Дата публикации: 13 сентября 2020. Категория: Автотехника.
Адсорбер (часто его называют абсорбер) представляет собой один из узлов автомобиля, который отвечает за поглощение и нейтролизацию паров бензина, выходящих из бака. Многие автовладельцы полагают, что это совершенно ненужное устройство, которое только создает лишние проблемы, поэтому нередко его и вовсе снимают.
Однако, повышенное потребление бензина и другие проблемы в работе системы, как правило, возникают только в том случае, если из строя выходит клапан абсорбера. Поэтому прежде чем безжалостно удалить этот узел, будет полезно узнать чуть больше об особенностях его работы и процедуре смены прибора.
Для чего используется адсорбер
В процессе работы двигателя ТС бензин немного нагревается, выделяя очень летучие пары. Их образование усиливается под влиянием вибрации движущегося автомобиля. Если в ТС не предусмотрена система нейтрализации вредных испарений, а установлена примитивная вентиляция, то образования просто выводятся на улицу через специальные отверстия.
Такая картина наблюдалась практически со всеми старыми карбюраторными автомобилями (именно поэтому нередко в машине неприятно пахло бензином) до появления экологического стандарта ЕВРО-2, контролирующего уровень вредных испарений в атмосферу. Сегодня каждый автомобиль должен быть оснащен соответствующей системой фильтрации, чтобы отвечать стандартам. Как правило, самой простой из них и является адсорбер.
Что собой представляет фильтрующий элемент и как он работает
Если говорить простыми словами, то абсорбер является большой банкой, наполненной активированным углем. Кроме этого в системе присутствует:
- Сепаратор с клапаном гравитации. Он отвечает за улавливание частиц топлива. Гравитационный клапан, в свою очередь, применяется очень редко, но в экстренной ситуации (например, если в ходе аварии машина перевернулась) он предотвратит перелив топлива из бензобака.
- Датчик давления. Он необходим для контроля уровня паров бензина в баке. Как только их уровень превышается, происходит сброс вредных компонентов.
- Фильтрующая часть. По сути это и есть та самая банка с гранулированным активированным углем.
- Электромагнитный клапан. Используется для того, чтобы переключаться между режимами улавливания выделяющихся паров бензина.
Если говорить о принципе работы системы, то он очень прост:
- Сперва пары бензина поднимаются в бензобаке и направляются в сепаратор, где происходит частичная конденсация топлива, которое в жидком виде отправляется обратно в бензобак.
- Та часть испарений, которая не смогла осесть в виде жидкости проходит через гравитационный датчик и направляется в адсорбер.
- Когда мотор машины находится в выключенном состоянии, пары бензина начинают накапливаться в фильтрующем элементе.
- Как только двигатель запускается, в дело вступает клапан адсорбера, который открывается и соединяет адсорбер со впускным коллектором.
- Пары бензина совмещаются с кислородом (который попадает в систему через дроссельный узел) и переходят во впускной коллектор и цилиндры «движка», где вредные испарения прогорают вместе с воздухом и топливом.
Как правило, именно клапан адсорбера дает сбой. Если он начинает открываться и закрывать в неправильном режиме или полностью выходит из строя, это может негативно сказаться на работе всего автомобиля и спровоцировать поломки.
Рассмотрим работу тарельчатого клапана поршневого или плунжерного насоса (рис. 17). Пусть тарелка клапана поднимается с некоторой скоростью y
т. Количество жидкости, проходящей через отверстие седла клапана, будет равно количеству жидкости, проходящему через щель, которая образуется между тарелкой и седлом, плюс объем (), освобождаемый тарелкой клапана при своем подъеме вверх.
Площадь щели у открытого тарельчатого клапана с плоской тарелкой будет равна:
, (38)
где — коэффициент сжатия струи в щелевом зазоре; — высота подъема тарелки клапана над седлом; d
т – диаметр тарелки.
На основании сказанного можно записать
, (39)
где — площадь поперечного сечения отверстия седла клапана; — средняя ско-
рость жидкости в седле клапана; — скорость жидкости в щелевом зазоре между тарелкой и седлом клапана.
При опускании клапана выражение (39) запишется в виде
. (40)
Рис. 17. Схема тарельчатого клапана.
