Вакуумный двигатель принцип работы будущее применения в автомобилях

Вакуумный усилитель является одним из неотъемлемых элементов тормозной системы автомобиля. Главное его предназначение – увеличение усилия, передаваемого от педали к главному тормозному цилиндру.

За счет этого управление автомобилем становится более легким и комфортным, а торможение эффективным.

В статье разберем, как работает усилитель, узнаем из каких элементов он состоит, а также выясним, можно ли без него обойтись.

Зачем нужен ВУТ в автомобиле

В легковых машинах применяется только гидравлическая система привода тормозов. Водитель нажимает на педаль, тем самым через шток создает давление на находящуюся за поршнем тормозного цилиндра рабочую жидкость.

В соответствии с законами физики давление в любой точке жидкости одинаково, сама она не сжимается, поэтому в подсоединённых через трубки тормозных магистралях исполнительных цилиндрах механизмов каждого из колёс давление начнёт выдвигать поршни.

Упираясь в тормозные колодки, поршни передадут усилие на пару трения фрикционных накладок с тормозными дисками или барабанами. Автомобиль начнёт замедляться.

Несмотря на специально подобранные материалы накладок, прижимать колодки к дискам надо с очень большим усилием. Ведь мощность тормозов автомобиля, то есть их способность быстро превратить кинетическую энергию всей массы машины в тепло, настолько велика, что в несколько раз превышает мощность двигателя.

Несмотря на то, что усилие давления на педаль за счёт гидравлического преобразования величины сдвига в силу в разы меньше, чем развиваемое на колодках, абсолютное его значение слишком велико.

В качестве примера можно привести всё те же гоночные автомобили Формулы 1, где гонщики вынуждены сотни раз прикладывать к педали силу в 150-200 кг. Понятно, что для гражданских машин это неприемлемо.

Отсюда и вытекает необходимость использования дополнительных усилителей. В автомобильной технике самым простым и эффективным способом оказалось применение энергии вакуума, который создаётся во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.

Хотя, например, в дизельных моторах так не получится, там приходится использовать дополнительный вакуумный насос.

Устройство вакуумного усилителя тормозов – схематичный обзор

Устройство вакуумного усилителя тормозов неразрывно связано с главным цилиндром системы тормозов. Его основой является корпус, разделенный диафрагмой на две камеры.

Вакуумная камера находится со стороны главного цилиндра, где происходит ее соединение с впускным коллектором при помощи специального обратного клапана. Именно на этом участке создается разряжение.

Атмосферная камера находится со стороны тормозной педали и с использованием следящего клапана по очереди соединяется с вакуумной камерой или с атмосферой.

Сам клапан перемещается с помощью толкателя, а нагнетание тормозной жидкости в рабочие цилиндры производится посредством поршня. По окончании торможения возвратная пружина приводит в движение диафрагму, возвращая ее в первоначальное положение. Отдельные модели усилителей могут оснащаться электромагнитным приводом штока, исполняющим роль системы экстренного торможения.

Схема внутреннего устройства

1. фланец крепления наконечника;
2. шток;
3. возвратная пружина диафрагмы;
4. уплотнительное кольцо фланца главного цилиндра;
5. главный тормозной цилиндр;
6. шпилька усилителя;
7. корпус усилителя;
8. диафрагма;
9. крышка корпуса усилителя;
10. поршень;
11. защитный чехол корпуса клапана;
12. толкатель;
13. возвратная пружина толкателя;
14. пружина клапана;
15. следящий клапан;
16. буфер штока;
17. корпус клапана;

1. вакуумная камера;
2. атмосферная камера;
3. каналы
4. каналы

Принцип работы и некоторые особенности

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов — пневматический. Он использует разницу давлений между нормальной и вакуумированной зоной для увеличения усилия, с которым водитель нажимает на педаль.

Корпус клапана герметичен. Диафрагмальный участок разделяет его на две части: сообщающуюся с атмосферным воздухом и несообщающуюся. Та полость, что обращена к тормозному цилиндру — вакуумная, а та, что «смотрит» на рычаг — атмосферная.

Пример работы вакуумного усилителя тормозов

Работа вакуумного усилителя тормозов заключается в следующем. В обычном состоянии диафрагма, связанная с тормозным цилиндром через шток, прижата к стенке атмосферной части полости возвратной пружиной, но давление в обеих камерах одинаковое. Его контролирует следящий клапан, и оно ниже атмосферного (вакуум).

Когда водитель нажимает на педаль, усилие через толкатель подается на диафрагму, она сдвигается, и через перепускной клапан (до этого закрытый плотно прижатой диафрагмой) в «атмосферную» полость попадает воздух из подкапотного пространства. Из-за разницы давлений он давит на перегородку меж полостями, она сдвигается назад и через шток передает усилие на гидроцилиндр.

Как только водитель перестает тормозить, возвратная пружина подает диафрагму назад, перегородка прижимается к стенке атмосферной полости, перекрывая клапан, и весь внутренний объем опять становится вакуумированным.

Вакуум внутри создается за счет связи через шланг с впускным коллектором. Во время впуска топлива в цилиндр поршень опускается в нижнюю мертвую точку, и при этом создает разреженное давление, «откачивает» воздух из вакуумной полости усилителя.

В бензиновых двигателях движения поршней достаточно, что поддерживать разреженную область, но тормоза дизельных машин необходимо дооборудовать специальным насосом, который будет вытеснять воздушное пространство.

Какие датчики в вакуумном усилителе тормозов?

