание, что перепускной и предохранительный клапаны внешне являются практически идентичными (разница может быть вызвана только конструктивными особенностями, заданными производителем). Немало схожего в функциональном аспекте имеет пропускной клапан с редукционным. Оба они поддерживают постоянное давление внутри системы. Однако, задача редукционного клапана заключается в том, чтобы поддерживать постоянный уровень давления на выходе из клапана, то есть, «после себя». А вот перепускной клапан «заботится» о том, чтобы уровень давления был нормальным на входе в него, или же «до себя».
Подобные функциональные особенности характерны всем существующим подвидам этого устройства. Поэтому, в целом ответ на вопрос как работает перепускной клапан, мы Вам расписали. Остается лишь более подробно разобраться с вопросом, в чем заключается использование перепускного клапана каждого отдельного направления, то есть каждого подвида.
Особенности функционирования пропускного клапана в турбонаддуве двигателя внутреннего сгорания
В данном случае речь идет об устройстве, которое реализует сброс выхлопных газов, уменьшая тем самым давление внутри впускного коллектора. Но чем же может быть спровоцировано слишком высокое и опасное давление внутри данного устройства? Для этого необходимо разобраться в особенностях функционирования всей системы.
Выхлопные газы, которые образуются в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, способствуют вращению специальной турбины. Проходя непосредственно через ее лопасти, они способствуют тому, что раскручивается крыльчатка, которая в свою очередь раскручивает колесо компрессора. Именно от вращения компрессора внутри впускного коллектора образуется давление. И чем больше воздуха попадает и проходит через турбину, тем быстрее и выше будет подниматься давление в коллекторе. А вот то, сколько выхлопных газов выработает двигатель, напрямую зависит на какой скорости и каких оборотах он эксплуатируется. То есть, чем больше количество оборотов двигателя в минуту, тем больше выхлопных газов он вырабатывает и тем выше поднимается давление во впускном коллекторе.
Так что, разгоняя свой автомобиль до максимума и пытаясь добиться самого лучшего показателя его мощности, Вы тем самым провоцируете нежелательные процессы внутри его основные деталей. Ведь от избытка давления запросто может сгореть непосредственно сам двигатель, что является крайне не желательным для любого автовладельца. Именно для того, наперед предупредить возможность подобной ситуации, конструкторы и придумали такое устройство, как перепускной клапан. В частности, именно благодаря ему поток выхлопных газов, которые непосредственно воздействуют на крыльчатку, уменьшается в разы.
Но вообще, выхлопные газы не обязательно должны удаляться прямо из турбины. Двигатель автомобиля будет вполне нормально функционировать, если определенная их часть будет покидать устройство еще до попадания в турбину. Именно поэтому может существовать два перепускных клапана турбонаддува – внутренний и внешний. Но зачастую используется именно внутренний. Благодаря ему газы удаляются непосредственно из корпуса турбины двигателя, что возможно благодаря большому отверстию на клапане.
В случае с внешним перепускным клапаном, для его установки требуется замена части выпускного коллектора, или же специальная установка перекрестной трубы, поскольку газы в этом случае выводятсяеще до попадания в турбину. То есть, это абсолютно отдельный агрегат, способный работать вне корпуса турбины, хотя некоторые модели могут устанавливаться на ее корпус. Зачем же конструкторы придумали еще один клапан, если есть уже внутренний? Дело в том, что мощность некоторых автомобилей настолько высока, что внутренний перепускной клапан просто не справляется со всеми выхлопными газами. А внешний перепускной клапан как раз таким способен пропускать через себя большие количества газов.
Еще одно преимущество внешних клапанов – они обладают способностью намного быстрее открывать свою заслонку, чтобы дать возможность потокам газов выходить наружу. А возможно это благодаря наличию у некоторых моделей двойного активатора (что это за механизм мы расскажем немного ниже). Такой клапан может направлять выхлопные газы либо в атмосферу, либо же перенаправлять их обратно в выхлоп. Таким образом, при конструировании особенно мощных машин такой вариант перепускного клапана является наиболее оптимальным, хотя в отдельных случаях их могут устанавливать в количестве двух, а то и трех штук.
У любого перепускного клапана имеется специальная перепускная заслонка, которая во время обычной работы турбины закрывает собой отверстие самого клапана. То есть, пока давление внутри впускного коллектора находится в пределах нормы – заслонка находится в закрытом состоянии. Но когда оно начинает подниматься, заслонка начинает понемногу открываться. То есть, она может находиться и в полуоткрытом состоянии.
