1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое электромагнитный клапан для двигателя

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия

Основными задачами соленоидного (электромагнитного) клапана в двигателе автомобиля являются: обеспечение точного времени начала впрыска топлива относительно угла поворота коленчатого вала двигателя на различных режимах работы, продолжительности впрыска и количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.

Соленоидный клапан можно разделить на две группы – соленоидную и клапанную. Клапанная группа состоит из игольчатого клапана 2, корпуса 12 клапана составляющего одно целое с корпусом насоса и пружины клапана 1.

Рис. Соленоидный (электромагнитный) клапан для легковых автомобилей:
1 – пружина клапана; 2 – игольчатый клапан; 3 – камера высокого давления; 4 – камера низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка; 7 – упор; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу.

Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Принцип действия соленоидного (электромагнитного) клапана

Электромагнитный клапан имеет два пе­реключаемых положения – «клапан открыт» и «клапан закрыт». Клапан открыт, когда нап­ряжение питания на катушку не подается. Клапан закрывается при подаче напряжения питания от задающего каскада ЭБУ.

Клапан открыт. Под усилием пружины 1 клапан 2 прижимается к упору 7, в результате чего обеспечивается проход топлива через щель для прохода топлива 9 между иглой и корпусом в области седла клапана. При этом камеры высокого 3 и низкого 4 давления соеди­нены между собой. В этом исходном поло­жении топливо может как втекать в камеру высокого давления, так и вытекать из нее.

Клапан закрыт. Когда наступает момент впрыска топли­ва, на катушку клапана подается напряже­ние питания от задающего каскада ЭБУ. Ток срабатывания вызы­вает магнитный поток в элементах магнит­ного контура (магнитный сердечник и якорь), который генерирует силу магнитно­го притяжения для перемещения якоря к статору. В результате движение якоря оста­навливается иглой при ее посадке на седло в корпусе. При этом между якорем и стато­ром остается небольшой воздушный зазор. Клапан теперь закрыт, и при движении плунжера насос-форсунки вниз осущес­твляется впрыск топлива.

Сила магнитного притяжения использует­ся не только для подтягивания якоря, но и для преодоления силы действия пружины клапа­на и, соответственно, удерживания якоря. Кроме того, сила магнитного притяжения прикладывается к уплотнительным поверх­ностям седла для удерживания их в контакте друг с другом. Якорь удерживается в данном положении до тех пор, пока на катушку клапа­на подается напряжение питания.

Чем сильнее магнитный поток, тем ближе располагается к статору якорь. После зак­рытия клапана можно уменьшить ток до удерживающего уровня. Клапан, таким об­разом, остается закрытым, а потери мощ­ности и, следовательно, выделение тепла, оказываются минимальными.

Для прекращения процесса впрыска топ­лива должна быть прекращена подача напря­жения на катушку клапана, в результате чего магнитный поток исчезает, как и сила магнитного притяжения, и пружина перемещает иглу клапана в ее ис­ходное положение на упоре. Проход топлива через седло клапана открывается.

Что такое электромагнитный клапан для двигателя

Для реализации возможностей микропроцессорного управления локомотивным ДВС необходимо повысить управляемость его узлов, возможность изменения их состояния в любой момент времени и по любой задаваемой функции. Наибольший интерес может представлять альтернативный механическому электромагнитный привод клапанов (ЭМПК) газораспределения. Применение ЭМПК газораспределения нашло практическое применение, начиная с конца 80-годов. Особенно большое число исследований проводилось во Франции, Германии и Японии. Преимуществ ЭМПК достаточно много, это:

• обеспечение широких диапазонов регулирования ФГР;

• удобство контроля работы привода;

• большая надежность элементов электронной системы управления и электропривода и возможность при необходимости установки дублирующих схем формирования управляющих сигналов;

• высокий КПД из всех существующих немеханических систем привода.

