Редукционный клапан: назначение, принцип работы и возможные неполадки

Редукционный клапан: назначение, принцип работы и возможные неполадки

Дизельные топливные системы отличаются от бензиновых несколько более сложным устройством. Время успело показать, что технические решения в данных системах оказались настолько эффективными и надежными, что некоторые элементы дизельных агрегатов сегодня можно увидеть и в их бензиновых «собратьях». Одной из ключевых особенностей подачи дизельного топлива является соблюдение высокого уровня давления в системе. Как знают опытные автолюбители, в дизельных автомобилях установлено сразу несколько насосов, поддерживающих определенный уровень давления. Так вот, система регулировки давления в таких топливных системах реализована с помощью особых перепускных клапанов, которые еще называют редукционным. Сразу отметим, что аналогичные клапаны в бензиновых агрегатах называются регуляторами давления топлива и их не стоит путать друг с другом. Давайте попробуем разобраться с их устройством и наиболее частыми неисправностями.

клапан ТНВД Avto.pro» width=»600″ height=»355″ />

Немного о Common Rail системах

Так как далее мы будем детально рассматривать редукционные клапаны, давайте для начала разберемся в их месте в топливных системах. Например, в Common Rail системах, которые, например, производят Bosch и Delphi. Сразу же отметим, что аналогичные клапаны встречаются и в системах смазки, однако далее мы будем рассматривать данные устройства именно в контексте дизельных топливных систем и насосов высокого давления. Итак, вот без каких элементов Common Rail не может работать:

1. Подкачивающий топливный насос;
2. Топливный фильтр, оборудованных клапаном предварительного подогрева;
3. Дополнительный насос;
4. Сетчатый фильтр (грубой очистки);
5. Датчик температуры дизеля;
6. Насос высокого давления, он же ТНВД;
7. Клапан дозирования топлива;
8. Регулятор давления;
9. Топливная рампа;
10. Редукционный клапан;
11. Форсунки.

Системы, имеющие топливные рампы, особенно сильно страдают от проблемы перепада давления. Кстати, именно эти проблемы они в теории и должны решать, но на деле оказалось, что практически полное решение проблем пульсации давления не помогло предотвратить ситуаций, когда в магистраль попадал воздух или же в ней оказывался излишек топлива . К счастью, сама система дает возможность регулировки давления и основных параметров впрыска. Что касается уже указанных проблем с воздухом и давлением, то их позволяет решить внедрение в систему редукционного (перепускного) клапана.

Что представляет собой редукционный клапан ТНВД

Под вышеупомянутым клапаном подразумевает специальный узел топливного насоса высокого давления , который позволяет оперативно сливать излишки топлива, поддерживая оптимальный уровень давления в системе. Но это не всегда единственная его задача. Подобные клапаны устроены довольно просто и с чем-то похожим наверняка сталкивались многие технические специалисты. Редукционные клапаны выполняют такие задачи:

• Поддержание нормального давления в насосе;
• Удаление излишков топлива, которое непременно оказывается в эксплуатируемом насосе;
• Выведение воздуха, который может оказаться в топливной системе (справедливо не для всех устройств).

Редукционный клапан лучше всего сравнивать с гидравлическим дросселем. Он, как и дроссель, может создавать гидравлическое сопротивление, затрудняя ток жидкости или вовсе становясь преградой на ее пути. С помощью дросселя в различной аппаратуре можно оперативно менять интенсивность потока жидкостей или газов. В случае дизельных топливных систем это означает, что редукционный клапан не дает топливу продвигаться по определенному участку топливной магистрали, а если его давление станет слишком высоким, то он приоткроется и даст излишку топлива выйти . Ключевой параметр таких клапанов: порог срабатывания. Устройство работает автоматически и, вопреки рекомендациям работников многих СТО, далеко не все клапаны можно регулировать – в случае отдельных устройств данная процедура гарантированно нарушает регулировку начала открытия, заданную на заводе.

