EN
Valdymo vožtuvų medžiagų ir slėgio suderinamumas su šiuolaikiniais kuro mišiniais
Tarpinės ir korpuso medžiagų atsparumas ULSD, B5–B20 ir bio-dyzeliui
Šių dienų kuro mišiniai, tokie kaip ultra mažo sieros kiekio dyzelinas (ULSD), įvairūs biodiesel mišiniai nuo B5 iki B20 ir koncentruotas biodiesel, visi turi savo cheminių problemų. Jie linkę sugerti daugiau vandens, turi aukštesnį organinių rūgščių kiekį ir apskritai yra mažiau stabilūs oksidacijos požiūriu. Šios savybės labai neigiamai veikia standartines gumines dalis. Paimkime nitrilinės medžiagos tarpiklius kaip dažnai naudojamą pavyzdį – jie dažnai pradeda gedėti vos po kelių mėnesių, kontaktuodami su B20 kurą. Duomenys iš lauko tyrimų rodo, kad ši problema sudaro apie 40 procentų visų remonto komandų skirtingose industrijose pranešamų vožtuvų nutekėjimų.
Pasirenkant medžiagas, kurios turi išlaikyti ilgalaikį kontaktą su kuro rūšimis, cheminė atsparumas tampa absoliučiai svarbus. Čia išsiskiria Viton® (FKM) sandarikliai, nes jie gerokai geriau išlaiko etanolį ir biodieselį nei EPDM alternatyvos – iš tikrųjų jų atsparumas pralaidumui yra apie tris kartus didesnis. Tuo tarpu tiems, kurie vertina metalinius komponentus, reikėtų apsvarstyti 316 nerūdijantį plieną, kuris puikiai atlaiko įdubimus, kuriuos sukelia sieros junginiai, likę ultra mažo sieros kiekio dyzeliniame kuro rūšyje. Variniai detalių elementai ir bet kokie su cinku dengti komponentai tiesiog neveiks, kai reikės dirbti su grynu biodieselu (B100). Ten esančios riebiosios rūgštys metil-esteriai linkę sukelti dezinkifikacijos problemas, kurios laikui bėgant sukelia struktūrinius silpnumus. Dauguma pirmaujančių gamintojų jau pradėjo reikalauti griežtų 5 000 valandų panardinimo bandymų, atliekamų pagal ASTM D471 standartus, kaip savo kokybės kontrolės proceso dalį. Šie bandymai nėra tik akademiniai pratimai – jie tiksliai imituoja tai, kas vyksta bakų viduje normalios veiklos metu, įskaitant temperatūros pokyčius bei tai, kaip kurai natūraliai blogėja per mėnesius trunkantį sandėliavimą.
Atitinkančių valdymo vožtuvų slėgio reitingų parinkimas aukšto našumo kuro siurbliams ir derintiems ECU žemėlapiams
Našumo patobulinimai – ypač su turbo, tiesioginio įpurškimo ar etanolui lankstiomis sistemomis – didina kurą tiekiantį slėgį gerokai virš OEM specifikacijų. Standartiniai 45 psi valdymo vožtuvai netinka naudoti virš 65 psi: ilgalaikio aukšto slėgio poveikio metu membranose ir sėdynėse atsiranda mikroįtrūkimų, dėl kurių atsiranda 85 % dokumentuotų mechaninių gedimų dinamometru testuojamuose patobulintuose sistemose.
Renkant vožtuvus variklio sistemoms, jie tikrai turi gerai derėti su tuo, ką gali siurblys, ir su ECU konfigūracija. Paimkime 340 litrų per valandą didelio srauto siurblį kaip pavyzdį. Jam reikia valdymo vožtuvo, kuris išlaikytų bent 500 psi sprogimo stiprumą. Vožtuvas taip pat turi reaguoti pakankamai greitai, maždaug per 0,2 sekundės, kad susidorotų su staigiais slėgio pokyčiais, kurie atsiranda pradėjus veikimą. Šiuolaikiniai dizainai dabar naudoja sustiprintas fluoroelastomero membranas kartu su tiksliai CNC apdirbtais 316 nerūdijančio plieno korpusais. Šios medžiagos iš esmės pašalina problemas, kurios buvo senesniuose liejiniuose iš aliuminio reguliatoriuose, kur dažnai buvo poringumo problemų ir laikui bėgant susidarydavo įtempimo taškai. Taip pat labai svarbu tinkamai parinkti Cv reikšmę. Jei vožtuvas nėra tinkamai suprojektuotas sistemos srauto poreikiams, tai veda prie faktinio kuro trūkumo. Tyrimai rodo, kad tai gali sumažinti galios išeigą apie 30 %, kai droselio sklendė visiškai atvira, remiantis bandymais, atliktiais pagal SAE J1930 standartus.