Исследования ЭМПК

Исследования ЭМПК, проводимые ведущими компаниями в мире достаточно обширны. Наибольший интерес представляют экспериментальные работы, проводимые в последние 20 лет. Некоторые из проблем ЭМПК обсуждались ещё в 1993 г. на международных конгрессах и конференциях различного уровня, посвященных экспериментам в области альтернативного привода клапанов газораспределения транспортных ДВС. Главный вывод: если бы удалось регулировать ФГР клапанов с меньшей затратой энергии, чем при механическом приводе, то это представляло бы большое достижение в области транспортного двигателестроения.

В течение многих лет коллектив исследователей кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТа работал над созданием ЭМПК существующих и перспективных локомотивных ДВС. Были проведены глубокие теоретические расчеты, позволившие получить ряд любопытных результатов.

Наиболее сложные расчёты сделаны для выпускного клапана, работающего в наиболее тяжелых условиях [1]. В этом случае во всех расчётах ЭМПК необходимо учитывать значительное противодавление газа в начальный момент открытия.

Читать еще:  Что такое литраж двигателя автомобиля

Расчеты проводились с помощью разработанной математической модели и учитывали все основные влияющие факторы.

Основная зависимость для рассматриваемой системы:

, (1)

где m – масса всех подвижных деталей системы, кг; x(t) – перемещение клапана, м; Fэм – сила, действующая на якорь электромагнита, Н; i – ток в обмотке электромагнита, А; Δp – перепад давлений по обе стороны тарелки клапана, Па; Sо – площадь тарелки клапана, м2; kпр – жёсткость возвратной пружины, Н/м; x0 – предварительная затяжка пружины, м.

Для расчета перепада давлений внутри цилиндра и в выпускном патрубке, использовано интегральное уравнение неразрывности газового потока.

. (2)

Пользуясь теоремой о дифференцируемости определённого интеграла с переменным верхним пределом и после преобразований выражение будет иметь вид:

, (3)

Для ЭМПК наибольшее значение отводится расчету электрической части привода.

Уравнение электрического состояния цепи:

. (4)

Для нахождения параметров движения клапана сопутствующие уравнения были решены методом Рунге-Кутта с фиксированным шагом:

Система уравнений имеет вид:

(5)

где х – перемещение клапана; v – скорость движения клапан; р – давление газов в цилиндре; I – ток в обмотке силового электромагнита.

Математическая модель позволяет определять влияние свыше 30 различных конструктивных и режимных параметров на мощностные и экономические показатели ЭМПК.

На рис. 1. представлены результаты расчета хода клапана при изменении числа витков W обмотки силового электромагнита.

Разработанная модель позволяет определять оптимальные конструктивные и технологические параметры ЭМПК для локомотивных ДВС, различных мощностных и скоростных градаций.

Экспериментальные исследования

Силовой ЭМПК достаточно компактен, легко вписывается в габариты крышки цилиндров локомотивных ДВС и представляет собой обычные соленоиды, состоящие из обмотки, неподвижного магнитопровода и подвижного якоря, выполненных из ферромагнетиков.

Основной недостаток традиционных электромагнитов-соленоидов – невозможность увеличения электромагнитной силы без увеличения габаритов и инерции из-за эффекта насыщения ферромагнитных материалов магнитопроводов.

Рис. 1. Здесь расчетные параметры: hкл, мм – высота подъема клапана; dпр, мм – диаметр обмоточного провода; ϕ1, 0п.к.в. – фаза опережения открытия выпускного клапана; ϕ3, 0п.к.в. – фаза запаздывания закрытия выпускного клапана; Е, Дж – потребляемая выпускным клапаном электроэнергия; РСР, Вт – средняя потребляемая мощность СЭ; Imax, А – максимальный ток СЭ; Рmax, Вт – максимальная мощность, потребляемая СЭ; hЭМ, % – КПД СЭ привода выпускного клапана

Чаще всего конструктивные средства повышения эффективности силовых электромагнитов по величинам развиваемой электромагнитной силе и быстродействию представляют собой попытки увеличения площади рабочих воздушных зазоров при максимальном снижении размеров частей магнитов, подводящих магнитный поток к рабочему воздушному зазору.