Классификация перепускных клапанов дизельных систем

На данный момент существует несколько типов перепускных клапанов, применяемых при сборке автомобилей. Как и было сказано, они могут применяться не только в топливных, но и в масляных системах. Если речь идет именно о клапанах для дизельных топливных систем , то они могут быть следующими:

• Клапаны для многосекционных насосов;
• Перепускные клапаны ТНВД распределительного типа;
• Клапаны дросселирования, располагаемые на входе в насосные секции подкачивающих насосов (аналогично применяются в ТНВД распределительных типов).

Различия в этих клапанах есть, причем весьма серьезные. Давайте начнем с клапанов для многосекционных насосов . Они устанавливаются на передних стенках корпусов насосов и имеют связь с каналами подачи, от которых топливо идет на нагнетательные секции. Такие клапаны можно считать наиболее простыми, т.к. они состоят из корпуса и подпружиненного запорного элементы (шарик или диск). Они же, впрочем, делятся на подтипы:

1. Клапан-болт. Как несложно догадаться из названия, клапан выполняется в виде болта с подпружиненной «начинкой». Как правило, на стенках такого болта свыше двух отверстий для отвода топлива. Сам клапан ввернут в корпус насоса, а обратная магистраль присоединена к ниппелю;
2. Клапан-штуцер. Как и болт, он вворачивается в корпус насоса, однако обратная магистраль присоединяется к наружной резьбе.

Принцип работы перепускных клапанов для многосекционных насосов довольно прост. Если давления в подводящей топливной магистрали не очень высокое, диск или шарик усилием пружины закрывает клапан. Топливо при этом попадает на нагнетательные секции. Когда давление в системе возрастает и устанавливаются условия, при которых работа нагнетательных секций может быть затруднена, клапан открывается – давление вжимает пружину и излишек топлива попадает обратно в топливный бак по обратной магистрали. Как только давление падает ниже порогового значения, клапан снова закрывается. Сразу же отметим, что данное устройство отвечает скорее за сброс давление, чем за удаление воздуха из топливной системы – данную задачу берет на себя клапан-жиклер, располагающийся на фильтре тонкой очистки.

Запчасти на Hafei princip

PRINCIP/SAIBAO sedan (05 — )

Запчасти на Hafei princip

PRINCIP/SAIBAO sedan (05 — )

В распределительных ТНВД могут устанавливаться клапаны, которые почти аналогичны предыдущим. Они монтируются за топливоподкачивающим насосом. Варианты исполнения: болт или штуцер. Интереснее и несколько сложнее клапаны дросселирования в системах с распределительными насосами высокого давления. Они объединяют в себе жиклер, отвечающий за слив топлива, и перепускной клапан. Жиклер постоянно сливает топливо в обратную магистраль, тем самым обеспечивая его циркуляцию. В отдельных моделях клапанов дросселирования жиклер является не вынесенным элементом, а вмонтированным в само устройство. Конструкция при этом не сильно усложнена – в ней просто предусмотрено отверстие небольшого диаметра, выходящее в обратную магистраль. Основное отверстие клапана открывается исключительно при сильном росте давления. Клапан дросселирования обычно реализован в виде болта, вворачиваемого в корпус ТНВД и соединенного с обратной магистралью посредством ниппеля.

Основные неисправности

Неисправности редукционных клапанов иногда бывает легко спутать с неисправностями топливных насосов и системы зажигания. На поверку оказывается, что проблемы запуском дизельного двигателя могут быть связаны именно с этим небольшим устройством. В подавляющем большинстве случаев поломка связана со старением материала пружины – клапан перестает срабатывать в нужный момент или вовсе «заедает» в открытом или закрытом положении. Также довольно частой проблемой является засорение клапана. Вот что может наблюдать автолюбитель:

• Затрудненный пуск и отсутствие низкого давления. Зачастую мотор удается запустить после прокручивания стартера в течение полуминуты-минуты. Это позволяет решить проблему возникшего «завоздушивания» топливной системы;
• Изменение оборотов на холостом ходу или неустойчивость работы двигателя на минимальных оборотах. Проблема кроется в неустойчивых показателях давления в топливной системе.