Помимо основных деталей вакуумника тормозов, не маловажную роль выполняют датчики, расположенные по периметру конструкции. Такие датчики не только способствуют улучшению эффективности торможения, но и облегчает управление автомобилем. Чаще всего встречается датчик хода мембраны, что дает электронике понять состояние окружающей ситуации.

Так же в вакуумном усилителе может встречаться датчик перемещения штока, а так же датчик степени разряжения камер. Последний датчик сигнализирует об избытке или недостаточном вакууме в разных камерах усилителя тормозов.

Особенности эксплуатации вакуумного усилителя тормозов

На уровне свыше 3,5 км над уровнем моря давление окружающего воздуха и давления в вакуумной камере сравняются, а усилитель тормозов просто не будет работать. Поэтому на технике, работающей в условиях высокогорья, используют усилители тормозов иной конструкции, не зависящие от внешнего атмосферного давления.

Основные неисправности усилителя

Так как устройство вакуумного усилителя довольно простое, то основные проблемы обычно связаны с недостаточной герметичностью системы. Чаще всего «страдает» шланг откачки воздуха, ведущий от впускного коллектора к усилителю. Реже встречаются другие поломки:

• нарушение герметичности атмосферной и вакуумной камер;
• поломки обратного и следящего клапанов;
• повреждение рабочей поверхности диафрагмы;
• выход из строя возвратной пружины.

Как узнать о неисправности усилителя тормозов

Неисправность вакуумного усилителя тормозов напрямую сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля. Признаки поломки усилителя являются:

• общее ухудшение торможения автомобиля (увеличенный тормозной путь);
• необходимость приложения больших усилий для того, чтобы автомобиль затормозил;
• в отдельных случаях наблюдается троение двигателя автомобиля на холостых оборотах из-за излишков воздуха, поступающих во впускной коллектор при недостаточной герметичности системы вакуумного усилителя.

Сам по себе выход из строя усилителя тормозов еще не означает, что тормозная система автомобиля полностью откажет. В таком случае нажатие тормоза напрямую передается через усилитель на тормозной цилиндр, но, естественно, уже без усиления.

Как проверить работу усилителя тормозов

Проверить штатность работы усилителя можно при помощи следующими способами.

1. При заглушенном двигателе необходимо несколько раз нажать на педаль тормоза. Первое нажатие должно происходить легко, последующие потребуют большего приложения усилий. Также должен издаваться шум воздуха, проходящего в атмосферную камеру.
2. Если работу вакуумного усилителя тормозов обеспечивает впускной коллектор, то определить негерметичность системы поможет следующий способ. При неработающем двигателе нужно выдернуть шланг вихревой заслонки впускного коллектора. Штатно работающая герметичная система при выдернутом шланге должна в таком случае начать засасывать воздух, что также определяется по шуму.
3. Также при заглушенном двигателе можно несколько раз нажать на педаль газа, после чего оставить педаль выжатой и включить зажигание мотора. Педаль, для нажатия которой только что необходимо было прикладывать значительное усилие, должна легко и плавно уйти «в пол».
4. Еще одни способ помогает определить наличие утечек воздуха в системе вакуумного усилителя. При заведенном моторе необходимо выжать педаль тормоза до упора, после чего заглушить движок. Затем нужно удерживать педаль выжатой 30-40 секунд. Если в этот момент положение педали произвольно изменится, то в системе наблюдаются утечки. Если по истечении указанного времени отпустить педаль, и она начнет принимать обратное положение, то в системе также имеются неисправность — такое поведение педали сигнализирует о росте давления, чего в подобной ситуации не должно происходить.

Также нарушение герметичности системы можно определить визуально, осмотрев шланг откачки воздуха и место его соединения с усилителем на предмет утечек.

Регулировка вакуумного усилителя тормозов – что это значит?

Регулировка вакуумного усилителя тормозов заключается в настройке свободного хода педали, и чтобы его выставить правильно, необходимо настроить длину штока.

Регулировка штока вакуумного усилителя тормозов должна привести к определенному зазору, который определяет величину усилия на тормозной цилиндр. Выступ, или зазор, контролируют специальным болтом, который должен возвышаться над плоскостью ВУТ на 7,1 мм.

Если этот показатель будет выше, то ваша педаль будет иметь больший ход, если ниже – авто будет подтормаживать все время произвольно, будто вы едете на ручнике.

Чтобы настроить момент срабатывания клапанов, вакуумного и атмосферного, потребуется поработать с регулировочным винтом. Этот параметр влияет на способность педали возвращаться в исходное положение.

Перетянув винт, вы получите педаль, совсем неохотно приходящую на первоначальную позицию, а недотянув его – педаль без действия вакуумного усилителя, то есть потребуется недюжинная сила для торможения.

Регулировка усилителя

Прежде чем установить новый тормозной усилитель в машину, его нужно отрегулировать. Это позволяет педали легко ходить при нажатии. Настраиваем длину штока, стального длинного болта, выходящего над поверхностью детали. Регулировка длины штока определяет давление на тормозные цилиндры во время нажатия на педаль.

В среднем этот болт должен возвышаться над усилителем на 7 миллиметров.

Если расстояние больше, то педаль будет иметь большой ход, а если меньше, то машина будет самопроизвольно притормаживать при езде.

Правильная регулировка вакуумного усилителя тормозов «Газели» также влияет на то, как быстро педаль будет возвращаться в исходное положение. Недотянутый регулировочный винт собьет эффект механизма.