Приводится в действие заслонка перепускного клапана следующим образом. Заслонка турбины имеет соединение с рычагом турбины, который в свою очередь приводится в действие благодаря рычагу активатора. Последний является пневматическим устройством, которое способно создавать линейное движение, то есть, приводить в действие заслонку до того момента, пока она не откроется полностью. Таким образом, перепускной клапан системы турбонаддува (или просто турбины, как его еще величают) играет очень важную роль в нормальном функционировании автомобильного двигателя. При чрезмерно активной эксплуатации автомобиля он просто спасает его мотор от перегрева и от поломок.
Пропускной клапан в системе подачи топлива в двигатель
Не менее важное значение имеет перепускной клапан и для системы подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Какую функцию это устройство выполняет здесь? Прежде чем дать Вам ответ на этот вопрос, давайте ознакомимся с некоторыми особенностями функционирования топливной системы обычного двигателя.
Для работы двигателя в камеру сгорания постоянно подается определенное количество топлива, которое смешиваясь с воздушной массой, сгорает и выделяет при этом необходимую для работы автомобильных механизмов энергию. Однако, автомобиль не всегда эксплуатируется на одной и той же скорости. Говоря другими словами, иногда двигателю автомобиля требуется совсем мало топлива для нормального функционирования, а иногда очень много. Поскольку система не способна очень быстро перестраиваться под режимы езды водителя, на двигатель постоянно подается практически одно и то же самое количество топлива. И в том случае, если двигателю не нужно очень много топлива – его излишки сливаются обратно в бак.
Вот теперь мы можем ответить на заданный выше вопрос: функция перепускного клапана топливной системы как раз таки и заключается в том, чтобы осуществлять слив избыточных количеств топлива, которые закачивает к двигателю топливный насос, назад в топливные баки. Благодаря этому с топливной системе обеспечивается постоянный уровень давления.
Думаем, логика Вам уже подсказала, что искать данное устройство необходимо непосредственно возле топливного насоса. На некоторых моделях авто перепускной клапан объединяется с ним. Также, вместе с перепускным клапаном работает и соленоидный, который его перекрывает. Необходимо это для того, чтобы обеспечить цепи высокого давления необходимую герметичность.
Конструкционные особенности данного клапана практически ничем не отличаются от того, который используется в турбине двигателя. Его заслонка также способна находиться как в полностью закрытом, так и в полностью открытом положении. Реагирует она также на повышение давление в системе подачи топлива. То есть, если двигатель не перерабатывает все подкаченное насосами топливо, поднимается давление, которое открывает заслонку перепускного клапана и излишки топлива возвращаются в бак.
Как мы видим, конструкционные особенности как перепускного клапана турбины, так и системы подачи топлива практически ничем не отличаются. Единственная разница между ними – первый обеспечивает оптимальный уровень давления в газообразном пространстве, а второй – в жидком.
Использование пропускного клапана в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания
Если Вы хоть немного ознакомлены с тем, как функционирует система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, то немного удивитесь, для чего в ней нужен перепускной клапан. Ведь здесь количество антифриза в этой системе всегда остается неизменным (разве что из-за поломки он может вытекать из системы). Однако, не стоит забывать о том, что эта жидкость функционирует по системе под определенным давлением. Но это не самое важное.
В процессе охлаждения двигателя антифриз поэтапно переходит из холодного состояния в горячее и наоборот. Из-за нагревания, которое происходит параллельно с нагреванием двигателя, антифриз расширяется и тем самым поднимает давление в системе охлаждения. Чтобы она от этого не пострадала, специальный предохранительный клапан собирает излишки антифриза и отправляет их в расширительный бачок.
Вместе с этим процессом происходит еще один, который также связан с давлением. В радиаторе охлаждения антифриз наоборот уменьшается в объеме и из-за его недостатка в системе охлаждения образуется разрежение. Чтобы его избежать, наш перепускной клапан возвращает в радиатор антифриз из расширительного бачка.
Оба клапана, как перепускной, так и предохранительный, располагаются в крышке радиатора. Функционирование обоих клапанов происходит под влиянием повышенного или пониженного давления. Их главная задача – предупреждение возникновение высокого давления в системе охлаждения и возможность ее поломки.
2. Регулировка тяги перепускного клапана или как обеспечить идеальное функционирование систем автомобиля?
Разобравшись с тем, какие функции выполняют основные перепускные клапаны автомобиля, необходимо более подробно ознакомиться с вопросом, как же регулируется тяга перепускного клапана. То есть, говорить будем о том, как повлиять на движение заслонки клапана – сделать, чтобы она открывалась при более высоких показателях давления внутри системы, или же наоборот, она выпускала излишки газа или жидкости даже при совсем низком давлении.