Pagrindiniai našumo rodikliai valdymo vožtuvų parinkimui modernizuotose sistemose
Atsivėrimo slėgis, srauto koeficientas (Cv) ir dinaminis reakcijos laikas
Kalbant apie modifikuotų kuro sistemų veikimą, išsiskiria trys pagrindiniai veiksniai: atsidarymo slėgis, srauto koeficientas, arba paprastai vadinamas Cv, ir dinaminis reakcijos laikas. Pradėkime nuo atsidarymo slėgio, kuris iš esmės reiškia mažiausią įleidimo slėgį, reikalingą vožtui atsidaryti. Šis slėgis turi būti gana artimas tai, ką gali sukurti siurblys. Jei čia yra neatitikimų, greitai kyla problemų – arba nestabilus kolektoriaus slėgis, arba sistema per anksti užsiblokuoja. Tada turime Cv, kuris matuoja, kiek kuro tūrio prateka per tam tikrą slėgio skirtumą, pavyzdžiui, apie 1 galoną per minutę, kai per vožtą yra 1 psi skirtumas. Jei šis parametras netaikomas, kyla problemų: per mažas Cv verčia didelės galios variklius badauti dėl kuro trūkumo, o per didelis Cv sumažina sistemos gebėjimą atlikti subtilius slėgio reguliavimus, kurie užtikrina sklandų veikimą.
Vožtuvo reakcijos greitis į staigius slėgio pokyčius labai svarbus tinkamai sureguliuotose sistemose. Turbopavaros varikliams ar tiems, kurių ECU modifikuoti, būtina pasiekti reakcijos laiką mažesnį nei 100 milisekundžių, jei norime išvengti per lieso mišinio, kai vairuotojas staiga atidaro droselio sklendę. Pagal 2024 metų Kuro sistemos patikimumo ataskaitos duomenis, vožtuvai, kuriems reagavimui reikia ilgiau nei 150 ms, sudaro apie trečdalį visų pranešimų apie stabdžius dėl suspausto oro sistemose. Tai reiškia, kad reakcijos laikas nėra tik svarbus – jis yra tiesiog būtinas renkant aukštos našumo sistemas.
Duomenimis pagrįsti slenksčiai: kai standartiniai 45 psi valdymo vožtuvai nepajėgia veikti esant daugiau nei 65 psi poreikiui
Kai sistemos viršija 65 psi, tuomet standartiniai 45 psi reitinguoti valdymo vožtuvai pradeda tapti tikrais problemų šaltiniais. Tai nuolat nutinka naudojant E30+ kuro mišinius, dvigubą turbopavarą arba beveik bet kokį aukšto kompresijos slėgio variklio konstrukciją. Išbandymai dinamometrais parodė ir dar kai ką neraminančio. Apie 8 iš 10 gamyklinės specifikacijos vožtuvų tiesiog negali išlaikyti tinkamo slėgio reguliavimo, kai pasiekiamas šis ribinis slėgis. Matome, kad slėgis krinta greičiu, viršijančiu 12 psi per sekundę, daugelyje atvejų. Toks nestabilumas sukelia problemas tolesniuose komponentuose. Įpurškimo vožtuvai nebežino, kiek ilgai turėtų būti atviri, dėl ko sutrinka oro-uro mišinio pusiausvyra. Galiausiai tai lemia prastą degimo procesą ir sumažėja variklio bendras efektyvumas.
Remiantis naujausiu 2024 m. kuro sistemos ataskaita, iš tiesų yra gana stipri ryšys tarp vozdų gedimų ir variklio užsidegimų, kai varikliai veikia daugiau nei 6 000 apsukų per minutę tam tikromis sąlygomis. Skaičiai rodo maždaug septynis kartus didesnę problemų riziką, kai vožtuvai yra neveiksnūs. Atnaujintoms sistemoms meistrai reikia vožtuvų, kurie nuolat galėtų išlaikyti bent 75 psi slėgį. Jie turėtų būti su kietintomis nerūdijančio plieno sėdynėmis ir sustiprintais guminiais sandarikliais, kurie tarnauja ilgiau. Nepamirškite ir dinaminės stabilumo svarbos. Kai sistema veikia apie 70 psi slėgiu, jos svyravimai neturėtų viršyti ±2 psi. Jei šis diapazonas bus viršytas, kuro reguliavimas pradės nukrypti nuo normalių ribų daugiau nei 15 % į vieną ar kitą pusę. Tai sukelia rimtą pavojų variklio detonacijai ir žymiai greičiau susidėvi kataliziniai neutralizatoriai, nei tikėtina.
Valdymo vožtuvo integracija begrąžtiniuose ir grąžtinio tipo kuro sistemose
Mechaniniai ir elektroniniai valdymo vožtuvai OEM bei rinkos po pardavimo reguliatorių konstrukcijose
Tradiciniai grąžinimo tipo kuro tiekimo sistemos veikia su mechaniniais valdymo vožtuvais, kurie dažniausiai būna vakuumo valdomi, spyruoklėmis apkrauti reguliatoriai, esantys ant kuro įsiurbimo vamzdžio ar šalia jo. Šios sistemos išlaiko pastovų slėgį bakelyje siųsdamos perteklinį kurą atgal į baką, kai to reikia. Kita vertus, modernios begrąžinimo schemos integruoja elektroninius valdymo vožtuvus tiesiogiai į kuro bako mazgą arba montuoja juos tiesiai ant įsiurbimo vamzdžio. PCM valdo šiuos vožtuvus remdamasis tikro laiko duomenimis, gaunamais iš slėgio jutiklių, esančių ant įsiurbimo vamzdžio. Tai reiškia, kad gaunamas adaptuojamas slėgio valdymas, kuris seka specifiniais žemėlapiais, kažkas visiškai būtina varikliams su kintamo pakėlimo mechanizmais ir tiesioginio įpurškimo technologijomis, reikalaujančiomis itin tikslios kuro padavimo kontrolės.