Снятие ВУТ, если требуется ремонт

Когда после диагностики вы обнаружили, что усилителю нужен ремонт, и вы четко, знаете, его строение, а также всю механику работы с ним, то можно приступать к снятию устройства:

1. Сначала нужно обзавестись ремкомплектом.
2. Ознакомится с мануалом вашего авто, чтобы точно знать конструкцию ВУТ.
3. Если в моторном отсеке имеется обивка, и пластиковая накладка, предохраняющая вакуумник, то снимаем их.
4. Под рулевым валом разъединяем тягу привода усилителя от тормозной педали.
5. Ключом на 17 откручиваем устройство от тормозного цилиндра. Далее, от штуцера убираем трубку, чтобы не получилось изгибов шланг, слегка наклоняем вперед тормозной цилиндр.
6. Убираем провод стоп-сигнала, а потом ключом на 13 снимаем болты, чтобы высвободить ВУТ. Для успешного снятия, палец соединяющий усилитель и педаль вытаскиваем. После чего устраняем две гайки на креплении кронштейна.
7. Теперь приступаем к ремонту вакуумника.

Стоит понимать, если вы неспособны самостоятельно провести ремонт лучше доверить это дело опытному механику или просто заменить, на новое устройство.

Размышления и план по модернизации вакуумной системы — УАЗ 31514, 2.2 л., 2013 года на DRIVE2

Итак. Давайте разберёмся зачем нужен вакуум в УАЗе с двигателем ЗМЗ-51432.Вакуумный усилитель тормозовТут всё понятно, атмосферное давление толкает мембрану вакуумного усилителя и тем самым, помогает давить на поршень главного тормозного цилиндра.

Клапан управления EGR

Использует атмосферное давление для открытия клапана EGR. Сейчас заметка не про экологию и я обещаю подумать о ней в будущем.

ТеорияВ бензиновом двигателе, при отпущенной педали газа дроссельная заслонка прикрыта и между ней и поршнями, при ходе последних вниз возникает разрежение.

Объём же в цилиндрах увеличивается а через маленькую щель дроссельной заслонки атмосферный воздух быстро попасть не может, но очень хочет.

Соответственно, это его настойчивое желание можно использовать нам на пользу, предлагая ему обходные пути. Например через вакуумный усилитель тормозов (ВУТ).

На дизельном же двигателе дроссельной заслонки нет, и поэтому с разрежением всё совсем плохо. Нет, разрежение конечно присутствует, иначе воздух бы в цилиндры не попал, но его недостаточно. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают отдельные вакуумные насосы.

Подобная проблема возникает и на бензиновом двигателе если на него установить нагнетатель. При работе последнего, в впускном тракте двигателя возникает положительное давление и усилитель тормозов нормально работать не может.

В принципе эта проблема, на бензиновом двигателе, в обычном режиме не возникает, так как вакуумный усилитель снабжён обратным клапаном, то есть высокое давление в ВУТ попасть не может. А в реальной жизни никто не раскручивает двигатель до включения турбины и давит на педаль тормоза одновременно. На холостом же ходу или при торможении двигателем, разряжения вполне хватает для работы ВУТа.

Подобная система производителям показалась недостаточно надёжной и на более — менее дорогие бензиновые турбо автомобили, как и на некоторые дизели, производители устанавливают отдельные электрические вакуумные насосы. Например Hella UP28

Эти насосы не работают постоянно а подстраховывают тормозную систему на случай останова двигателя или на случай если машина будет очень долго ехать на оборотах работы турбины и разряжение из вакуумного усилителя просто со временем выйдет. Такой насос обладает ресурсом только в 600 часов (сто поездок по 6 часов) и не рассчитан на длительную непрерывную работу.

Дизельному же двигателю, наличие турбины а тем более в комплекте с интеркуллером идёт только на пользу. Сопротивление длинного и запутанного впускного тракта а так же лопаток турбины позволяет создать более — менее сносное разряжение во впускном коллекторе а уж если закрылась заслонка экологии, то и шланги может схлопнуть.

ЗМЗ-51432Отечественный легковой дизельный двигатель, некоторыми своими узлами не отличается надёжностью и вакуумный насос в этом списке стоит чуть ли не первым пунктом.

А самое страшное, что в случае выхода насоса из строя заклиниванием, его привод звёздочкой от цепи ГРМ играет злую шутку. Цепь рвётся и поршни первый и последний раз в своей жизни крепко жмут руку клапанам.

Выход из этой ситуации видится в следующих вариантах:

• 1) Лопатка вакуумного насоса из пластика
• 2) Генератор со встроенным насосом
• 3) Отдельный механический насос с приводом от ремня

В теории такая лопатка, при заклинивании внутри насоса сломается сама и ось насоса просто будет свободно крутится внутри корпуса. Но в реальности никто такие испытания не проводил и на фоне огромного числа беспроблемно работающих родных насосов, преимущество не явно.Всё в нём хорошо, за исключением необходимости подводить и отводить масло а так же, низкой надёжности по результатам поиска в том-же интернете.Прекрасная штука, позволяет при выходе из строя ремонтировать только себя а не вместе с генератором. но затруднён монтаж на и так перегруженном девайсами двигателе. А так же, уже упомянутый в предыдущем пункте, подвод и отвод масла.

4) Вообще без вакуумника. Тупо ставим блок АБС с электрическим гидронасосом (гидроблок) и радуемся.

Но и тут есть свои минусы, а в частности нифиговое внесение изменений в тормоза, сложность установки, соблазн поставить вместе с АБС ещё и имитацию блокировок а это замена тормозных дисков спереди и установка дисковых тормозов сзади.

1. 5) Электровакуумный насос в помощь к забору разряжения с впускного коллектора.
2. Ничего сложного нет. Думаю всё и так понятно исходя из картинки ниже:

Вот на этом пункте остановимся подробнее.