Сама по себе заслонка перепускного клапана открывается и закрывается очень легко. Если взять само устройство в руки, то крышка будет просто качаться на креплении. Если же подобное не происходит – с заслонкой есть какие-то проблемы, которые необходимо исправить. Иначе, она может вовремя не открыться, когда это будет очень нужно. При нагревании заслонка может двигаться рывками, однако это менее опасно.
Естественно, к заслонке подсоединяется тяга активатора, благодаря которой и регулируется степень закрытости/открытости отверстия перепускного клапана. Чем больше затянут конец тяги перепускного клапана, тем она будет короче, чем он больше расслаблен – тем тяга длиннее. В первом случае заслонка будет более плотно закрывать отверстие клапана и тем сильнее понадобиться давление в системе, чтобы этот клапан можно было открыть для выпуска газа или жидкости. Это способствует тому, что турбина раскручивается намного быстрее и интенсивнее, а клапан открывается медленнее и позже. Если же тяга ослаблена – то все процессы происходят с точностью до наоборот.
Однако, параллельно с перепускными клапанами, в вышеописанных системах давления часто используют такое устройство, как контролер с обратной связью. Этот контролер способен сам измерять и контролировать давление, при этом длина тяги не будет способна прямо влиять на открывание или закрывание заслонки клапана. Этот процесс будет происходить только тогда, когда на это «даст добро» контролер.
Выгода от этого также есть. Ведь благодаря контролеру перепускной клапан будет находиться в плотно закрытом состоянии до того момента, пока давление не достигнет необходимого уровня. Поскольку газ и жидкость в это время не выпускаются даже частично, то давление поднимается намного быстрее. К примеру, в зимнее время так намного проще и быстрее можно разогреть двигатель. Таким образом, регулировка тяги перепускного клапана не всегда является целесообразной.
Вот в принципе и все, что мы хотели поведать Вам об особенностях функционирования и устройства такой детали автомобиля, как перепускной клапан. В связи с тем, какую важную роль он играет в работе самых важных механизмов автомобиля, к этой детали необходимо относится очень внимательно, постоянно проверяя ее работоспособность и работоспособность всех ее деталей. Даже в том случае, если перепускной клапан выйдет из строя, подбирать новый необходимо с учетом всех особенностей предыдущего и ни в коем случае не жалеть на это устройство денег. Но все же мы не оставляем надежду, что подобного с Вашими перепускными клапанами не случиться и Вы будете только радоваться их функциональности и своевременности.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
Перепускной клапан терморегулятора системы отопления является несложным механизмом, предназначенным для сброса рабочей среды (теплопроводящей жидкости), функционирующей в системах отопления в обратку при существенном повышении давления в подающем жидкость контуре.
Причины и следствия
Зачастую рост уровня давления в таких системах связан с нормативным функционированием термоклапанов, которые установлены на радиаторах либо термоголовке. При достижении установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача горячего теплоносителя в тот или другой радиатор снижается, что и обеспечивает повышение давления, а в некоторых случаях даже свист запорных вентилей радиаторов.
Безусловно, что это отражается, кроме уровня комфорта в комнате, еще и на работоспособности, а также долговечности системы отопления, ее отдельных узлов. Чтобы избежать таких ситуаций профессионалы рекомендуют оснащать системы отопления термостатическими клапанами.
Оснащение системы перепускными клапанами сделает возможным ее нормальное функционирование, и гарантированно будет обеспечивать стабилизацию внутри нее давления.
Куда монтировать и зачем
Термостатический клапан монтируется путем его врезки в систему на небольшом расстоянии от подающего жидкость насоса, между обраткой и контуром подачи. Режим настройки максимальной допустимой границы давления рабочей среды позволяет владельцу произвести настройки вручную.
В настоящее время ассортимент этих изделий, предлагаемый торговой сетью достаточно велик. Но как показывает практика, лучше обращать внимание на такие известные торговые марки как Mankenberg, Valtec, DANFOSS. Они доказали на практике эффективность, надежность и долговечность в работе.
Назначение
Регулировочные перепускные термостатические клапаны предназначены для обеспечения стабильной разницы в давлении между обратным и подающим трубопроводами в системах отопления закрытого типа. В случае уменьшения тепловой нагрузки термостатические радиаторные вентили закрываются. Это приводит к увеличению перепада давления между обратным и подающим трубопроводами.