Сила, возвращающая якорь в исходное положение, создается в ЭМПК пружиной. Для повышения эффективности в конструкции могут использоваться сдвоенные электромагниты двойного действия. Электромагнитная сила второго электромагнита для первого служит возвращающей, заменяя или дополняя силу пружины. Иногда возможно создание возвращающей силы упругостью магнитопровода якоря. В большинстве электромагнитов электромагнитная сила с уменьшением зазора растет быстрее, чем сила пружины. При нулевом зазоре, когда якорь вплотную прилегает к полюсу сердечника, коэрцитивная сила, создаваемая даже оставшимся после выключения тока магнитным потоком, может удерживать якорь в притянутом состоянии – возникает, так называемый, эффект «залипания». В устройстве ЭМПК этот эффект недопустим.

В процессе эксплуатации значительное ослабление пружины приводит к ускорению срабатывания электромагнита и снижению темпа закрытия клапана. Возможна конструкция с параллельным воздействием электромагнита и пружины.

Учитывая специфику работы электромагнитного привода клапанов, в частности, необходимость обеспечения полного выхода клапанов для двигателей средней и большой мощности на 10…25 мм, проектирование электромагнита является сложной задачей. Основные элементы (электромагниты, соленоиды) промышленностью серийно не выпускаются, и поэтому их разработка ведется всеми заинтересованными фирмами индивидуально для конкретных типов двигателей.

Так как ЭМПК в данном случае является силовым, то необходимо обеспечить требуемый закон движения якоря, определяемый законом перемещения клапана газораспределения. В частности, для обеспечения плавного безударного движения выходного штока электромагнита необходимо добиться синусоидального изменения ускорения.

Однако до сего времени создать компактную работоспособную систему ЭМПК не удается. Лимитируют несколько узловых параметров, являющихся главными в ЭМПК. Это громоздкость конструкции, большая энергоемкость, значительный шум, возникающий в момент удара при посадке клапанов на седла, требование принудительного охлаждения силовых обмоток электромагнитов и др. [Исследователи Abthoff, Bachschmid и другие, 1991 г.; Brustie и Schwarzenthal, 1998 г.; Hosaka и Hamazaki, 1991 г.; Jost, 1997 г.].

Как правило, сравнивая механический привод и ЭМПК, исследователи используют в качестве базового механического привода систему VTEC или другие подобные.

Наибольший интерес представляют эксперименты, проведенные с системой ЭМПК под названием «EMV» [Butzmann, Melbert и другие, 2000 г.].

Так как ЭМПК является силовым, то необходимо обеспечить требуемый закон движения якоря, определяемый законом перемещения клапанов газораспределения. Учитывая специфику работы ЭМПК, в частности, необходимость обеспечения полного выхода клапанов для большинства двигателей на 10…25 мм, проектирование силовых электромагнитов является сложной технической задачей.

ЭМПК имеет ряд коренных преимуществ перед механическим, пневматическим и гидравлическим типами приводов, заключающийся, прежде всего, в возможности программного регулирования фаз газораспределения и хода клапанов в зависимости от режимных параметров двигателя.

Указанные соображения послужили основой для исследования работы ЭМПК на безмоторных стендах дизелей ЧН 26/26 [2, 3].

В результате установлено, что для дизелей типа ЧН 26/26 ЭМПК должен удовлетворять следующим требованиям:

Читать еще:  Двигатель 4d56 плохой холодный запуск

• подъем (посадка) впускного клапана не более 1160 п.к.в. или при номинальной частоте вращения коленчатого вала nд=1000 мин-1 время подъема (посадки) не более 19,3 мс;

• подъем (посадка) выпускного клапана не более 1340 п.к.в. при nд=1000 мин-1 соответственно время подъема (посадки) не более 22,3 мс;

• скорость в момент посадки клапана должна быть Vпос=0,5…0,6 м/с;

• максимальный ход клапана – hкл=22 мм.