Игнорировать выход перепускного клапана из строя категорически не стоит. Дело в том, что это может стать причиной не только затрудненного пуска и нестабильной работы двигателя, но даже ускоренного износа фильтров и термостата. Точно убедиться в неисправности клапана в большинстве случаев легко – убедитесь в том, что система герметична, после чего измерьте давление. Давление не должно быть низким. Если вы не смогли точно продиагностировать поломку упомянутого элемента топливной системы, то эту работу лучше доверить специалисту по дизельным агрегатам или сразу приступить к замене старого клапана новым. Помните о том, что перепускной клапан со временем может попросту засориться. Некачественное дизельное топливо может довольно быстро вывести из строя не только насосы, но и такое простое устройство, которое в норме должно ломаться вследствие сильного старения металла пружины . Как правило, в месте его установки скапливаются парафины, которые мешают сбрасывать давление в системе.

Выбор нового перепускного клапана ТНВД

Подобрать подходящий клапан будет не так уж сложно. Несмотря на простоту данного изделия, оно не всегда является дешевым. Цена во многом будет зависеть от производителя. Продолжать эксплуатацию автомобиля с неисправным перепускным клапаном ТНВД не рекомендуется. Вот как его можно найти в онлайн- и офлайн-магазинах:

• По коду запчасти, если вы его знаете;
• По данным транспортного средства и дизельного агрегата;
• По VIN-коду.

Учитывайте, что при поиске по параметрам авто необходимо точно указывать параметры агрегатов. Если допустить даже небольшую ошибку, есть риск подобрать запчасть, которая попросту не сможет обеспечить нормальную работу топливного насоса. Также учитывайте, что отдельные изделия допускают регулировку, однако она должна производиться в соответствие с инструкциями по обслуживания и ремонту вашего автомобиля. И последнее: важно обращать внимание на фирму-изготовителя . В идеале стоит покупать оригинальный клапан, так как качество его исполнения будет гарантированно высоким. Несколько дешевле оригиналов обойдутся запчасти от таких производителей:

(Германия); (Япония); (Италия).

На деле это все те же оригиналы, но под именами фирм-изготовителей. Если они кажутся вам слишком дорогими, то можно рискнуть и взять менее качественные, но зато намного более дешевые аналоги от китайских и турецких производителей, а также европейских упаковщиков. Здесь стоит выделить ATY (Турция), SAT (Китай) и TQParts (Украина). Помните о том, что качество недорогих аналогов может варьироваться от крайне низкого до удовлетворительного. Если вас интересует надежное и долговечное решение для ремонта, то выбирать стоит продукцию от поставщиков на конвейеры автомобильных концернов.

Вывод

Редукционный клапан ТНВД – один из нескольких клапанов дизельных топливных систем, который отвечает за нормальную работу всего силового агрегата. Если он выходит из строя, автолюбитель сразу же сталкивается с несколькими проблемами, из-за которых эксплуатация транспортного средства будет сильно затруднена. Несмотря на довольно простое устройство, такие клапаны не очень-то редко выходят из строя. Зачастую проблему удается диагностировать самому автолюбителю, но мы рекомендуем обращаться за квалифицированной помощью к специалисту по дизельным системам. Если неполадки связаны именно с редукционным клапаном, то для покупки и установки запчасти не нужно будет выделять серьезный бюджет.

Редукционный клапан

Редукционный клапан — это автоматически действующий пневматический или гидравлический дроссель, предназначенный для поддержания на постоянном уровне давления на выходе. Сопротивление редукционного клапана в каждый момент пропорционально разности между переменным давлением на входе и постоянным (редуцированным) давлением на выходе.

Виды редукционных клапанов:

• Редукционный клапан прямого действия (не требует внешнего источника питания).
• Клапаны, управляемые пневмо- или электроприводом.

