Автомобили на водородном топливе

Система улавливания паров бензина

При эксплуатации автомобиля в его топливном баке скапливаются пары бензина. Для предотвращения попадания паров в атмосферу применяется система улавливания паров бензина . Основным элементом этой системы является адсорбирующий фильтр (адсорбер). Кроме того в систему входят сепаратор, аварийный блокировочный (гравитационный) клапан, предохранительный клапан и двухходовой клапан бензобака. Сепаратор служит для отделения паров от бензина и предотвращает попадание топлива в адсорбер при полностью заправленном баке и возможном расширении топлива.

Для предотвращения вытекания топлива при опрокидывании автомобиля система улавливания паров бензина оборудована аварийным блокировочным клапаном. При отклонении этого клапана от вертикали на величину больше 90 гр., происходит его закрытие.

При длительной работе двигателя на холостых оборотах в баке и системе улавливания паров появляется большое разряжение. Это может привести к деформации бака и элементов системы. Для предотвращения этого служит предохранительный клапан, который в этом случае сообщает систему с атмосферой, для выравнивания давлений.

Двухходовой клапан служит для соединения и отсоединения топливного бака от адсорбера при различных режимах работы системы.

Система улавливания паров бензина принцип действия.

Двигатель заглушен.

Когда двигатель автомобиля заглушен, в топливном баке создаётся давление за счёт испарения топлива. Пары топлива попадают в сепаратор. Туда же может попасть топливо под воздействием давления при полностью заправленном баке. Если бензин из за излишнего давления попадёт в трубопровод двухходового клапана, то сработает блокировочный и предохранительный клапаны. В этом случае происходит аварийный сброс давления наружу.

Сепаратор служит для отделения паров от бензина. Под воздействием давления открывается двухходовой клапан и пары по трубопроводу попадают в адсорбер, где происходит их поглощение активированным углём.

Работа после пуска двигателя.

После пуска и работы двигателя на холостом ходу, за счёт расхода топлива и снижения его объёма происходит снижение давления в бензобаке и перекрытие двухходового клапана. Это приводит к разобщению адсорбера и бензобака. В дальнейшем при продолжительной работе двигателя на холостом ходу в баке создаётся ещё большее разряжение и под воздействием давления паров из адсорбера двухходовой клапан открывается и производится частичная продувка адсорбера, то есть часть паров возвращаются в бак.

Когда скорость автомобиля будет выше 20 км/ч, температура двигателя не ниже 80 гр. С, расчёт подачи топлива в цилиндры будет осуществляться по замкнутому циклу, то есть с участием показаний датчика кислорода и двигатель будет работать не на холостых оборотах (дроссельная заслонка открыта более чем на 2%) начнётся процесс продувки адсорбера. При этом контроллер кратковременно начнёт подавать питание на клапан продувки адсорбера.

Частота импульсов зависит от режима работы двигателя и находится в пределах 16 Гц. При срабатывании клапана продувки происходит сообщение фильтрующего элемента адсорбера с атмосферой, откуда поступает наружный воздух, и впускным коллектором, куда попадают пары бензина выветриваемые из фильтрующего элемента. При снижении скорости автомобиля ниже 2 км/ч или открытие дроссельной заслонки больше чем на 98%, контроллер прекращает подачу питания на клапан продувки адсорбера.

В процессе эксплуатации транспортного средства с бензиновым двигателем образуются пары топлива, выброс которых становится очень опасным для окружающей среды. Чтобы не допустить этого, современные производители оснащают автомобили системами EVAP – Evaporative Emission Control. Их основная задача состоит в улавливании паров бензина и их дальнейшем сжигании в двигателе.

Первая система улавливания паров бензина появилась на автомобилях Toyota в 60-х годах прошлого века. Тогда она включала в себя топливный бак, крышку горловины с обратным клапаном и адсорбер с комплектом обратных вакуумных клапанов. Несмотря на сложную для тех времен конструкцию, ранние системы EVAP не справлялись со своей задачей. Пары бензина продолжали попадать в атмосферу, а в салоне автомобиля стоял невыносимый запах бензина.

Чтобы как-то решить проблему с выбросом вредных паров бензина в воздух, в начале 90-х американские производители провели ряд тестов: поместили внутрь адсорбера активированный уголь с целью быстрого поглощения топливных паров. Так появились современные системы EVAP, которые используют сегодня все мировые автоконцерны.