На быстродействие ЭМПК оказывают влияние следующие факторы:

• емкость форсирующего конденсатора С;

• напряжение заряда форсирующего конденсатора Uф;

• число витков обмотки силового электромагнита W;

• начальный зазор между внешним якорем и сердечником d;

• подача дополнительных импульсов при подъеме и посадке клапана на обмотку силового электромагнита.

Некоторые результаты испытаний ЭМПК на безмоторном стенде дизеля ЧН 26/26 представлены на осциллограммах рис. 2, 3. Регулирование «времени-сечения» обеспечивалось изменением длительности управляющего импульса.

С ростом емкости и напряжения увеличивается время посадки клапана, которое, однако, не превышает допустимой величины. При и 500 мкФ, полный подъем клапана не достигается (соответственно hкл=18,8 и 19,8 мм рис. 2, а и б).

Для двух других случаев при и 800 мкФ обеспечивается полный подъем клапана при допустимом времени подъема и посадки (рис. 2, в и г). Дальнейшее увеличение емкости не влияет на время подъема клапана.

В большей степени на темп подъема клапана оказывает напряжение форсирующего конденсатора. Небольшое увеличение напряжения относительно базового значения существенно уменьшает время подъема клапана. Так, если при напряжении 280 В (рис. 3, а) клапан полностью не открывается (hкл= 17,5 мм), то при напряжении в 320 В (рис. 3, б) обеспечивается максимальный ход (hкл= 22,0 мм).

Не меньшее влияние на величину максимального подъема клапана и темп открытия оказывает число витков обмотки силового электромагнита.

Рис. 2. Некоторые осциллограммы испытаний ЭМПК безмоторного стенда дизеля ЧН 26/26

Рис. 3. Некоторые осциллограммы испытаний ЭМПК безмоторного стенда дизеля ЧН 26/26

Увеличение числа витков свыше W=600 затягивает время подъема, что объясняется увеличением сопротивления и индуктивности обмотки, а также снижением тока (изменение видно на рис. 3, б, в и г соответственно для W=600, 400 и 800 вит). Кроме того, сильно меняется темп изменения тока. При этом время посадки клапана меняется незначительно.

Выбор начального зазора между внешним якорем и сердечником оказывает небольшое влияние на время подъема клапана. Так увеличение зазора с h2 =6 до 12 мм уменьшает время подъема клапана с 21 до 20 мс. При базовом зазоре h2 =9 мм обеспечивается необходимое быстродействие при подъеме клапана. Время посадки в этом случае остается практически постоянным.

Во всех рассмотренных выше опытах скорость посадки клапана значительно превышала 2…3 м/с. Для торможения клапана перед посадкой на обмотку силового электромагнита подавался дополнительный импульс. Путем выбора параметров тормозного импульса и момента его подачи можно снизить скорость клапана при посадке до значений 0,4…0,5 м/с и исключить повторный отскок.

На основании проведенных исследований для дизеля типа ЧН 26/26 рекомендуются параметры системы ЭМПК, приведенные в таблице.

Клапан электромагнитный отсечки топлива ТНВД

  • ВПУСКНАЯ СИСТЕМА
  • ДЕТАЛИ КУЗОВА
  • Антифриз
  • Герметик
  • Жидкость для раскоксовки двигателя
  • Жидкость незамерзающая
  • Жидкость тормозная
  • Масло для ГУР
  • Масло моторное
  • Масло трансмиссионное
  • Присадка
  • Промывка двигателя
  • Промывка топливной системы
  • Смазка
  • Тосол
  • Кольцо уплотнительное
  • Сальник
  • Сальник трамблера
  • Шланг универсальный
  • Фильтр АКПП
  • Фильтр воздушный
  • Фильтр масляный
  • Фильтр салонный
  • Фильтр ТНВД
  • Фильтр топливный
  • Фильтр электробензонасоса (сеточка)
  • АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ И ПРОВОДА

Двигатели дизельных автомобилей комплектуются топливными насосами высокого давления. Бывают рядными (состоящими из большого числа секций) или разделительными по конструкции. Частью узла также является электромагнитный клапан тнвд.