Atsarginių dalių rinka surado būdą apimti visas galimas situacijas, susijusias su slėgio reguliavimu. Šie programuojami elektroniniai reguliatoriai gali tiksliai atitikti gamyklinių gamintojų pasiekiamą tikslumą, tačiau jie taip pat leidžia derintojams kurti savo slėgio profilius. Lenktynių komandos labai vertina šią funkciją tiksliai variklių derinimui, o ji puikiai tinka ir kintamo kuro sistemoms. Kai kurie iš jų netgi atitinka hibridinių variklių reikalavimus. Tradiciniai spyruokliniai reguliatoriai jau nebepakankami, kai reikalai pasunkėja. Kai padidėja srautas ir kyla slėgis, senoviški įrenginiai pradeda nukrypti nuo specifikacijų. Šiuolaikiniai protingi reguliatoriai išlaiko apie 1,5 psi tikslumą nuo 30 psi iki daugiau nei 120 psi. Toks stabilumas daro juos visiškai būtinus kiekvienam, kas naudoja siurblius, pastoviai generuojančius daugiau nei 65 psi.
Drėkinimo grįžtamojo vožtuvo ir karšto paleidimo problemų prevencija strategiškai montuojant valdymo vožtuvus
Problemos, žinomos kaip kuro grįžimas atgal ir karšto paleidimo garų užraktas, atsiranda tada, kai kuras nekontroliuojamai grįžta atgal po variklio išjungimo, kas tampa tikrai problematiška, kai temperatūra po kapotu pasidaro labai aukšta. Naudojant begrąžinimo kuro sistemas, įmontuojant valdymo vožtuvą tiesiogiai į kuro baką (šiuolaikiniuose variantuose jis dažniausiai yra siurblio modulio dalis), efektyviai pašalinamas perteklinis kuro tūris po siurbimo sustojimo. Tokia konfigūracija sumažina slėgio nuostolius apie 90 procentų, palyginti su senesnės kartos sistemomis, kuriose vožtuvai buvo montuojami ant kuro kolektoriaus. Tačiau dirbant su tradicinėmis grąžinimo tipo sistemomis, meistrai turi sumontuoti slėgio reguliatorių iškart po kuro kolektoriumi, bet prieš jam jungiantis prie grąžinimo vamzdelio. Tai užtikrina pakankamą slėgį purkštuvuose, kad kuras visiškai neišsivytų, todėl vėliau išvengiama įvairių paleidimo problemų.
Našumui kritiškoms programoms naudinga vožtuvų <1 ms dinaminė reakcija, leidžianti nedelsiant atnaujinti slėgį paleidžiant variklį. Šiluminės efektyvumo tyrimai (2023 m. SAE International) patvirtina, kad tokia pozicija ir reakcingumas sumažina karšto paleidimo uždelsimą per 70 %, ženkliai pagerinant važiavimo patogumą ir išmetamų teršalų atitiktį šaltam varikliui startuojant.
DUK
Kokie pagrindiniai klausimai su šiuolaikiniais kuro mišiniais?
Šiuolaikiniai kuro mišiniai linkę sugerti daugiau vandens, turi didesnį organinių rūgščių kiekį ir yra mažiau stabilūs oksiduojantis, kas gali sukelti standartinių guminių detalių blogėjimą.
Kodėl cheminė atsparumas yra svarbus parenkant vožtuvų medžiagas?
Ilgalaikis veikimas šiuolaikiniams kurams reikalauja medžiagų, atsparių cheminiams poveikiams, kad būtų išvengta ankstyvo gedimo, ypač tose dalyse kaip tarpinės ir metalinės detalės.
Kokie slėgio reitingai būtini atnaujintiems kuro sistemoms?
Atnaujintoms sistemoms, ypač tiems, kuriuose naudojami didelio našumo siurbliai, vožtuvai turi išlaikyti mažiausiai 75 psi slėgį nuolat ir turėti aukštą sprogimo stiprumą, kad būtų išvengta slėgio nestabilumo ir mechaninių gedimų.
Kuo skiriasi begrąžinamųjų ir grąžinamųjų kurui sistemų tipai?
Grąžinamosios sistemos naudoja mechaninius valdymo vožtuvus, kurie peraškina perteklinį kuro kiekį atgal į baką, o begrąžinamosios sistemos naudoja elektroninius vožtuvus, kuriuos valdo PCM, kad būtų užtikrintas tikslus adaptacinis slėgio reguliavimas.