Содержание

Область применения [ править | править код ]

Эти клапаны применяются в гидроприводе в том случае, когда от одного источника гидравлической энергии (насоса) необходимо запитать несколько потребителей гидравлической энергии (гидродвигателей), работающих одновременно и имеющих разный характер нагрузки. Необходимость применения редукционного клапана обусловлена тем, что включение в работу одного из гидродвигателей приводит (при отсутствии данного редукционного клапана) к изменению давления на входе в остальные гидродвигатели, а следовательно, и к падению усилий на выходных звеньях гидродвигателей. Если гидродвигатели включаются в работу не одновременно или имеют одинаковые нагрузочные характеристики, то использование редукционных клапанов, как правило, не является обязательным. Например, отвал бульдозера приводится в движение обычно двумя гидроцилиндрами. Но поскольку оба гидроцилиндра приводят в движение один и тот же рабочий орган (то есть, отвал), то их характер нагрузки является одинаковым, и в гидросистемах бульдозеров редукционные клапаны, как правило, не применяются.

В пневмоприводах применение редукционных клапанов является обязательным, поскольку, вследствие сжимаемости воздуха, пневмосистемы склонны к значительным колебаниям давления.

Принцип действия [ править | править код ]

На рис. 1 показана конструктивная схема простейшего редукционного клапана. При увеличении входного давления Рн возрастает давление в полости Б, а также давление в полости В (редуцированное давление Рред). Под действием возросшего редуцированного давления плунжер смещается влево, тем самым уменьшая размер дроссельной щели у. При этом возрастает сопротивление потоку жидкости при прохождении её через дроссельную щель, а значит, возрастают и потери давления. Как следствие уменьшается значение редуцированного (выходного) давления Рред. Таким образом обеспечивается устойчивость значения выходного давления при изменении входного давления. Следует отметить, что в описанном процессе возросшее давление в полости Б не мешает перемещению плунжеров влево, так как это возросшее давление действует не только на дросселирующую конусную головку, но и на уравновешивающий поршень, и эти силовые воздействия уравновешивают друг друга.

Ошибка 000136 — Высокое давление в рампе — решение проблемы

После исследования данной проблемы, пришли к выводу, что вылетел датчик высокого давления, который "обманывает" компьютер и не работает как нужно. Для его замены необходимо будет снять впускной коллектор — не самая быстрая процедура, но мы уже это делали . Деталь заказали, ждем завтра и будем менять.

Update: пришел датчик, но мнение о реальной причине у меня изменилось, после чтения форумов и размышлений. Пришел в выводу что вылетел клапан регулировки давления топлива в ТНВД

, так как я заметил, что он явно протекает и вероятно не сбрасывает давление.
К пребольшому сожалению, эти клапана не продаются отдельно, поэтому приговаривается к замене ТНВД — штука не из дешевых. Новый ТНВД стоит около 11000 грн, и я решил поискать на OLX, может повезет найти что то. И вуаля — всего одно объявление о продаже ТНВД (левого), именно тот, который нужен, в отличном состоянии с донора с Германии. Цена — 75 у.е. Цена вполне приемлемая, риск не большой, поговорив с продавцом, убедил что гарантированно насос в отличном состоянии. Передал через Новую Почту без предоплаты. Получив насос — действительно, в отличном состоянии, почти как новый, единственное, была слизана резьба на одной из втулок, пришлось переставлять с моего ТНВД и заглушку под датчик давления, который в моей модели авто ставиться не на насос, а на линию высокого давления под воздушным коллектором.

После покупки я обратился к мастерам, дабы заменить его, но все в последнее время мега заняты на многие недели вперед, и решил я заменить его самостоятельно, вроде как руки расчесываю по утрам. По замене ТНВД сделаю отдельный пост, процедура не сильно сложная.
После замены левого ТНВД (на водительской стороне), я решил проверить и правую сторону и обнаружил интересную деталь, что

на новом при нажатии на него двигается, а на правом — нет (как заклинил). Немного задумался и предположил, что возможно проблема именно в правом ТНВД, и решил завести двигатель и проверить.

После запуска двигателя и сброса ошибок с блока управления двигателя, проблема не ушла — при нажатии на педаль газа при 2000 оборотах происходит провал и снова загорается EPC. Вася на 106 группе показывает резкий скачок давления в топливной рампе при этих оборотах сразу до 120 атм.

Расстроившись, я решил, что все таки подозрения мои оправдываются по правому ТНВД и решил снять клапан регулировки топлива с моего старого левого ТНВД и поставить на правый (чисто для теста), хоть заводские коды у них отличаются (ТНВД для левой и правой стороны разные, зеркальные), по сути — сам клапан элементарен как двери и ошибок не будет.

Хочу сразу предупредить, если кто будет делать такую же процедуру — ТНВД — зона высоченного давления, поэтому будьте предельно аккуратны. При откручивании патрубков или клапана струя бензина может повредить глаза, поэтому откручивать надо медленно, постепенно стравливая давление, предварительно положив тряпку под клапан или патрубки.

Клапан с левого ТНВД конечно же стал не так, как должен, а разьемом вверх, поэтому пришлось немного распустить жгут проводов, чтобы подключить его. Заводим двигатель — и… снова такая же проблема. Ничего не изменилось.

Не сказать, чтобы я был очень расстроен, потому что понимаю, что чудес не бывает, и решил все таки заменить датчик — если не ТНВД, то тогда точно он, ложно срабатывает.

Утром, когда решил ехать к освободившемуся мастеру на замену датчика, завожу автомобиль — EPC не горит, двигатель работает весьма странно, сначала высокие обороты, потом прыгают, потом все стало в норму.

Выехав на дорогу, жду пока загорится EPC и Check Engine, чтобы потом заглушить мотор и скинуть одну из клем с ТНВД, в аварийном режиме давление в районе 5 атм., ездить можно без опасения повредить топливную систему.

На мое удивление, никаких ошибок не возникает и при больших оборотах все работает стабильно. Я конечно обрадовался, но решил все таки понять почему так произошло.

Как я понял, дело в адаптации — видимо после замены ТНВД машине необходимо поработать в разных режимах, чтобы занового отрегулировать все настройки, топливную смесь и т.д. Видимо адаптация делается через компьютер, но я пока не знаю как. Сегодня давольно долго помотался по городу — полет нормальный, все работает стабильно, мотор мурчит и тянет как бешеный.

Сегодня был у официалов на диагностике (на всякий случай решил заехать к ним) — все в норме, никаких проблем они не обнаружили по двигателю.

1. Заменил левый (с водительской стороны) ТНВД
2. Снимал на ревизию клапан регулировки топлива с правого ТНВД, ставил клапан с левого (старого).
3. После теста, поставил клапан старый на место.

Получается проблема была все таки из за вышедшего из строя левого ТНВД, который подтекал. Надеюсь, что данная проблема не будет беспокоить меня впредь.

Update2: Сегодня выехал ночью в магазин… и снова мы имеем такую проблему. Как назло перед сервисом она не хотела проявляться. Решил сам разобраться уже досконально и обнаружил, что все таки проблема во втором ТНВД, а именно с клапаном регулировки давления, что я и подозревал. Буду завтра заказывать, менять. Отпишу по результатам.

Правила подбора регулирующих клапанов

Регулирующая арматура в настоящее время является неотъемлемой составляющей систем водоснабжения, отопления и вентиляции, а также различных технологических линий. И правильный подбор регулирующего клапана для данных систем является важной задачей, так как позволяет получить следующие преимущества:

1. Повысить эффективность работы предприятий за счет более точного регулирования технологических процессов.
2. Решить проблемы, связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, и, как следствие, — с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
3. Сократить расходы на техническое обслуживание предприятий.
4. Повысить безопасность технологических процессов.

Независимо от поставленной задачи, расчет регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора.

Пропускная способность регулирующей арматуры численно характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv. Коэффициент Kv равен расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м 3 через клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа.