Его задача — регулировать давление. При открытии оно падает, и уменьшается угол опережения впрыска. Когда клапан находится в закрытом положении, давление наоборот повышается. Происходит перемещение поршня к увеличению угла.

Регулирование импульсов электронным блоком происходит в зависимости от величины температуры и режима работы двигателя. Одна из форсунок имеет индукционный регулятор подъема иглы.

Причины и определение поломки

Повреждение электромагнитного клапана для топливного насоса приводит к снижению мощности автомобиля и затруднению езды. Он начинает глохнуть. Иногда становится невозможным заглушить мотор.

Часто повреждается внутренняя обмотка. Причина проблемы – потеря герметичности из-за попадания посторонних частиц.

  • отвертывается трубка высокого давления;
  • рейка насоса передвигается в выключенное положение;
  • создается высокое давление топлива. Для этого используется подкачивающий насос.

Если через пройму нажимного штуцера начнет утекать топливо, нужно купить электромагнитный клапан тнвд недорого. Всегда низкие цены на детали – в нашем интернет-магазине.
Причинами плохой подачи топлива могут быть хомуты, стягивающие винты и зубчатые венцы.

Электромагнитный клапан карбюратора — как он работает?

  • Электромагнитный клапан карбюратора — как он работает?
  • 1. За счет чего происходит перерасход бензина?
  • 2. Что делает электромагнитный клапан карбюратора?
  • 3. Как устроен электромагнитный клапан ваз 2107?

Карбюраторные двигатели являются разновидностью двигателей внутреннего сгорания. Данные двигатели имеют внешнее смесеобразование и автономное зажигание. В самом двигателе такого типа в его цилиндры будет направляться уже готовая топливовоздушная смесь, которая приготавливается в устройстве карбюратора, из-за чего, собственно говоря, такой двигатель и получил одноименное название. Помимо этого такой процесс заготовки может происходить посредством впрыска топлива, в газо-воздушном смесителе и т.д.

  • 1. За счет чего происходит перерасход бензина?
  • 2. Что делает электромагнитный клапан карбюратора?
  • 3. Как устроен электромагнитный клапан ваз 2107?
Читать еще:  Высокие обороты двигателя форд транзит

В независимости от способа образования смеси, а также, количества тактов, на которые разбит рабочий цикл, карбюраторный двигатель имеет один единственный принцип работы. Непосредственно горючая смесь, которая сжимается в камере сгорания, поджигается системой зажигания в определенный момент, зачастую посредством электроискровой системы. Кроме того может быть использовано зажигание от калильной трубки, которые в современном встречаются в малогабаритных двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время также используется, правда на уровне еще экспериментальном, плазменное и лазерное зажигание.

Электрическое напряжение подается непосредственно на электромагнитную катушку клапана, вследствие чего начинает втягиваться в соленоид магнитный сердечник. Данная процедура приведет к закрытию либо открытию клапана системы. Сам сердечник перемещается внутри трубки катушки соленоида, что нужно для увеличения герметической составной электромагнитного клапана. Данное устройство является схожим с обычным запорным клапаном. Все отличие лишь в том, что в таком устройстве закрытие и открытие клапана не использует никаких механических усилий, так как происходит посредством электромагнитной катушки с помощью подачи электрического напряжения на нее.

1. За счет чего происходит перерасход бензина?