Полный размер

Блок-схема работы вакуумного усилителя тормозов в связке с электрическим вакуумным насосом

Принцип работы такой:1) Поворачиваем ключ в замке зажигания;2) Контроллер видит отсутствие вакуума в ВУТ и включает насос;3) Давление в ВУТ понижается до требуемых 0,4Бар и насос отключается;4) Заводим двигатель;5) Начинаем движение, разгоняемся.

Турбина создаёт во впуске положительное давление, но оно не может попасть в ВУТ за счёт обратного клапана.

Так как тормоза не используются разряжение в ВУТ сохраняется;6) Отпускам педаль газа, турбина сбрасывает обороты и теперь вместо помощи двигателю начинает мешать, создавая дополнительный перепад давления во впуске.

Теперь двигатель создаёт разряжение сам;7) Притормаживаем педалью, разряжение восполняется двигателем и вакуумный электронасос по прежнему не работает;8) Стоим на месте в пробке, теребим тормоз, потребности в вакууме восполняются двигателем.

9) Если вдруг мы заглохли а тормозить нужно, электронасос не бросит нас в беде. Электронасос включится автоматически как только давление в ВУТ поднимется до 0,6 бар.

Получается, электронасос работает только в самом начале, когда двигатель ещё не запущен. Можно и этого избежать, подключив контроллер к педали тормоза и запретив ему включать электронасос после подачи питания пока не нажмут на педаль тормоза.

Индикация выведена на лампу недостатка жидкости в тормозном бачке. Контроллер импульсами сообщает о неисправностях. То есть если жидкости мало лампа просто горит, если насос слишком долго пашет а давление всё ещё высокое, лампа мигает истерично и т.п.

Итак на данный момент все компоненты куплены и осталось сваять качественный жгут проводов.

Выложу фотки подготовки насоса к работе. Для справки купил его за 1000р. Из за отломанного штуцера. Что было починено нарезкой резьбы в корпусе и вклейкой другого штуцера.Насос был с виду в очень плачевном состоянии, что обуславливается его установкой под капотом а так же многолетним валянием на складе разборки. Донор — Volvo XC90

Полный размер

Насос и лопатки

Полный размер

Свежеразобранный

Полный размер

Лопатки и барабан. Корпус уже покрашен.

Полный размер

С нижней крышкой

Лопатки насоса и внутренний барабан выполнены из графита, стандартного для вакуумных насосов сухого трения материала.Корпус я окрасил хлорвиниловой краской 3в1 Новбытхим. Эта краска — эмаль устойчива к маслам, ДТ, бензину. Цвет — какой был.

Надеюсь в ближайшее время испытать конструкцию на машине. По крайней мере, для её реализации ничего ненужно варить и всегда можно будет вернуться на старую схему.

АпдейтОтрыл в интернете документ с картинками, где в рамках автомобилей группы VAG рассматриваются реализации схем включения ВУТов.На странице 11 описана реализация именно моей схемы. Так что шансов успеха всё больше.

Вакуумный двигатель принцип работы будущее применения в автомобилях

Вакуумный двигатель (называемый также пламенно-Licker двигателем, пламенно-двигателем, пламенно-танцор ) получает свою силу от давления воздуха против одной стороны поршня, который имеет частичный вакуум на другой стороне его. В начале хода клапана в головке цилиндра открывается и впускает заряд горючего газа и воздуха, который захватывается закрытием клапана и расширяется. Ближе к концу хода заряд вступает в контакт с охлаждаемой водой или воздухом частью цилиндра и охлаждается, вызывая внезапное падение давления, достаточное для всасывания поршня, который открыт в сторону кривошипа, обратно на возврате. инсульт. Клапан открывается снова вовремя, чтобы поршень вытеснил сгоревшие газы до того, как начнется следующий ход.

1. Содержание
2. История
3. Вакуумный мотор
4. Идеальный термодинамический процесс
5. Вакуумный двигатель. Пожиратель пламени.

Двигатель Москвина

Бестопливный двигатель Москвина представляет собой механическое устройство, которое преобразует энергию наружной консервативной силы в кинетическую энергию, которая вращает рабочий вал, без потребления электроэнергии или какого-либо вида топлива.

Такие устройства являют собой фактически вечные двигатели, работающие бесконечно долго до тех пор, пока прилагается усилие к рычагам, а детали не изнашиваются в процессе преобразования свободной энергии.

В процессе работы бестопливного двигателя образуется бесплатная свободная энергия, потребление которой при подключении генератора является законным.

Новые бестопливные двигатели представляют собой универсальные и экологически чистые приводы для различных механизмов и устройств, которые работают без вредных выбросов в окружающую среду и атмосферу.

Изобретение в Китае безтопливного двигателя сподвигло учёных-скептиков на проведение экспертизы по существу.

Несмотря на то, что многие аналогичные запатентованные изобретения находятся под сомнением по причине того, что их работоспособность в силу определённых причин не была проверена, модель бестопливного двигателя полностью работоспособна. Образец устройства позволил получить свободную энергию.

Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

Вакуумный двигатель принцип работы будущее применения в автомобилях

Главная » Новости

Рейтинг статьи Загрузка…

Безопасность во время движения практически полностью зависит от работоспособности тормозной системы. И чтобы сделать эту систему простой и надежной, в ее устройстве применили гидропривод, благодаря которому усилие, прилагаемое водителем на тормозную педаль, посредством жидкости передается на рабочие механизмы, установленные на ступицах колес.

Но в таком приводе есть одна особенность – для эффективного торможения колодки должны прижиматься к дискам или барабанам со значительным усилием.