Основа данной системы состоит из адсорбера, который поглощает пары бензина, поступающие из топливного бака. Стенки адсорбера заполнены гранулами активированного угля, которые не дают молекулам топливных паров попадать в атмосферу. С внешней стороны адсорбер соединен с такими деталями:

• впускным коллектором, который предназначен для продувки системы улавливания паров топлива;
• топливной системой, с которой пары попадают в адсорбер;
• воздушным фильтром. В нем создается разница в давлении, необходимая для эффективной продувки.

Продувка предназначена для освобождения адсорбера от скопления паров бензина. Процессом очистки системы EVAP управляет специальный электромагнитный клапан, расположенный между адсорбером и впускным коллектором.

Продувка системы EVAP возможна при определенных нагрузках на двигатель, а также при повышенном вращении коленчатого вала.

При значительных нагрузках на двигатель автомобиля ЭБУ автоматически открывает электромагнитный клапан. С клапана разряженный воздух попадает в адсорбер, после чего поглощает пары бензина и направляется в камеру внутреннего сгорания. При этом в двигателе автомобиля поддерживается оптимальное для работы соотношение топлива и воздуха.

В двигателях, оснащенных турбонаддувом, разряжение воздуха не происходит. Поэтому производители включают в систему улавливания паров топлива дополнительные двухходовые клапаны. Срабатывая, эти элементы толкают пары бензина внутрь впускного коллектора, после чего они сгорают в камере двигателя.

В связи с регулярными нагрузками на систему улавливания паров топлива, ее составляющие необходимо периодически проверять. Сигналом для неотложного демонтажа и очистки адсорбера или клапанов служит появление резкого запаха бензина в салоне автомобиля. Еще один повод проверить систему EVAP – неустойчивая работа двигателя на холостом ходу. В такой ситуации первое, что необходимо сделать, это проверить сепаратор.

Работа по демонтажу этой детали должна выполняться по такому алгоритму:

1. Чтобы получить доступ к сепаратору, необходимо отсоединить провод от клеммы «-» аккумулятора.
2. Далее устанавливаем машину на подъемник и снимаем левое заднее колесо. Сжимая фиксатор разъема, демонтируем сепаратор, после чего снимаем магистраль слива бензина со штуцера бензобака.
3. Затем просовываем отвертку под держатель магистрали и снимаем его. Откручиваем крепежную гайку держателя трубки пароотвода. Затем откручиваем 2 крепежа кронштейна сепаратора.
4. Снимаем всю конструкцию из сепаратора, кронштейна, трубок и гравитационного клапана. Тщательно проверяем детали на наличие засорений. Очистить загрязненные элементы можно с помощью пылесоса. Перед этим стоит убедиться, что в конструкции не осталось мелких деталей и крепежей. После очистки вставляем сепаратор на место и собираем систему в обратном порядке.

Еще один элемент, сильно поддающийся загрязнениям – это адсорбер. Он находится в моторном отсеке автомобиля. Для демонтажа этой детали сжимаем фиксатор разъема и снимаем магистрали подачи паров бензина в клапан продувки. Получив прямой доступ к адсорберу, приступаем к его очистке. Для этого кисточкой аккуратно счищаем загрязнения, после чего собираем систему в обратном порядке.

Для более эффективной работы системы EVAP специалисты советуют приобрести сменный сепаратор и адсорбер. Так вы сможете комбинировать заводские детали с приобретенными. В случае окончательной поломки адсорбера или сепаратора деталь можно сразу же заменить и продолжить эксплуатацию автомобиля.

При контакте бензина с воздухом происходит выделение паров, которые, попадая в атмосферу, ухудшают экологию. Для их улавливания в вентиляционной системе бензобака устанавливается адсорбер. В ряде европейских стран применение этого устройства в автомобиле обязательно на законодательном уровне и определяется действием экологических стандартов Евро-2 и выше. Зная устройство адсорбер и зачем он необходим, вы сможете легко определить неисправности, а также лучше понять его преимущества.

Многие автомобилисты называют устройство для поглощения паров топлива «абсорбером», но это неправильно, поскольку название «адсорбер» происходит от латинских слов «ad» (в пер. — «на») и «sorbeo» (в пер. — «поглощаю»), что вместе означает «поверхностное поглощение» (аккумулирование на поверхности). В свою очередь, абсорбер осуществляет поглощение всем объемом и в данном случае не может быть использован.

Поскольку наибольшее количество паров скапливается в топливном баке, то и располагается адсорбер недалеко от него. Фактически он является частью целой системы улавливания паров бензина (EVAP). Последняя состоит из следующих элементов:

• Сепаратор паров бензина
• Адсорбирующий элемент — емкость с адсорбирующим веществом
• Вентиляционный клапан
• Электромагнитный клапан продувки адсорбера (располагается между адсорбером и впускным коллектором)
• Трубопроводы и шланги для соединения с топливным баком, впускным коллектором и атмосферой

Помимо основных элементов, система EVAP является частью системы бортовой диагностики OBD-II и включает целый ряд датчиков (топливных испарений, давления) и электронный блок управления (ЭБУ), приводящий в действие электромагнитный клапан.

В зависимости от используемого вещества различают несколько видов адсорберов:

• с неподвижным зернистым адсорбентом средних фракций
• с мобильным зернистым адсорбентом средних фракций
• с мелкозернистым адсорбентом, в котором нижний слой пребывает в состоянии кипения

Наиболее популярен первый тип систем, в которых в качестве поглощающего компонента используется активированный уголь.

Адсорбер имеет три выхода для подключения трубопроводов. Первый предназначен для поступления паров бензина, второй соединен с электромагнитным клапаном, а третий с воздушным фильтром, что обеспечивает перепад давления, необходимый для продувки.

Как работает EVAP:

1. Автомобиль находится в состоянии покоя, двигатель выключен.
2. В топливном баке происходит естественное выделение паров бензина, которые поднимаются в верхнюю точку и скапливаются у горловины.
3. В этой зоне бака располагается сепаратор, который отделяет жидкую составляющую, что оседает в виде конденсата и отводится специальными трубками назад в бензобак.
4. Остатки паров, которые не осели в форме конденсата, проходят через паропровод, попадая в адсорбирующий элемент. Они постепенно аккумулируются на поверхности адсорбента.
5. Водитель запускает двигатель и при достижении заданной частоты вращения коленчатого вала начинает работать электромагнитный клапан продувки адсорбера. Когда машина на холостом ходу, клапан не срабатывает.
6. Через вентиляционный клапан в адсорбирующий элемент за счет перепада давления поступает воздух (между впускным коллектором и атмосферой), и выполняется продувка.
7. Воздух и пары бензина из адсорбера подаются в камеру сгорания двигателя.

Основной неисправностью адсорбера является загрязнение поглощающего элемента, которое происходит естественным путем. В этом случае давление в баке повысится, поскольку испарения не будут отводиться. Характерным признаком этого будет шипение при открытии крышки бензобака. Падение оборотов двигателя, которое отмечают многие автомобилисты, также может являться причиной засорения адсорбера.

Еще одной важной неисправностью может быть нарушение герметичности электромагнитного клапана. В этом случае датчик адсорбера может выдавать ошибку «Check Engine» через систему диагностики. Признаком нарушения герметичности электромагнитного клапана является возникновение сложности запуска двигателя с первого раза, а также при неполном топливном баке. Исправить такую поломку можно в сервисном центре.

Автомобили на водородном топливе

Одним из источников топлива будущего считается водород. Какие преимущества использования водорода как топлива для автомобилей. Плюсы и минусы по сравнению с бензином и электричеством.

Достоинства водородного топлива

Скоро появится возможность использования водорода в качестве топлива для ДВС в составе гибридных двигателей, а к концу десятилетия, возможно, сможете купить автомобиль на так называемых топливных элементах, в котором нет ДВС. В качестве источника энергии в нем будет использоваться водород, который безопасен и экологичен: единственным выбросом в атмосферу будет водяной пар, а выхлопная труба автомобиля превратится в водосточную.

Водород — самый распространенный химический элемент: он содержится в воде, в нефти, в природном газе. Водород в газообразном состоянии крайне летуч, и годами это было большим барьером на пути водородной экономики.

Заправка автомобиля водородом будет быстрой и простой и отнимет столько же времени, как и заправка бензином. Эксперименты показали, что можно разбить емкость с водородом, уронить ее, проткнуть, бросить в огонь и даже взять в руки гибридный компаунд, находящийся внутри, — и все без вреда для человека и окружающей среды.

Какие уже есть машины

Самый первый серийный автомобиль на топливных элементах — это Toyota Mirai. Рассмотрим его принцип работы. Toyota Mirai — по сути, электромобиль . Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии кислорода и водорода. Электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Реакция происходит без процесса горения, а «выхлоп» — безвредный водяной пар.

Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание — не только от топливных элементов, но и от никель-металл-гибридной батареей мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорений.

Что мешает перейти на водородное топливо

Во-первых, психология автолюбителей. Мало кто согласится приобрести электромобиль, даже несмотря на то, что электродвигатель гораздо эффективнее, КПД выше (до 95% против 40-50% у ДВС). Что тут говорить, если даже к гибридным автомобилям у некоторых «специалистов» отношение снисходительное. Недостаточный спрос не позволяет развиваться этой отрасли автомобилестроения адекватными темпами.

Во-вторых, внедрение автомобилей на водороде требует создания инфраструктуры (заправки, автосервисы). Это требует колоссальных инвестиций. Хотя можно предположить что в долгосрочной перспективе все затраты окупятся. Например, в Германии 19 водородных заправок, а к 2023 году обещают свыше 400. Они будут построены также за счет авто производителей, которые инвестируют внушительную часть средств.

В-третьих, цена водородного топлива. В Германии один килограмм водорода стоит примерно 9,5 евро. И его хватает на 70-100 км пробега. Это ужасно дорого, почти в 2 раза дороже чем дизельное топливо или бензин. И еще надо учитывать стоимость автомобиля на водороде, его цена выше в 2 раза, чем на аналогичные бензиновые машины.

Что такое плунжерная пара в автомобиле?

0 28 Октября 2016

• Что такое плунжерная пара в автомобиле?
• Что такое плунжерная пара ТНВД
• Последовательность работы плунжерной пары
• Нагнетательные клапаны
• Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока
• Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока
• Клапан постоянного давления

Топливной насос высокого давления (сокращенно – ТНВД) приходится важной составляющей системы двигателя, который работает на дизеле. Все, кто хоть раз сталкивался с аксиально-плунжерными или же радиально-плунжерными гидромашинами, наверняка знакомы с, так называемыми, плунжерными насосами. Позже, широкую огласку в системе подачи дизельного топлива получили плунжерные пары. Но обо всём поподробней.

Что такое плунжерная пара ТНВД

В основе топливного насоса высокого давления лежит единица сборки, которая составляет насосную секцию и называется плунжерная пара (или плунжерная пара тнвд). Она состоит из плунжера (поршня) и небольшой втулки (цилиндра), между которыми находится зазор минимального размера — прецизионное сопряжение. Данную пару принято изготавливать только из качественной стали, которая соответствует высокой точности, так как плунжер предназначен для создания давления, необходимого для распыления топлива в дизельном цилиндре и регуляции цикличной подачи.

Важно! Необходимо учесть, что большинство плунжерных пар собираются методом селективной сборки и прецизионное сопряжение между поршнем и цилиндром составляет 0,0018 мм. Замена одной плунжерной пары должна быть сделана комплексно, так как замена лишь одной определенной деталина другуюпри возможном будущем ремонте не возможна.

Плунжер тнвд состоит из продольной и спиральной канавок. На поверхности плунжерной пары образуется кромка косой наружности, которая имеет название регулирующей.

Сама плунжерная пара тнвд состоит из пяти плунжеров и четырех гильз. В гильзе находятся два канала: подводящий и перепускной. Они соединяют между собой всасывающую полость с камерой давления. Штуцер с конусом посадки находится над плунжерной парой.

Плунжерные топливные насосы могут работать при огромном давлении, в отличие от поршневых насосов. Главной причиной тому является достаточно высокая чистота обработки, которая должна быть со стороны поверхности цилиндрической формы, в отличие от поршневого насоса, у которого имеет место более точная обработка внутреннего цилиндра. Это технически сложный процесс.

Последовательность работы плунжерной пары

Объём среды, которая впоследствии вытесняется, напрямую зависит от той длины, с которой происходит ход плунжера. При помощи изменения самой характеристики, насос тнвд получает регулировку подачи в определенный отрезок времени. Обработка деталей плунжерных гидромашин и их точность настолько высоки, что прецизионное сопряжение между внешней и внутренней поверхностями цилиндра достигает примерно трех мкм.

Плунжер на тнвд имеет двигающуюся в корпусе рейку, которая приводит в движение зубчатый сектор, тем самым управляя цилиндром (втулкой). Рейка перемещается регулятором вращения коленчатого вала. С её помощью можно абсолютно точно дозировать цикловую подачу, при этом полный ход плунжера не будет изменен. Активность хода, которая связана с цикловой подачей, может быть изменена при помощи поворота регулирующей втулки самого плунжера.

Знаете ли вы? Давление в плунжерной паре в момент впрыска топлива в дизельный двигатель может достигнуть 200 МПа!

Наглядный пример работы того, как выглядит устройство и работа тнвд: Под первым номером находится камера высокого давления. Второй номер обозначает подводящий канал. Третий — гильза плунжера. Четвертый — сам плунжер. Пятый номер — регулирующая кромка. И, наконец, под шестым номером скрывается перепускной канал.

1. Плунжерная гильза
2. Подводящий канал
3. Плунжер тнвд
4. Кромка регулирования плунжера
5. Рейка топливного насоса высокого давления

При нулевой подаче (а), канавка продольной формы находится впереди перепускного канала, таким образом, что давление в камере плунжерной пары во время работы плунжера равно давлению в полости всасывания. После этих действий нагнетания топлива не происходит.

Если рассматривать среднюю подачу (б), то плунжер должен быть установлен в промежуточном положении.

Полная подача (с) возможна лишь после установки активного максимального плунжерного хода.Передача движения на плунжер от рейки может быть произведена через зубчатые рейки на сектор, который закреплен на цилиндре плунжера.

Нагнетательные клапаны

Основной задачей нагнетательных клапанов является магистральное перекрытие высокого давления между топливным проводом и плунжерной парой тнвд, а также снижение давления до четкого статистического уровня, путем стравливания топливного провода и форсунковой полости. Такое снижение необходимо для мгновенного перекрытия форсункового распылителя, что, впоследствии, может предотвратить появление топливных капель.

На рисунке изображен пример нагнетательного клапана.

Различают разные конструкции топливных насосов высокого давления. От этого зависят виды плунжеров, основные из которых: рядный, распределительный и магистральный.

Важно! Открытое давление нагнетательного клапана регулируют при помощи подбора усиленной пружины. При этом проверку герметичности данного клапана нужно отвернуть от секции ТНВД, которая неисправна. Рейка насоса должна быть повёрнута в выключенное положение подачи. Давление при этом создается ручным насосом. Топливная утечка может свидетельствовать о неисправном состоянии основного клапана.

В рядном насосе топливо нагнетается в цилиндр с помощью определенной плунжерной пары. В распределительном насосе имеется один плунжер, который может обеспечить нагнетание, а также распределение топлива по всем втулкам. Магистральный насос может осуществить нагнетание топлива лишь в аккумулятор.

Работа топливного насоса высокого давления может использоваться в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя. Его давление меньше дизельного насоса.

Клапан постоянного объема без ограничения обратного потока

Клапан постоянного объема состоит из втягивающего поршня, который получается из части элемента клапана. В том случае, когда канавка спиральной формы плунжера прекращает свою топливную подачу и пружина закрывает нагнетательный клапан, тогда поршень начинает входить в направляющую втулку штока (4) и отрезает топливный провод высокого давления от камеры этого самого высокого давления (или надплунжерного пространства).

Это может значить только то, что объем топлива в топливном проводе возрастет на объем величины, которая получается при втягивающем поршне (2). Длина топливного провода при этом не должна быть изменена.

Седло клапана (1), кольцевая проточка (3) и вертикальный паз (5) также не должны быть изменены. Клапаны с компенсацией, в свою очередь, имеют доработанный участок (6) на поршне втягивающей структуры.

Клапан постоянного объема с ограничением обратного потока

Клапан с ограниченным обратным потоком постоянного объема может быть применен как дополнение к обратному клапану. Обратное давление образуется при закрытом распылителе форсунки, может быть причиной простого износа камеры в нагнетательном клапане. Такое воздействие может быть полностью удалено эффектом демпфируции или ограничения потока верхней секции нагнетательного клапана. Одним словом, такое действие достигается при помощи ограничительного узенького канала в клапане, который обеспечивает дросселирующий эффект и предохраняет от волны отражения клапана. При открытом клапане такой эффект не происходит.

Знаете ли вы? В качестве корпуса клапана топливного насоса используется пластилин или направляющий конус.

Клапан постоянного давления

1. Держатель клапана;
2. Элемент клапана;
3. Пружина клапана;
4. Вставка;
5. Нажимная пружина;
6. Седло пружины;
7. Шарик;
8. Ограничительный канал.

Важно! Для эффективной работы клапана требуются более точные регулировочные модификации числа оборотов.

Подитожив все вышесказанное, управление подачей топлива в плунжерной паре должно производится с помощью клапана дозирования в зависимости от двигателя. В нормальном положении такой клапан всегда открыт. По электронному сигналу блока управления, клапан должен закрыться на некоторую определенную величину. Таким образом можно отрегулировать нужное количество поступающего топлива в компрессионную камеру.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Источник http://car-avz.ru/glavnaya/sovety-masteru/12278-sistema-ulavlivaniya-parov-benzina

Источник http://amastercar.ru/blog/avtomobili-na-vodorodnom-toplive.html

Источник http://auto.today/bok/5821-chto-takoe-plunzhernaya-para.html