Использование перепускного клапана дает следующие преимущества:
- снижает нагрузку на насос;
- защищает котел от ржавчины;
- предотвращает возникновение неестественных для нормальной работы шумов;
- повышает температуру рабочей среды в обратном трубопроводе.
Закрыв термостатические вентиля на радиаторах, мы получим увеличение сопротивления нашей системы отопления (увеличение перепада давления между обратным и подающим трубопроводами). Что увеличит нагрузку на насос и приведет к появлению шумов.
Если давление достигнет максимального уровня, который соответствует настройкам перепускного клапана, он открывается, образуя регулируемый байпас. Также перепускной клапан устанавливается за циркуляционным насосом между обратным и подающим трубопроводами.
Виды клапанов для бойлера и байпаса
Чтобы разобраться в монтаже и подборе элемента для радиаторов, нужно вначале узнать, какие существуют предохранительные перепускные клапаны и для выполнения какой функции они предназначены.
Принцип действия термостатического предохранительного клапана достаточно прост и заключается в следующем. На пластиковую площадь оказывает давление рабочая среда (вода), что обеспечивает сжатие пружины и открытие прохода. Но когда давление превышает 20 бар, пластиковая плоскость доходит до штока, который открывает выход наружу.
Монтируется этот клапан для радиаторов в системах отопления на емкости, жидкость в которых находится под высоким давлением. Это для примера могут быть электрические бойлеры. Устанавливаемые на электробойлеры клапана обладают специальным отверстием для обеспечения локального слива.
Муфтовые предохранители
Они представляют собой механизм, который снабжен двухсторонней резьбой и расположенной с внешней стороны прокладкой. Устройство функционирует на базе пружины, удерживающей шток. После приложения усилия шток, вдавливаясь, открывает проход. Когда с обратной стороны возникает давление, блокировка обеспечивает усиление давления.
Производят эти изделия из латуни. Находящаяся внутри тарелка штока изготовлена из термоустойчивого пластика, а пружина — из нержавеющей стали. Механизм работает за счет того, что вода под давлением подается на заслонку, которая подымается, освобождая путь потоку. При падении давления шток опускается, исключая возможность возврата потока.
Трехходовые клапаны
Трехходовой клапан в системе отопления необходим для обеспечения возможности теплоносителю охладиться. Они могут иметь механизмы с ручным управлением, электроприводом и сервоприводом. Они имеют достаточно простую конструкцию, выходящие и входящие отверстия.
Регулирование потока обеспечивается специальной заслонкой, которая имеет вид штока либо шара. При вращении она ориентирует поток в нужном направлении. Такой клапан также относится к предохраняющей арматуре, монтируемой на контуры с небольшой температурой. К примеру, в местах, где к теплому полу примыкают батареи, работающие от одного источника тепла.
Применяются в местах, где нужно понизить температуру на одной из частей контура. С его помощью обеспечивается снижение температуры теплых полов в сравнении с батареями.
Смешивание рабочей среды может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для функционирования клапана в автоматическом режиме необходимо низкотемпературный контур оснастить специальными датчиками, информация с которых будет подаваться на сервопривод. Производят трехходовой клапан из разных материалов, но основными для их производства являются чугун, сталь.
Четырехходовой клапан
Четырехходовый клапан изготавливают зачастую из бронзы. Он имеет три отверстия, одно из которых выходное, а два входных. Регулирующим элементом в нем является коррозийно-устойчивый шток.
При движении в вертикальном направлении он полностью не перекрывает течение воды, что делает возможным перераспределить потоки.
Цель установки в автомобиле перепускного клапана – устранение помпажа в момент закрытия дроссельной заслонки, при отпускании педали акселератора. Данное устройство располагается между дроссельной заслонкой (впускной коллектор) и турбонагнетателем. При открывании дроссельной заслонки (в момент нажатия на педаль газа), приток воздуха к двигателю значительно увеличивается, раскручивая турбину до более высоких оборотов. Когда же водитель отпускает педаль газа, воздушный поток в двигатель перекрывается, но турбина по инерции еще продолжает активное нагнетание воздушного потока, вследствие чего, этот воздух не имеет выхода, что сказывается на понижении оборотов турбины и опасности повреждения сжатым воздухом любого из патрубков воздуховодов, оси турбины или крыльчатки компрессора.
Звук перепускного клапана турбины
Перепускные клапаны известны многим, даже начинающим, автолюбителям своим довольно характерным звуком, который может варьироваться от приятного «шелеста» до пронзительного свистящего «визга». Более всего на звуке данного устройства отражается его тип.
Более мягкий и тихий звук дают перепускные клапаны внутреннего типа или так называемые вейстгейты, которые являются компонентом самой турбины. Сброс происходит посредством открытия клапана приводом, имеющим диафрагмовое устройство. Такого рода устройства производят сброс напрямую в выхлопную систему.
В системах, требующих выход на максимальные характеристики, устанавливаются сример-пайп клапаны (от англ. “scream” — крик). Такие клапаны больше всего подходят для турбосистем с высоким рабочим давлением (1.4 кг/см2 … 2.1 кг/cм2). Такие скримеры представляют собой отдельную трубку, которая крепится отдельно к перепускному клапану. Устройства крайне шумны, и должны подключаться к выхлопной системе перед катализатором. Звук напоминает шум реактивного двигателя, и устройства с выводом в атмосферу в большинстве своем запрещены именно из-за непомерного уровня шума.
Клапан сброса давление турбины
Перепускные клапаны можно разделить на две большие группы по типу действия: подающие лишний воздух снова на вход турбины (bypass) и выбрасывающие этот воздух непосредственно в атмосферу (blow-off).
Основные конструктивные элементы устройства:
- фланец, размер которого задает возможную производительность клапана;
- регулятор усилия пружин;
- выходной порт (отвечает за сброс воздуха);
- входной порт (поддержка давления на впуске).
Тип клапана определяется выходным портом. В случае, когда расходомер расположен перед турбиной (MAF схема), следует использовать bypass клапан. Если же в автомобиле используется MAP-схема, когда воздух измеряется после турбины, то можно использовать любой из типов. В частности, автомобилисты, предпочитающие похвастать эффектным звуком сброса воздуха, устанавливают себе клапаны типа Blow off.
Немаловажно упомянуть здесь о довольно распространенном заблуждении, что якобы перепускной клапан значительно влияет на степень наддува турбины. На самом деле, клапан может просто иметь недостаточно сильную пружину или быть не полностью герметичным, за счет чего будет происходить стравливание воздуха из системы при открытом дросселе.
Blow off система или BOV
Предназначается для устранения помпажа между турбонагнетателем и коллектором впуска при опускании заслонки дросселя. Сброс лишнего давления здесь нужен для недопущения износа турбины (а именно — её лопаток). BOV системы устанавливают как для защиты турбины,так и для снижения давления и риска разрыва патрубков с интеркуллером в момент закрытия дросселя. Также, многие современные клапаны данного типа имеет функцию обогащения смеси. Многие автолюбители в наши дни заменяют стандартные BOV на «тюнинговые», чтобы выделится особым звуком работы клапана и получить улучшенные характеристики. Так что можно смело сказать, что нынешнее назначение blow-off клапанов – не только уравнивать давление на лопатки турбины, но и создавать «красивый звуковой эффект», который так радует ухо заядлому рейсеру.
Байпасный клапан турбины
Отличительной особенностью работы клапана Bypass-типа, это сброс давления непосредственно на вход турбины. В результате, избыточный воздух создает своего рода круговой цикл, подкручивая крыльчатку во время почти полного отсутствия движения выхлопных газов. Таким образом, можно резюмировать, что этот тип клапана, обладая функциональными возможностями предыдущего, еще характеризуется подспудным выполнением определенной полезной работы. Открытие байпаса провоцирует снижение давления во впускном коллекторе в момент мгновенного закрытия дросселя.
Байпасный клапан работает в двух режимах:
- холостой ход (когда заслонки приоткрыты разрежением во впускном коллекторе);
- наддув (когда клапан закрыт, за счет избыточного давления во впускном коллекторе и силы давления возвратной пружины);
- принудительный холостой ход (возникает при резком закрытии дроссельной заслонки в момент передачи; в этом режиме, клапан полностью открыт высоким разрежением во впускном коллекторе).
Техническое и функциональное состояние байпаса сложно переоценить. В случае негерметичности внутренней резиновой диафрагмы байпаса, в начальный момент ускорения может возникать оверспин турбины и сваливание буста, и такие нежелательные эффекты будут прямопропорциональны степени негерметичности диафрагмы. Говоря о байпасном клапане, можно резюмировать, при основной цели сброса избыточного давления в начало тракта, он обладает еще дополнительными особенностями относительно BOV-систем, описанными выше. Bypass-клапаны обладают значительно меньшим уровнем шума, и являются более предпочтительными для использования в серийных марках автомобилей для езды в городах и по загруженным дорогам.