Силы, прилагаемой водителем – в целом достаточно, чтобы воздействовать на тормозные механизмы. Но частое нажатие на педаль, да еще и с хорошим усилием, приведет к очень быстрой усталости.

Решить эту проблему гидропривода системы тормозов помогает усилитель.

Этот элемент позволяет существенно увеличить давление рабочей жидкости в приводе системы во время воздействия на педаль, поэтому водителю при торможении не приходится прилагать значительные усилия.

Байпасные моторы

Это турбины, где рабочий воздух идет в обход («bypass» — обход) статора и выходит наружу сбоку мотора. Такие двигатели чаще всего используют в поломоечных машинах, системах центрального пылесоса и в промышленном применении. В байпасных турбинах рабочий воздух не охлаждает статор с ротором.

Для охлаждения электрической части мотора используется отдельный вентилятор. При этом необходимым условием нормального функционирования байпасной турбины является наличие доступа охлаждающего воздуха по нормальным давлением. Т.е. пластиковая крышка мотора не должна находиться в вакууме или при повышенном давлении.

Охлаждающий воздух обычно поступает через выход прямо в корпус оборудования. Рабочий воздух выводится наружу двумя способами: периферически («perihereia» – окружность, т.е. воздух выходит по всей окружности вентилятора) или тангенциально («tangens (tangentis)» — касающийся, т.е.

воздух выходит по касательной к окружности вентилятора через патрубок.

Читать еще:  Датчики двигателя на приоре и как они работают

Способ вывода рабочего воздуха выбирается производителем исходя из геометрии воздуховодов оборудования, способа и места монтажа турбины.

Так как рабочий воздух не попадает в сам мотор, то такой тип двигателя является надежным выбором для применения в технике, связанной со сбором воды: поломоечных машинах, водопылесосах, химчистках.

Периферическая	Тангенциальная

Вакуумный двигатель принцип работы будущее применения в автомобилях Ссылка на основную публикацию

Вакуумный двигатель

  (Перенаправлено с вакуумного двигателя )Перейти к навигации Перейти к поиску Анимация вакуумного двигателя

Вакуумный двигатель (называемый также пламенно-Licker двигателем, пламенно-двигателем, пламенно-танцор ) получает свою силу от давления воздуха против одной стороны поршня, который имеет частичный вакуум на другой стороне его. В начале хода клапана в головке цилиндра открывается и впускает заряд горючего газа и воздуха, который улавливается закрытием клапана и расширяется. Ближе к концу хода заряд вступает в контакт с охлаждаемой водой или воздухом частью цилиндра и охлаждается, вызывая внезапное падение давления, достаточное для всасывания поршня, который открыт в сторону кривошипа, обратно на возврате. Инсульт. Клапан открывается снова вовремя, чтобы поршень вытеснил сгоревшие газы до того, как начнется следующий ход.

История [ править ]

Некоторые ранние газовые двигатели работали по принципу «вакуума» или «атмосферы» аналогично паровому двигателю Ньюкомена .

Смесь газа и воздуха была съедена цилиндром и воспламенилась; смесь расширилась и часть ее улетела через выпускной клапан; затем клапан закрывается, смесь охлаждается и сжимается, и атмосферное давление толкает поршень внутрь.

Такие двигатели были очень неэффективными и были заменены двигателями, работающими по циклу Отто .

Вакуумный двигатель [ править ]

В вакуумном двигателе частичный вакуум создается внешним насосом. Эти двигатели обычно использовался для питания железнодорожных вертушки в Великобритании , с использованием вакуума , созданный паровозом «s вакуумного тормозного эжектором . Принцип работы аналогичен паровому двигателю — в обоих случаях мощность извлекается из разницы давлений. [я]

Небольшие вакуумные двигатели также использовались для управления дворниками в автомобилях . В этом случае двигатели питались от коллектора вакуума .

Такое расположение было не очень удовлетворительным, потому что, если бы дроссельная заслонка была широко открыта, дворники замедлились бы или даже остановились. В современных автомобилях используются дворники с электроприводом.

В современных автомобилях все еще используется своего рода вакуумный двигатель, но вакуумный сервопривод . Тормоза приводятся в действие гидравлической системой, но они используют «вакуумный двигатель» для усиления силы, создаваемой водителем.

Маленькие вакуумные двигатели также использовались с конца 1960-х годов для управления сервомеханизмами, такими как дверные замки, [ii] органы управления нагревателем [iii]или подвижные вентиляционные заслонки капота. [iv]

Можно сказать, что глобальная промышленная революция возникла из-за «вакуумного двигателя», потому что все первые паровые двигатели, особенно новаторские двигатели Бултона и Ватта, работали с паром почти атмосферного давления. Вы можете легко создать демонстрационный вакуумный двигатель, используя маховик, простые детали водопровода и несколько других простых компонентов, как показывает Нил Дауни в справочнике.

Вакуумная система может использоваться для передачи энергии, хотя максимальная мощность, которая может передаваться на вакуумный двигатель, меньше, чем у обычной пневматики. Как показывает Дауни, оптимальное давление для работы вакуумной системы передачи энергии составляет около 0,4 бара (8 фунтов на кв. Дюйм). Хотя он менее эффективен, чем пневматика, он вполне может работать.

Например, труба диаметром 22 мм (7/8 дюйма) в вакууме может передавать столько же мощности при давлении 0,4 бара (8 фунтов на кв. Дюйм), сколько труба 6 мм (1/4 дюйма) при давлении 8 бар (100 фунтов на кв. Дюйм). Система достаточно эффективна, чтобы Боултон и Ватт использовали вакуумную передачу энергии на своем заводе. Заводскую вакуумную магистраль они назвали «спиртовой трубкой».

[1] [2]

Идеальный термодинамический процесс [ править ]

В отличие от идеального двигателя с циклом Отто , вакуумный двигатель полагается на постоянный источник тепла, обеспечиваемый сжиганием топлива. Как упоминалось выше, клапан позволяет впускать тепло в камеру поршня.

Оценка тепла в или Qin является постоянной в пространстве с контролируемым объемом, уравнение идеального газаPV = nRT подразумевает увеличение давления в поршневой камере. После закрытия клапана поршень подвергается адиабатическому процессу во время хода вниз.

Как только поршень достигает нижней точки своего хода, камера охлаждается либо окружающим воздухом, либо водой, и в результате Qout заставляет давление в поршне уменьшаться.

Затем система подвергается еще одному адиабатическому сжатию газа в камере, которое впоследствии выпускается клапаном в верхней части хода цилиндра, одновременно позволяя новому нагретому газу войти в камеру.

Одна из основных проблем, с которой столкнулся этот движок при разработке, заключалась в том, что эффективность этой модели была крайне низкой в ​​реальных приложениях. Поскольку источник тепла не находится в определенной области, только небольшая часть потенциального топлива потребляется для питания двигателя.

Поскольку КПД двигателя определяется соотношением между объемом проделанной работы и потенциальной энергией потребляемого топлива, можно видеть, что в вакуумном двигателе только небольшое количество горящего топлива используется для приведения в действие двигателя.

Остальная энергия топлива теряется в окружающей атмосфере.

См. Также [ править ]

• Двигатель горячего воздуха
• двигатель Стирлинга

Ссылки [ править ]

1. ^ Двигатель похож на паровой двигатель, но не идентичен, поскольку паровые двигатели работают от горячего пара, который также содержит энтальпию в виде тепла.

2. ^ Мерседес-Бенц
3. ↑ Lancia Beta Montecarlo
4. ^ Dodge Charger

1. ^ Дауни, Нил А., Взрывающиеся дисковые пушки, слиземобили и 32 других проекта для субботней науки, Балтимор, издательство Университета Джона Хопкинса (2006).

2. ↑ Smiles, Samuel, Lives of the Engineers, Steam Engine, Boulton and Watt, London, John Murray (1878).

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме вакуумного двигателя .

• Концептуальная иллюстрация

Как автомобильный двигатель создает вакуум?

Вакуум функционирует как фундаментальный динамический воздушный поток двигателя внутреннего сгорания. Без надлежащего вакуума автомобиль будет нуждаться в смеси воздуха и топлива, необходимой для горения. Вакуум – это разность давлений, обычно измеряемая в дюймах ртути, между внутренним пространством впускного коллектора и давлением наружного воздуха.

Поршневая ничья

Когда впускной клапан открывается, топливовоздушная смесь втягивается в камеру сгорания при движении поршня вниз, что создает всасывание или вакуум. Когда поршень достигает вершины своего такта сжатия, топливовоздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, которая направляет поршень вниз при его рабочем такте.

Далее следует ход выхлопа, когда отработавшие газы сгорания выталкиваются из выпускного клапана в выхлопную систему. Когда поршень совершает еще один ход вниз, снова создается всасывание или вакуум. Независимо от того, на какой скорости работает двигатель, поршни втягивают поступающее воздух-топливо в камеру сгорания.

Вакуум и положение дроссельной заслонки

Коленчатый двигатель обычно производит примерно от 3 до 5 дюймов ртути или ртутного столба.

Вакуум увеличивается и достигает максимума на холостом ходу, когда положение дроссельной заслонки закрыто или слегка открыто.

Это связано с ограничением воздушного потока, который не может перемещаться в большом объеме от воздухозаборника к коллектору. Когда дроссель открывается, больше воздуха поступает на впуск, вызывая уменьшение вакуума.

Эффективность вакуума и производительность двигателя

Эффективность вакуума может быть измерена вакуумметром. Вакуум двигателя будет уменьшаться по мере того, как двигатель подвергается большой нагрузке при широко открытой дроссельной заслонке, такой как подъем по склону или при быстром ускорении от остановки.

Самый высокий вакуум будет возникать, когда двигатель замедляется с высокой скорости или во время выбега, и это происходит из-за того, что дроссель закрыт, но обороты двигателя высоки.

Спецификации вакуумного коллектора для различных условий изложены в руководстве по обслуживанию производителя автомобиля.

Вакуумные вспомогательные компоненты

Многие компоненты автомобиля используют вакуум в коллекторе через отверстия и шланги. Усилители тормозов с вакуумным усилителем используют вакуум для приведения в действие мембраны, которая увеличивает давление при нажатии на педаль тормоза. Некоторые стеклоочистители и дверные замки используют вакуумные сервоприводы для управления клапанами и сцеплением.

В более старых автомобилях с распределителями вакуум используется в качестве средства для ускорения зажигания в системе зажигания. Клапаны EGR и ПВХ используют вакуум, чтобы функционировать как часть системы контроля выбросов.

Эти вспомогательные системы используют обороты двигателя или дополнительные переключающие клапаны для регулирования необходимого количества вакуума, необходимого для работы.

Вакуум двигателя и атмосферное давление

На уровне моря атмосферное давление составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм и содержит столб ртути с высотой 29,92 дюйма, или Hg. Когда атмосферное давление и температура увеличиваются или уменьшаются во время изменений погоды, в вакууме двигателя происходят небольшие изменения.

Менее плотный или горячий воздух создает меньше вакуума из-за слабо упакованных молекул воздуха. Чем выше высота (менее плотный воздух), тем меньше ртутного столба или дюймов в показаниях вакуума. Например, двигатель, работающий на холостом ходу при 22 Hg на уровне моря, покажет примерно 17 Hg на высоте 5000 футов над уровнем моря.

На высоте 10 000 футов ртуть будет показывать около 12 Hg.

Правильные условия вакуума

Нормальный вакуум для двигателя на холостом ходу составляет 14-18 дюймов ртутного столба при измерении манометром.

Ненормально высокие обороты на холостом ходу могут указывать на утечку вакуума где-то между дросселем и коллектором, обычно указывая на трещины в шлангах, утечки в опорных плитах, утечки в коллекторе, неисправный карбюратор или неисправные переключающие клапаны с вакуумным приводом. Это также приводит к слишком скудной воздушной смеси. Низкий вакуум может быть результатом низкого сжатия и сгоревших клапанов.

Вакуумный двигатель — Vacuum engine

Анимация вакуумного двигателя

А вакуумный двигатель (также называемый пламегаситель, пламегаситель, танцор пламени) черпает свою силу из давление воздуха против одной стороны поршня, который имеет частичный вакуум с другой стороны. В начале хода клапана в головке цилиндра открывается и впускает заряд горючего газа и воздуха, который захватывается закрытием клапана и расширяется. Ближе к концу хода заряд входит в контакт с охлаждаемой водой или воздухом частью цилиндра и охлаждается, вызывая внезапное падение давления, достаточное для всасывания поршня, который открыт в сторону кривошипа, обратно на обратном пути Инсульт. Клапан открывается снова вовремя, чтобы поршень вытеснил сгоревшие газы до того, как начнется следующий ход.

История

Некоторые ранние газовые двигатели работал по принципу «вакуума» или «атмосферы» аналогично Паровая машина Ньюкомена.

Смесь газа и воздуха была втянута в цилиндр и воспламенена; смесь расширилась и часть ее улетела через выпускной клапан; затем клапан закрывается, смесь охлаждается и сжимается, и атмосферное давление толкает поршень внутрь.

Такие двигатели были очень неэффективными и были заменены двигателями, работающими на Цикл Отто.

Вакуумный мотор

В вакуумном двигателе частичный вакуум создается внешним насосом. Эти двигатели обычно использовались для питания железнодорожные поворотные платформы в Великобритания, используя вакуум, создаваемый паровозс вакуумный тормоз выталкиватель. Принцип работы похож на паровой двигатель — в обоих случаях мощность извлекается из разницы давлений.[я]

Небольшие вакуумные двигатели также использовались для работы дворники в автомобили. В этом случае двигатели питались от коллекторный вакуум.

Такое расположение было не очень удовлетворительным, потому что если бы дроссель были широко открыты, дворники тормозили или даже останавливались. В современных автомобилях используются дворники с электроприводом.

Современные автомобили все еще используют своего рода вакуумный двигатель, однако вакуумный сервопривод. Тормоза приводятся в действие гидравлической системой, но они используют «вакуумный двигатель» для усиления силы, создаваемой водителем.

Маленькие вакуумные двигатели также использовались с конца 1960-х годов для управления сервомеханизмы например дверные замки,[ii] управление нагревателем[iii] или подвижные вентиляционные заслонки капота.[iv]

Можно сказать, что глобальная промышленная революция возникла из-за «вакуумного двигателя», потому что все первые паровые машины, особенно новаторские двигатели Бултона и Ватта, работали с паром почти атмосферного давления. Вы можете легко создать демонстрационный вакуумный двигатель, используя маховик, простые детали водопровода и несколько других простых компонентов, как показывает Нил Дауни в справочнике.

Вакуумная система может использоваться для передачи энергии, хотя максимальная мощность, которая может быть передана на вакуумный двигатель, меньше, чем у обычной пневматики. Как показывает Дауни, оптимальное давление для работы вакуумной системы передачи энергии составляет около 0,4 бара (8 фунтов на кв. Дюйм).

Хотя он менее эффективен, чем пневматика, он может быть вполне работоспособным. Например, труба диаметром 22 мм (7/8 дюйма) в вакууме может передавать столько же мощности при давлении 0,4 бара (8 фунтов на кв. Дюйм), сколько труба 6 мм (1/4 дюйма) при давлении 8 бар (100 фунтов на кв. Дюйм).

Система достаточно эффективна, чтобы Боултон и Ватт использовали вакуумную передачу энергии на своем заводе. Заводские вакуумные магистрали называли «спиртовой трубкой». [1][2]

Идеальный термодинамический процесс

В отличие от идеального Цикл Отто двигатель, вакуумный двигатель полагается на постоянный источник тепла, обеспечиваемый сжиганием топлива. Как упоминалось выше, клапан позволяет впускать тепло в камеру поршня.

Оценка тепла в или Qin является постоянной в пространстве контролируемого объема, уравнение идеального газа PV = nRT означает увеличение давления в поршневой камере. После закрытия клапана поршень претерпевает адиабатический процесс во время хода вниз.

Как только поршень достигает нижней точки своего хода, камера охлаждается либо окружающим воздухом, либо водой, и в результате Qout заставляет давление в поршне уменьшаться.

Затем система подвергается еще одному адиабатическому сжатию газа в камере, которое впоследствии выпускается клапаном в верхней части хода цилиндра, одновременно позволяя новому нагретому газу войти в камеру.