В те периоды, когда транспортное средство эксплуатируется на холостом ходу, карбюратор не будет подавать топливовоздушные элементы непосредственно в двигатель внутреннего сгорания, так как это заложено у самом устройстве механизма подачи. Тем не менее, для избегания глушения мотора нужно потреблять определенное количество бензина и воздухе, именно для сгорания этой смеси.

Попадание воздуха в устройство карбюратора происходит посредством клапана холостого хода, вследствие чего данный элемент смешивается с бензином и направляется напрямую в двигатель внутреннего сгорания. С системе такого рода будет происходить непрерывная подача топлива. А необходимость в самом топливе является одинаковый всегда, так как эксплуатация транспортного средства может производится в разного рода условиях.

Так, например, в моменты торможения двигателем снижается потребление топлива и поднимается, а из-за того, что сама подача бензина ничем не регулируется, будет происходить его перерасход. То самое можно сказать и о том, когда автомобиль летит накатом с горки. Для того, чтобы произвести экономию топлива и существует подобное устройство – электромагнитный бензиновый клапан.

2. Что делает электромагнитный клапан карбюратора?

Устройство электромагнитного клапана устанавливается для того, чтобы снизить расход топлива транспортного средства. Делается это посредством того, что данное устройство может регулировать его подачу. Зависит все от потребности, так как клапан может перекрывать канал, через который происходит подача топливовоздушной смеси и воздуха, которые находятся в карбюраторе. Помимо этого, данное устройство способствует тому, что двигатель будет сжигать именно столько топлива, сколько требуется, а поршни и камера сгорания не будут превышать норму в давлении воспламенившихся газов. Именно это может послужить снижению износа всех деталей двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, данное устройство послужит снижению уровня выброса выхлопных газов в атмосферу.

3. Как устроен электромагнитный клапан ваз 2107?

Элементарный клапан в «семерке» устанавливается в устройстве карбюратора. Режим работы данной системы управляется посредством особого экономайзера принудительного холостого хода. Перекрытию воздушного канала, в таком устройстве, способствует верхняя рабочая клапанная часть. Вследствие открытия сам воздух будет направлен непосредственно в камеру, где происходит смешивание с бензином. При всем этом будет перекрываться иной канал, посредством нижней рабочей части клапана, который ведет из камеры, при этом, не позволяя поступать в двигатель вышедшей смеси.

Во втором такте работы двигателя будет наблюдаться перекрытие воздушного канала, вследствие чего и открытие нижнего, который способствует попаданию топливовоздушной смеси напрямую в двигатель внутреннего сгорания. На первый взгляд может показаться, что система является достаточно простой, вследствие чего нет особой необходимости в ее наличии. Тем не менее, существует один маленький нюанс. Как процесс открытия, так и процесс закрытия клапанов будет происходить с единой частотой, а уже то, насколько они открываются, будет регулировать экономайзер принудительного холостого хода. Именно посредством данного просвета будет регулироваться уровень подачи топлива непосредственно в двигатель внутреннего сгорания.

Сам ход клапана будет обеспечивать себя электропитанием, которое имеет напряжение в 12В. Если же питание будет выше, чем указанное, то откроется воздушный клапан, который будет перекрывать канал для топливовоздушной смеси. Если же питание, которое подается через экономайзер принудительного холостого хода не будет поступать, то клапан будет закрываться посредством установленной пружины в нижней части устройства. Следовательно, когда зажигание автомобиля неактивно, не будет производится подача топлива. Автолюбителям рекомендуется не убирать устройство электромагнитного клапана.

Многие автовладельцы, которые имеют достаточно большой стаж, не знают цель установки электромагнитного клапана в карбюраторе. При выходе из строя данного устройства они могут сделать ошибку: вместо покупки нового устройства, они блокируют его работу. Это происходит посредством выламывания запорного механизма, оставляя его в положении открытом. В результате можно получить огромный перерасход топлива.

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector