ВИХРИ, НО НЕ Агрессивные
ВИХРИ, НО НЕ Агрессивные
КЛУБ Автовладельцев
ВИХРИ, НО НЕ Агрессивные
Как устроен бензонасос диафрагменного типа, знает каждый уважающий себя автомобилист. Но в нашу эру все обширнее распространяются системы впрыска бензина, где насосы делают намного большее давление на выходе. Об одном - компании "Бош" - мы ведали в июльском номере журнальчика. Но есть и другие, более достойные внимания конструкции.
Слово Игорю МИХЕЕВУ.
"Идеология" электронного бензонасоса сейчас уже отлично отработана - как-никак, 1-ые системы впрыска появились не 10 и даже не 20 годов назад! А сначало электробензонасос возложил на плечи конструкторов две тривиальные трудности. 1-ая - "несопоставимость" его искрящего коллектора (вспомните хотя бы электромоторчик для детской игрушки!) и бензина. 2-ая - очень низкие смазочные характеристики бензина, вязкость которого при температуре +20°С в два раза меньше, чем у воды. Правда, на сорокаградусном морозе вязкость бензина значительно растет, но, может быть, вот поэтому электробензонасосы почаще выходят из строя в горячую летнюю пору.
Неувязка эта в критериях Рф утежеляется особенностями нашего бензина: в нем существенно больше мелких механических включений в сопоставлении, к примеру, с европейскими марками. Даже в столице и других больших центрах до безупречного свойства бензина нам далековато.
Что касается "искрящего" коллектора, то поспешим успокоить будущих покупателей: электробензонасос у "впрысковых" автомобилей изготовлен погружным - бензин проходит через электродвигатель, исключая какое-либо искрение в нем и сразу охлаждая прибор. Последнее очень принципиально, потому что этот электродвигатель подобен сердечку - сколько работает мотор, столько и электробензонасос. Ни секунды передышки! Закончим же мы тему "искры" тем, что напомним: в баке взрывается не бензин, а смесь его паров с воздухом. И не всякая смесь, а только определенного состава! Очень бедную либо очень богатую смесь искра не воспламеняет. Если бак герметичен, пары бензина в нем очень плотные (переобогащенная смесь). Кстати, в баке еще есть одно электронное, а означает, потенциально "искрящее", устройство - указатель уровня бензина. Невзирая на это, все мы благополучно ездим.
К огорчению, российский автосервис пока недостаточно развит, чтоб обеспечить неплохую диагностику и регулировку систем впрыска. Обычно обладателю машины предлагают поменять узел либо прибор полностью, хотя в 90% случаев они поддаются ремонту. В особенности это касается хозяев импортных машин, нередко принуждаемых выполнить "ремонт" таким макаром.
В то же время в пособиях по ремонту и обслуживанию информация о устройствах нередко ограничивается только их заглавием, предназначением и параметрами, которые должны контролироваться при ремонте и наладке. Так, бензонасос в почти всех забугорных и российских изданиях графически обозначается прямоугольником с упоминанием его предназначения в тексте. Более никакой инфы! Вы не отыщите ни описания, ни механизма работы насоса. Разъясняется это просто - ни одна компания не заинтересована в раскрытии особенностей собственных устройств и устройств, чтобы не утратить рынок сбыта и не нажить соперников.
В то же время эти сведения могли быть очень полезны тем, кто занимается регулировкой, наладкой и ремонтом при оценке состояния бензонасоса и принятии решения о его ремонте либо подмене. Посвятим читателей в некие из секретов, которые нам удалось раскрыть.
Напомним, что хоть какой насос характеризуется сначала 2-мя основными параметрами - расходом и напором. Другие свойства насоса - мощность, коэффициент полезного деяния, частота вращения рабочего колеса.
Бензонасосы относятся к насосам с малыми подачами - 1 - 2 л/мин. В карбюраторных ДВС по сей день используются насосы диафрагменного типа. Напомним, что частота колебаний диафрагмы насоса определяется частотой вращения вала, кулачок которого приводит в движение насосную диафрагму. Бензонасосы подают еще больше горючего, чем нужно движку. Зависимо от расхода горючего изменяется и подача насоса. Изменение расхода сказывается на положении игловатого клапана. Потому в бензопроводе "насос-карбюратор" создается противодавление: оно тем больше, чем меньше открыт игловатый клапан. В данном случае диафрагма насоса движется вверх не на полный ход, а только отчасти, зависимо от расхода горючего на этот момент. Так как задачка диафрагменного насоса - только заполнить бензином поплавковую камеру карбюратора, то и его напор невелик из-за малого сопротивления на участке от насоса до карбюратора - приблизительно 0,25 кгс/см2.
Другое дело - система впрыска, где расходы сравнимы с карбюраторными ДВС, но давление существенно выше - 3... 6,2 кгс/см2. Бензонасосы тут приводятся во вращение от личных электродвигателей при неизменных числах оборотов.
Для каждой системы, включающей насос, рассчитывают рабочие значения расхода и напора - конкретно по ним подбирается подходящий насос. Если система питания мотора просит малой подачи и огромного напора, центробежные насосы плохо подходят - в главном из-за малых размеров проточной части насоса, трудности выверки зазоров меж колесом и корпусом. Потому используют насосы других конструкций, к примеру: вихревые, роторно-пластинчатые, ротационно-роликовые.
Итак, разглядим конструкцию и работу бензонасоса "Денсо" (Denso) вихревого типа автомобилей "Мицубиси". Многие спецы СТОА (автовладельцы тем паче), смотря на него, признались, что тип его им неизвестен. Некие уверенно гласили: "Крыльчатка!", не понимая, что все-таки непосредственно они вкладывают в это определение.
Вправду, вихревые насосы относятся к группе лопастных. Как и центробежные, они работают, используя центробежные силы. Но по конструктивному оформлению и неким другим признакам значительно отличаются от центробежных.
Рабочий орган вихревого насоса (рис. 1) - пластмассовое колесо 3 с лопатками 2, заключенное в цилиндрический корпус 4 с крышкой 1 с малыми торцевыми зазорами D (рис. 2). В боковых и периферийных стенах корпуса и крышки выполнен концентрический канал (б, в, д на рис. 2), соединенный с входным патрубком 10 и напорным отверстием 9. Место меж входной и напорной полостями разбито перемычкой 12. Вращение колесу передается от вала 6 электродвигателя при помощи лыски. Концы вала мотора крутятся в подшипниках скольжения 5. Для предотвращения осевого перемещения вала в крышке 1 установлен бронзовый подпятник 11. Вал зажат к подпятнику пружинами щеток торцевого коллекторного узла (на рисунке не показаны).
В корпусе мотора с обратной от насоса стороны размещен нагнетательный патрубок 8 с оборотным клапаном (чтоб горючее не сливалось из системы впрыска при неработающем насосе). В корпусе есть также пружинный клапан 7, через который сбрасывается горючее в случае превышения допустимого давления в системе. При работе насоса, до того как попасть в напорный патрубок, бензин проходит через внутреннюю полость электродвигателя, охлаждая его.
Насос работает последующим образом. При всасывании жидкость перемещается повдоль лопаток рабочего колеса от периферии к центру, как показано на рис. 2. Попадая на лопатки и вращаясь совместно с ними, жидкость под действием центробежной силы выбрасывается в концентрический канал б меж рабочим колесом и корпусом, где кинетическая энергия преобразуется в энергию давления. Под действием завышенного давления жидкость перемещается в примыкающее межлопастное место в вовнутрь колеса, потом снова отбрасывается центробежной силой в канал и т. д. Таким макаром, частички воды обрисовывают вихреобразные спиральные линии движения. За один оборот рабочего колеса одно и то же количество воды неоднократным действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, в итоге чего поочередно нарастает припас энергии воды.
Потому вихревые насосы делают напор, в четыре-девять раз превосходящий напор центробежных насосов (при схожих размерах и равных окружных скоростях рабочих колес). Но они имеют маленький КПД (30-45%), потому что значительны утраты напора на вихреобразование. Потому данные насосы не отыскали внедрения для огромных мощностей (выше 30-40 Вт).
Так как вихревые насосы владеют неплохой самовсасывающей способностью, они употребляются для перекачивания маловязких, легколетучих жидкостей - бензина, спирта, эфира и др. Но совсем не применимы для перекачки жидкостей с абразивными включениями: последние вызывают износ насоса и, как следствие, падение расхода и напора. Потому на поглощающей полосы бензонасоса нужен фильтр.
Вихревой насос значительно проще по конструкции и изготовлению, чем центробежный. Но в нем, как и в других, появляются осевые и круговые силы, которые нужно уравновесить.
На рабочем колесе при однобоком расположении лопаток появляется осевая сила. Если колесо не закрепить агрессивно в осевом направлении, то под действием этой силы оно прижмется к корпусу, что приведет к резвому обоюдному износу. Для его уменьшения можно осевую силу передать на подшипники вала насоса. Но при всем этом очень трудно обеспечить торцевые зазоры меж корпусом и колесом в несколько микрон.
В насосе "Денсо" для устранения осевой силы колесо выполнено двухсторонним. При всем этом осевые силы действуют навстречу друг дружке. Не считая того, для выравнивания давления в торцевых зазорах в колесе есть три разгрузочных отверстия г (см. рис. 2), симметрично расположенные по окружности относительно центра колеса. Но полное равенство осевых сил на практике получить нереально. Потому применен гидравлический метод их уравновешивания, основанный на автоматической установке колеса в среднем положении меж торцевыми стенами корпуса и крышки. Примыкающие пазухи а, расположенные у ступицы колеса с обеих сторон, соединяются с проточным каналом б через торцевые зазоры D. Давление в каждой полости находится в зависимости от гидравлического сопротивления соответственного торцевого зазора. Если колесо сместилось к одной из полостей, то давление в ней растет, а в другой пазухе понижается. На колесе при всем этом появляется сила, возвращающая его в начальное относительно корпуса и крышки положение.
При работе насоса давление в его канале б растет от поглощающего окна к напорному, отчего появляется круговая сила, которая может вызвать перекос колеса и его заедание. Для снятия кругового усилия вокруг колеса выполнена кольцевая камера д. При достаточной площади сечения камеры давление вокруг колеса выравнивается и круговое усилие исчезает.
Более соответствующие поломки вихревого бензонасоса - выход из строя щеточного коллекторного узла и износ торцевых поверхностей рабочего колеса, что, как было отмечено, приводит к существенному падению напора и расхода.
Рис. 1. Бензонасос вихревого типа: 1 - крышка; 2 - лопатка; 3 - рабочее колесо; 4 - корпус; 5 - подшипник скольжения; 6 - вал электродвигателя; 7 - клапан "сброса"; 8 - нагнетательный патрубок; 9 - напорное отверстие;
10 - входной патрубок; 11 - подпятник; 12 - перемычка.
Рис. 2. Схема работы двухстороннего колеса вихревого насоса: а - пазухи; D - зазоры меж колесом и корпусом (крышкой); б, д - концентрические каналы; в - межлопастное место; г - разгрузочные отверстия.
КЛУБ Автовладельцев
ВИХРИ, НО НЕ Агрессивные
Как устроен бензонасос диафрагменного типа, знает каждый уважающий себя автомобилист. Но в нашу эру все обширнее распространяются системы впрыска бензина, где насосы делают намного большее давление на выходе. Об одном - компании "Бош" - мы ведали в июльском номере журнальчика. Но есть и другие, более достойные внимания конструкции.
Слово Игорю МИХЕЕВУ.
"Идеология" электронного бензонасоса сейчас уже отлично отработана - как-никак, 1-ые системы впрыска появились не 10 и даже не 20 годов назад! А сначало электробензонасос возложил на плечи конструкторов две тривиальные трудности. 1-ая - "несопоставимость" его искрящего коллектора (вспомните хотя бы электромоторчик для детской игрушки!) и бензина. 2-ая - очень низкие смазочные характеристики бензина, вязкость которого при температуре +20°С в два раза меньше, чем у воды. Правда, на сорокаградусном морозе вязкость бензина значительно растет, но, может быть, вот поэтому электробензонасосы почаще выходят из строя в горячую летнюю пору.
Неувязка эта в критериях Рф утежеляется особенностями нашего бензина: в нем существенно больше мелких механических включений в сопоставлении, к примеру, с европейскими марками. Даже в столице и других больших центрах до безупречного свойства бензина нам далековато.
Что касается "искрящего" коллектора, то поспешим успокоить будущих покупателей: электробензонасос у "впрысковых" автомобилей изготовлен погружным - бензин проходит через электродвигатель, исключая какое-либо искрение в нем и сразу охлаждая прибор. Последнее очень принципиально, потому что этот электродвигатель подобен сердечку - сколько работает мотор, столько и электробензонасос. Ни секунды передышки! Закончим же мы тему "искры" тем, что напомним: в баке взрывается не бензин, а смесь его паров с воздухом. И не всякая смесь, а только определенного состава! Очень бедную либо очень богатую смесь искра не воспламеняет. Если бак герметичен, пары бензина в нем очень плотные (переобогащенная смесь). Кстати, в баке еще есть одно электронное, а означает, потенциально "искрящее", устройство - указатель уровня бензина. Невзирая на это, все мы благополучно ездим.
К огорчению, российский автосервис пока недостаточно развит, чтоб обеспечить неплохую диагностику и регулировку систем впрыска. Обычно обладателю машины предлагают поменять узел либо прибор полностью, хотя в 90% случаев они поддаются ремонту. В особенности это касается хозяев импортных машин, нередко принуждаемых выполнить "ремонт" таким макаром.
В то же время в пособиях по ремонту и обслуживанию информация о устройствах нередко ограничивается только их заглавием, предназначением и параметрами, которые должны контролироваться при ремонте и наладке. Так, бензонасос в почти всех забугорных и российских изданиях графически обозначается прямоугольником с упоминанием его предназначения в тексте. Более никакой инфы! Вы не отыщите ни описания, ни механизма работы насоса. Разъясняется это просто - ни одна компания не заинтересована в раскрытии особенностей собственных устройств и устройств, чтобы не утратить рынок сбыта и не нажить соперников.
В то же время эти сведения могли быть очень полезны тем, кто занимается регулировкой, наладкой и ремонтом при оценке состояния бензонасоса и принятии решения о его ремонте либо подмене. Посвятим читателей в некие из секретов, которые нам удалось раскрыть.
Напомним, что хоть какой насос характеризуется сначала 2-мя основными параметрами - расходом и напором. Другие свойства насоса - мощность, коэффициент полезного деяния, частота вращения рабочего колеса.
Бензонасосы относятся к насосам с малыми подачами - 1 - 2 л/мин. В карбюраторных ДВС по сей день используются насосы диафрагменного типа. Напомним, что частота колебаний диафрагмы насоса определяется частотой вращения вала, кулачок которого приводит в движение насосную диафрагму. Бензонасосы подают еще больше горючего, чем нужно движку. Зависимо от расхода горючего изменяется и подача насоса. Изменение расхода сказывается на положении игловатого клапана. Потому в бензопроводе "насос-карбюратор" создается противодавление: оно тем больше, чем меньше открыт игловатый клапан. В данном случае диафрагма насоса движется вверх не на полный ход, а только отчасти, зависимо от расхода горючего на этот момент. Так как задачка диафрагменного насоса - только заполнить бензином поплавковую камеру карбюратора, то и его напор невелик из-за малого сопротивления на участке от насоса до карбюратора - приблизительно 0,25 кгс/см2.
Другое дело - система впрыска, где расходы сравнимы с карбюраторными ДВС, но давление существенно выше - 3... 6,2 кгс/см2. Бензонасосы тут приводятся во вращение от личных электродвигателей при неизменных числах оборотов.
Для каждой системы, включающей насос, рассчитывают рабочие значения расхода и напора - конкретно по ним подбирается подходящий насос. Если система питания мотора просит малой подачи и огромного напора, центробежные насосы плохо подходят - в главном из-за малых размеров проточной части насоса, трудности выверки зазоров меж колесом и корпусом. Потому используют насосы других конструкций, к примеру: вихревые, роторно-пластинчатые, ротационно-роликовые.
Итак, разглядим конструкцию и работу бензонасоса "Денсо" (Denso) вихревого типа автомобилей "Мицубиси". Многие спецы СТОА (автовладельцы тем паче), смотря на него, признались, что тип его им неизвестен. Некие уверенно гласили: "Крыльчатка!", не понимая, что все-таки непосредственно они вкладывают в это определение.
Вправду, вихревые насосы относятся к группе лопастных. Как и центробежные, они работают, используя центробежные силы. Но по конструктивному оформлению и неким другим признакам значительно отличаются от центробежных.
Рабочий орган вихревого насоса (рис. 1) - пластмассовое колесо 3 с лопатками 2, заключенное в цилиндрический корпус 4 с крышкой 1 с малыми торцевыми зазорами D (рис. 2). В боковых и периферийных стенах корпуса и крышки выполнен концентрический канал (б, в, д на рис. 2), соединенный с входным патрубком 10 и напорным отверстием 9. Место меж входной и напорной полостями разбито перемычкой 12. Вращение колесу передается от вала 6 электродвигателя при помощи лыски. Концы вала мотора крутятся в подшипниках скольжения 5. Для предотвращения осевого перемещения вала в крышке 1 установлен бронзовый подпятник 11. Вал зажат к подпятнику пружинами щеток торцевого коллекторного узла (на рисунке не показаны).
В корпусе мотора с обратной от насоса стороны размещен нагнетательный патрубок 8 с оборотным клапаном (чтоб горючее не сливалось из системы впрыска при неработающем насосе). В корпусе есть также пружинный клапан 7, через который сбрасывается горючее в случае превышения допустимого давления в системе. При работе насоса, до того как попасть в напорный патрубок, бензин проходит через внутреннюю полость электродвигателя, охлаждая его.
Насос работает последующим образом. При всасывании жидкость перемещается повдоль лопаток рабочего колеса от периферии к центру, как показано на рис. 2. Попадая на лопатки и вращаясь совместно с ними, жидкость под действием центробежной силы выбрасывается в концентрический канал б меж рабочим колесом и корпусом, где кинетическая энергия преобразуется в энергию давления. Под действием завышенного давления жидкость перемещается в примыкающее межлопастное место в вовнутрь колеса, потом снова отбрасывается центробежной силой в канал и т. д. Таким макаром, частички воды обрисовывают вихреобразные спиральные линии движения. За один оборот рабочего колеса одно и то же количество воды неоднократным действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, в итоге чего поочередно нарастает припас энергии воды.
Потому вихревые насосы делают напор, в четыре-девять раз превосходящий напор центробежных насосов (при схожих размерах и равных окружных скоростях рабочих колес). Но они имеют маленький КПД (30-45%), потому что значительны утраты напора на вихреобразование. Потому данные насосы не отыскали внедрения для огромных мощностей (выше 30-40 Вт).
Так как вихревые насосы владеют неплохой самовсасывающей способностью, они употребляются для перекачивания маловязких, легколетучих жидкостей - бензина, спирта, эфира и др. Но совсем не применимы для перекачки жидкостей с абразивными включениями: последние вызывают износ насоса и, как следствие, падение расхода и напора. Потому на поглощающей полосы бензонасоса нужен фильтр.
Вихревой насос значительно проще по конструкции и изготовлению, чем центробежный. Но в нем, как и в других, появляются осевые и круговые силы, которые нужно уравновесить.
На рабочем колесе при однобоком расположении лопаток появляется осевая сила. Если колесо не закрепить агрессивно в осевом направлении, то под действием этой силы оно прижмется к корпусу, что приведет к резвому обоюдному износу. Для его уменьшения можно осевую силу передать на подшипники вала насоса. Но при всем этом очень трудно обеспечить торцевые зазоры меж корпусом и колесом в несколько микрон.
В насосе "Денсо" для устранения осевой силы колесо выполнено двухсторонним. При всем этом осевые силы действуют навстречу друг дружке. Не считая того, для выравнивания давления в торцевых зазорах в колесе есть три разгрузочных отверстия г (см. рис. 2), симметрично расположенные по окружности относительно центра колеса. Но полное равенство осевых сил на практике получить нереально. Потому применен гидравлический метод их уравновешивания, основанный на автоматической установке колеса в среднем положении меж торцевыми стенами корпуса и крышки. Примыкающие пазухи а, расположенные у ступицы колеса с обеих сторон, соединяются с проточным каналом б через торцевые зазоры D. Давление в каждой полости находится в зависимости от гидравлического сопротивления соответственного торцевого зазора. Если колесо сместилось к одной из полостей, то давление в ней растет, а в другой пазухе понижается. На колесе при всем этом появляется сила, возвращающая его в начальное относительно корпуса и крышки положение.
При работе насоса давление в его канале б растет от поглощающего окна к напорному, отчего появляется круговая сила, которая может вызвать перекос колеса и его заедание. Для снятия кругового усилия вокруг колеса выполнена кольцевая камера д. При достаточной площади сечения камеры давление вокруг колеса выравнивается и круговое усилие исчезает.
Более соответствующие поломки вихревого бензонасоса - выход из строя щеточного коллекторного узла и износ торцевых поверхностей рабочего колеса, что, как было отмечено, приводит к существенному падению напора и расхода.
Рис. 1. Бензонасос вихревого типа: 1 - крышка; 2 - лопатка; 3 - рабочее колесо; 4 - корпус; 5 - подшипник скольжения; 6 - вал электродвигателя; 7 - клапан "сброса"; 8 - нагнетательный патрубок; 9 - напорное отверстие;
10 - входной патрубок; 11 - подпятник; 12 - перемычка.
Рис. 2. Схема работы двухстороннего колеса вихревого насоса: а - пазухи; D - зазоры меж колесом и корпусом (крышкой); б, д - концентрические каналы; в - межлопастное место; г - разгрузочные отверстия.