В зависимости от типа среды применяются различные расчетные формулы для определения значения Kv, но исходные данные остаются неизменными:

• P₁ — давление на входе клапана, бар;
• P₂ — давление на выходе клапана, бар;
• ∆P — перепад давления на клапане, бар;
• t₁ — температура среды на входе, o C;
• Q — расход для жидкости, м 3 /ч;
• Q_N — расход для газов при Н.У., нм 3 /ч;
• G — расход для водяного пара, кг/ч;
• ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
• p_N — плотность газов при Н.У., кг/нм 3 .

Поскольку при расчете пропускной способности не учитывается ряд факторов, влияющих на работу клапана, для выбора клапана используется коэффициент Kvs, учитывающий запас в 30%.

По рассчитанному значению Kvs подбирается регулирующий клапан с максимально близким бóльшим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

Клапан необходимо выбирать так, чтобы расчетная величина Kvs находилась в интервале между Kvs min и Kvs max клапана. Для клапанов различных производителей значения Kvs min различны. Указанные параметры приведены в технических описаниях оборудования.

• условный диаметр;
• условное давление;
• вероятность возникновения кавитации;
• уровень шума;
• отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане.

1. Условный диаметр

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр трубопровода до и после клапана необходимо рассчитывать для подбора обвязки регулирующих клапанов. Так как регулирующий клапан подбирается по величине Kvs, часто условный диаметр клапана оказывается меньше условного диаметра трубопровода, на котором он установлен, особенно при большом перепаде на клапане. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени. При большей разнице рекомендуется использовать клапаны с пониженной пропускной способностью Kvs. Данное решение позволяет снизить стоимость оборудования, а также при таком подборе оборудование оказывается более компактным по габаритам и массе.

• w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;
• Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
• d — диаметр трубопровода, м.

2. Условное давление

Условное давление Р_у является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому рабочему давлению для данного вида арматуры при нормальной температуре (20 о С). При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются, поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже, чем условные. Это снижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств этого материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же значении условного давления.

Ниже приведены таблицы зависимости максимального рабочего давления в зависимости от температуры для различных материалов исполнения:

3. Вероятность возникновения кавитации

Одной из серьезных проблем, возникающих при применении запорной и регулирующей арматуры, является возникновение кавитации. Особенно сильно этот эффект проявляется при использовании регуляторов, понижающих давление «после себя» — редукционных клапанов.

Кавитация — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, что в свою очередь приводит к преждевременному износу элементов регулирующей арматуры.

Для проверки возможности появлении кавитации при больших перепадах давления на клапане применяется следующая формула:

• P₁ – давление на входе клапана, бар;
• ∆P – перепад давления на клапане, бар.

4. Уровень шума

При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, а также к сильной вибрации регулятора.

Главной причиной повышенного шума является повышенная скорость среды в выбранном трубопроводе относительно рекомендуемой. Фактическая скорость среды может быть рассчитана по формуле:

• w – скорость потока среды, м/c;
• Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
• d – диаметр трубопровода, м.

Ниже приведены рекомендуемые скорости сред для снижения риска появления критического уровня шума:

Одним из способов снижения уровня шума в системах, помимо использования клапанов специальной конструкции, является применение гибких вставок (виброкомпенсаторов) на участках до и после клапана.

5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане

Для некоторых редукционных клапанов ограничено отношение входного давления к выходному. Входное давление, воздействуя на плунжер редукционного клапана, стремится его открыть. Выходное давление воздействует на мембрану (или другой управляющий элемент) клапана, стремясь закрыть клапан. При превышении ограничения по отношению входного и выходного давления клапан не сможет закрыться — и выходное давление будет больше давления настройки. Ограничения по указанному параметру также исключают кавитацию в седле регулирующего клапана.

Выполнение данных указаний при подборе регуляторов позволит значительно улучшить показатели технологических процессов и увеличить срок службы регулирующей арматуры. Примеры расчетов приведены в статье. По вопросам подбора оборудования просьба обращаться к инженерам отдела регулирующей арматуры компании АДЛ.