Если принять направление движения тарелки клапана вверх положительным, а вниз – отрицательным, то общее выражение для подъема и опускания тарелки клапана запишется в виде (закон Вестфаля):
. (41)
Из (41) определим высоту подъема тарелки клапана:
. (42)
Уравнение постоянства расхода жидкости, движущейся в цилиндре и в отверстии седла клапана, можно записать как:
, (43)
где v
п– скорость поршня ().
Запишем выражение (43) с учетом выражения для скорости поршня
. (44)
Тогда уравнение (42) примет вид:
. (45)
Найдем скорость подъема тарелки клапана . Для этого продифференцируем выражение (45) по времени:
. (46)
Если в выражении (46) отбросить член , который в сравнении с составляет малую величину, то выражение для определения примет вид
. (47)
Так как тарелка клапана движется неравномерно, то на тарелку будет действовать сила инерции, которую обычно в расчетах не учитывают вследствие её малой величины.
Уравнение равновесия сил, действующих на тарелку клапана, имеет вид:
. (48)
где — сила тяжести тарелки клапана в жидкости; R
– сила сжатия пружины; — разность давлений над и под тарелкой клапана.
Разделив правую и левую часть уравнения (48) на () получим: , (49)
где ?H
– потери напора на клапане.
Применив известную из гидравлики зависимость для определения скорости истечения жидкости из отверстия или насадка, определим скорость истечения жидкости из щелевого зазора между тарелкой и седлом клапана:
, (50)
где f
– коэффициент скорости щелевого зазора.
Зависимость для определения высоты подъема тарелки клапана, с учетом выражений (45), (47) и (50) примет вид:
, (51)
где – коэффициент расхода клапана.
На рис. 18 показан графический вид зависимости (51). Синусоида 1 построена с использованием первого члена правой части уравнения (51), а косинусоида 2 – с использованием второго члена этого же уравнения. Путем суммирования ординат синусоиды 1 и косинусоиды 2 построена кривая 3, выражающая характер движения тарелки клапана, то есть изменение высоты её подъема в зависимости от угла поворота кривошипа. Кривая 3 указывает на несоответствие моментов открытия и закрытия клапана крайним положениям поршня. После того как кривошип повернется на угол f
1, тарелка клапана начинает подниматься. Кривошип повернулся на 1800, а клапан ещё открыт и тарелка находится на расстоянии
h
0 от опорной поверхности седла. После поворота кривошипа на угол (1800+
f
2) произойдет закрытие клапана.
Угол f
1 – угол запаздывания клапана при открытии, а
f
2 – угол запаздывания клапана при закрытии.
Углы запаздывания f
1 и
f
2 можно определить при помощи той же зависимости (51). Клапан откроется при повороте кривошипа на угол
f
1, определяемый из условия, что при
f
=
f
1
h
= 0.
. (52)
Ни один из параметров, входящих в множитель перед квадратными скобками, при работе насоса не равен нулю; нулю может быть равно только выражение в квадратных скобках:
= 0, или ,
отсюда
. (53)
Такую же зависимость получим и для угла f
2, однако в действительности
f
1 и
f
2 могут быть разными по величине.
Для клапана с плоской тарелкой (см. рис. 47) при (а
– ширина опорной поверхности; — диаметр отверстия седла) С.Н. Рождественский рекомендует использовать следующую формулу для определения коэффициента расхода:
. (54)
Однако эта формула пригодна лишь для квадратичного режима движения жидкости через отверстие седла, а этот режим имеет место при Re
щ10.
Здесь число Рейнольдса потока у входа в щель
Re
щ=, (55)
где — гидравлический радиус щели, определяемый по формуле:
. (56)
С учетом зависимости (56) выражение (55) запишется в следующем виде:
Re
щ=. (57)
Для конических тарельчатых клапанов с углом конусности v
=450 С. Н. Рождественский рекомендует формулу
. (58)
Эта формула справедлива при числах Рейнольдса 25<Re
щ<300.
Для кольцевых клапанов с плоской тарелкой и узкой опорной поверхностью О.В. Байбаков рекомендует следующую формулу для определения коэффициента расхода:
, (59)
где b
– ширина прохода в седле клапана.
Формула (59) справедлива для Re
щ<10.
Максимальный подъем тарелки клапана будет при f
= 900, тогда зависимость (51) примет вид
. (60)
Из рис. 18 (линия 4) видно, что h
max имеет место, когда поршень пройдет путь больше, чем , то есть в результате большего сопротивления отрыву тарелки от седла открытие происходит с рывком. Под действием силы инерции тарелки клапана её подъем происходит со скорость, превышающей скорость поршня в данном положении. Вследствие этого при дальнейшем подъеме тарелки клапана её скорость уменьшится и подъем будет более плавным. Об этом свидетельствует более пологий участок кривой.
Когда клапан открыт и через него протекает жидкость, гидравлические потери в нем определяют по формуле:
, (61)
где — максимальная скорость жидкости в отверстии седла клапана; — коэффициент гидравлического сопротивления клапана.
Опытами установлено, что гидравлические потери сравнительно мало меняется от высоты подъема тарелки клапана. Небольшое уменьшение происходит в период опускания тарелки клапана, то есть тогда, когда это не имеет практического значения для определения давления под клапаном. Поэтому величину рекомендуется определять для среднего положения поршня, когда и h=h
max.
В выражении (61) скорость выразим через скорость поршня v
:
.
Тогда формулу (61) следует записать в виде
, (62)
Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от конструкции клапана.
Для определения коэффициента известны следующие эмпирические формулы Баха:
1. Для тарельчатого клапана с плоской тарелкой без нижнего направления
(63)
где a
– ширина поверхности соприкосновения тарелки и седла клапана; – опытная величина, которая находится в пределах 0,15 – 0,16;
d
с — диаметр отверстия седла клапана;
h
— высота подъема тарелки клапана.
Величину рекомендуется определять по формуле:
(64)
При пользовании формулами (63) и (64) должны быть выполнены следующие соотношения между размерами h
,
d
с и
a
: 4< <10, 4
a
<
d
с<10
a
.
2. Для тарельчатого клапана с плоской тарелкой и нижними направляющими в виде ребер:
; (65)
, (66)
где – величина, равная 1,70?1,75; — число ребер; — ширина ребра; — ширина поверхности соприкосновения тарелки и седла клапана.
Величину коэффициента выбирают в зависимости от степени стеснения ребрами площади поперечного сечения отверстия седла 0,8<=<1,6; =0,80 ? 0,87, где F
— площадь поперечного сечения ребер тарелки клапана;
F
с – площадь отверстия седла клапана.
3. Для тарельчатого клапана с конусной опорной поверхностью и верхним направляющим в виде стержня
. (67)
При пользовании эмпирической формулой (59) должны выполняться следующие условия: 4< <10; .
Неисправности электромагнитного клапана
Если адсорбер почти все время находится в бесперебойном режиме, то клапан продувки может легко перестать функционировать. Это повлечет за собой повреждение бензонасоса. Если адсорбер не осуществляет правильную вентиляцию, то бензин постепенно будет скапливаться во впускном коллекторе.
Подобное приводит к довольно неприятным «симптомам»:
- На холостом ходу появляются так называемые провалы.
- Нарушается тяга (такое впечатление, что ТС постоянно теряет мощность).
- При запущенном двигателе не слышны звуки работающего клапана.
- Заметно повышается расход топлива.
- Во время открытия крышки бензобака раздается шипение и свист.
- Датчик топливного бака буквально живет своей жизнью (он может показывать, что бензобак полон, а через секунду – что в нем ничего нет).
- В салоне автомобиля появляется неприятный бензиновый «аромат».
Иногда фильтрующий элемент, наоборот, издает слишком громкие звуки, которые также не являются нормой. Чтобы удостовериться, что причиной служит именно неисправный клапан, а не ГРМ, достаточно резко нажать на газ. Если звуковой эффект остался таким же, то, скорее всего, проблема именно в клапане адсорбера.
В этом случае рекомендуется немного подкрутить регулировочный винт устройства. Однако закручивать его нужно не более чем на пол-оборота. Слишком сильная фиксация приведет к ошибке контроллера. Если такие манипуляции не помогли, то нужно провести более детальную диагностику.
Назначение отсечного клапана
Эта арматура относится к запорной и используется для перекрытия трубопровода при возникновении нештатной ситуации во время его работы. Устройства могут применяться не только в промышленности, но и в быту. Чаще всего их устанавливают в системах очистки воды обратным осмосом. Здесь его роль заключается в защите приемной емкости от перелива.
Так как повышение давления на выходе из фильтра ухудшает качество воды, то проверку (контроль) работы системы осуществляет 4-ходовой клапан. При возникновении такой ситуации происходит перекрытие линии подачи жидкости на фильтр до момента снижения давления (уровня) в баке.
Поплавковые отсечные клапаны применяются на АЗС для защиты топливных танков во время слива ГСМ с бензозаправщика. На атомных электростанциях быстродействующая отсечная арматура используется в локализующих системах безопасности для защиты персонала и окружающей среды от радиоактивных выбросов во время аварии в гермооболочке. При превышении параметров, характеризующих условия нормальной эксплуатации, по сигналу от датчиков срабатывает отсечная арматура, герметизируя оболочку реактора.
На магистральных водопроводах устанавливают шаровые быстрозапорные вентили с электрическими однооборотными приводами. При разрыве трубы увеличивается скорость движения воды, что формирует сигнал к закрытию отсекателя. Чтобы перекрыть поток и повернуть запорный орган на 90°, потребуется несколько секунд.
Проверяем работоспособность адсорбера
Чтобы удостовериться, что неисправность связана именно с клапаном этого элемента, можно отправить авто на полную диагностику. Но, это дорого, поэтому попробуем сначала самостоятельно выявить возможные проблемы.
Прежде всего, нужно посмотреть, не выдает ли контроллер ошибки, например, «обрыв управления цепи». Если все нормально, то воспользуется ручной проверкой. Для этого достаточно подготовить мультиметр, отвертку и несколько проводов. После этого нужно выполнить несколько простых шагов:
- Поднять капот машины и найти нужный клапан.
- Отсоединить от этого элемента жгут с проводами. Для этого нужно сначала отжать специальный фиксатор креплений колодки.
- Проверить, идет ли на клапан напряжение. Для этого необходимо включить мультиметр и переключить его в режим вольтметра. После этого черный щуп прибора подсоединяется к массе авто, а красный – к разъему с маркировкой «А», который находится на жгуте проводов. На следующем этапе необходимо завести мотор и посмотреть, какие показания выдает прибор. Напряжение должно быть таким же, как в аккумуляторе. Если его и вовсе нет или оно слишком маленькое, то вероятно придется искать более серьезную проблему. Если с напряжением все хорошо, то можно переходить к следующему шагу.
- Демонтировать клапан продувки. Чтобы его снять нужно при помощи отвертки немного ослабить крепление хомутов. После этого можно будет легко сдвинуть клапан чуть вверх и по небольшому кронштейну плавно его вытащить. После этого устройство нужно подключить напрямую к клеммам АКБ. Один провод идет на клапан продувки (на «+»), а второй – подключается к «минусу». После этого оба проводника подключаются к соответствующим клеммам аккумулятора. Если при этом не произошло щелчка, то клапан полностью вышел из строя и лучше всего его заменить.
Ставим новый клапан адсорбера
Для замены элемента не обязательно обращаться в автосервис. Работы можно провести и самостоятельно при помощи нескольких крестообразных отверток. Также нужно приобрести новый клапан (его маркировка должна полностью совпадать с данными на старом устройстве).
После этого:
- Находим адсорбер.
- Снимаем с АКБ минусовую клемму.
- Отсоединяем колодку проводов путем нажатия на фиксатор и подтягивая прибор на себя.
- Ослабляем крепления электромагнитного клапан и отсоединяем шланги.
- Вытаскиваем старое устройство (вместе с ним выйдет и кронштейн) из абсорбера.
- Устанавливаем новое устройство и собираем все в обратном порядке.
Устройство и механизм действия
Строение тарельчатого обратного клапана представляет собой следующий набор элементов: тарелка, пружина, резервуары, поршень, перепускные клапаны.
Клапан тарельчатый имеет внутри своего корпуса два резервуара. Один из них заполнен сжатым воздухом, а другой – воздухом при нормальном атмосферном давлении. Клапан открывается вместе с выпуском сжатого воздуха из-под поршня и закрывается сразу после остановки выхода воздуха. Характерная конструкция клапана обеспечивает его высокую прочность и возможность функционирования под большим давлением. Герметичность клапана тарельчатого обеспечивается спецификой системы его крепления. Монтаж клапана происходит с помощью фланцев, уплотненных прокладками из резины.