Одна из основных проблем, с которой столкнулся этот движок при разработке, заключалась в том, что эффективность этой модели была крайне низкой в ​​реальных приложениях. Поскольку источник тепла не ограничен определенной областью, только небольшая часть потенциального топлива потребляется для питания двигателя.

Потому что КПД двигателя определяется соотношением между объемом проделанной работы и потенциальной энергией в потребляемом топливе, можно видеть, что в вакуумном двигателе только небольшое количество горящего топлива используется для питания двигателя. Остальная энергия топлива теряется в окружающей атмосфере.

Смотрите также

• Двигатель горячего воздуха
• двигатель Стирлинга

Рекомендации

1. ^ Дауни, Нил А., Взрывающиеся дисковые пушки, слиземобили и 32 других проекта для субботней науки, Балтимор, издательство Университета Джона Хопкинса (2006).
2. ^ Улыбки, Сэмюэл, Жизни инженеров, Паровоз, Болтон и Ватт, Лондон, Джон Мюррей (1878).

внешняя ссылка

вакуумный двигатель

Двигатель относится к машиностроению и может быть использован в двигателях различного назначения.

Двигатель содержит средство создания вакуума в цилиндрах над поршнем, включающее вакуумный насос с ресивером, подключенным посредством патрубка с клапанами к цилиндрам, и устройство управления клапанами, состоящее из распределительного вала с зубчатой рейкой, пружины и кулачка с приводом, установленное с возможностью регулирования процесса создания вакуума в цилиндрах. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и устранение вредных выбросов. 2 ил.

Вакуумный двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни, посредством шатунов связанные с коленчатым валом, клапаны и средство создания вакуума в цилиндрах над поршнями, отличающийся тем, что он снабжен устройством управления клапанами, состоящим из распределительного вала с зубчатой рейкой, пружины и кулачка с приводом и установленным с возможностью регулирования процесса создания вакуума в цилиндрах, а средство создания вакуума в цилиндрах над поршнями выполнено в виде вакуумного насоса с ресивером, подключенным посредством патрубка с клапанами к цилиндрам.

Изобретение относится к области поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в двигателях различного назначения.

Известен двигатель внутреннего сгорания (заявка на изобретение №2003136403, опубл. 20.05.

2005), содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем с полостью для камеры сгорания, имеющей горловину, головку цилиндра с установленной в ней форсункой с распылителем, имеющим сопловое отверстие, камеру сгорания, образованную головкой цилиндра и полостью в поршне, горловина полости выполнена в виде профилированного сопла Лаваля, выходное сечение которого обращено в сторону головки цилиндра, а в головке цилиндра установлена форкамера с вмонтированной в нее форсункой с распылителем, содержащая перепускной канал в виде профилированного сопла Лаваля, выходное сечение которого сопряжено с камерой сгорания двигателя.

Недостатком известной конструкции является сложность, обусловленная наличием сопла Лаваля, форкамеры с вмонтированной в нее свечой зажигания, а также то, что продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу.

Известен двигатель внутреннего сгорания (заявка на изобретение №2003136473, опубл. 20.05.

2005), содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенными в нем двумя противоположно движущимися поршнями, двумя шатунами и двумя коленчатыми валами, кинематически связанными между собой, камеру сгорания, образованную днищами поршней, и размещенные в стенке цилиндра впускные и выпускные органы; при расположении поршней прижатыми друг к другу, а одного из коленчатых валов — во внутренней мертвой точке, другой коленчатый вал повернут относительно горизонтальной оси рабочей камеры на угол Y, при этом сумма хода поршней L1+L2 больше длины рабочей камеры L на величину а, пропорциональную углу поворота Y, причем угол поворота 0

Функции вакуумного насоса в бензиновых и дизельных автомобилях и его принцип работы

Вакуумный насос — это агрегат, перемещающий газообразную рабочую среду внутрь чего-либо или наружу. Подобные устройства используются в разных отраслях промышленной деятельности, а также устанавливаются в современных автомобилях.

Именно о последних мы сегодня и поговорим: изучим принцип работы, функции, назовем признаки поломок.

Состояние насоса напрямую влияет на эффективность работы других автомобильных узлов, поэтому за ним нужен постоянный контроль и своевременное обслуживание.

Что такое вакуумный насос и его принцип работы

Принцип работы вакуумного насоса любой модификации состоит в вытеснении газа из камеры и образовании в ней безвоздушного пространства. Во время работы устройства изменяется давление, и молекулы рабочей среды переходят из одного места в другое.

Насос имеет вход, который подводится к одной или двум крышкам клапана. В нем сохраняется воздух, выходящий из двигателя, что понижает давление, и газы сгорания проходят мимо поршневых колец.

Выхлоп из вакуумного насоса направляется в камеру с фильтром, а затем, после очищения, уходит в атмосферу.

Для чего нужен вакуумный насос в автомобиле

Разобравшись с принципом работы вакуумного насоса, попробуем понять, чем вызвана необходимость его использования в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Во время работы бензинового мотора создается разряжение, которого не хватает для нормального функционирования вспомогательных систем.

А дизельные двигатели вовсе не образуют вакуум. В обоих случаях нужна помощь специального насоса. Именно он обеспечивает стабильную работу тормозов, отопительной системы, кондиционирования и вентиляции.

Вакуумный насос сохраняет безвоздушное пространство в резервуаре, который находится за передним бампером автомобиля.

Неисправности вакуумного насоса

Опытные автовладельцы знают, как важно поддерживать бесперебойную работу вакуумного насоса и отслеживать его состояние. Проблемы с этим агрегатом дают о себе знать в виде:

• появления шипящего звука из места расположения двигателя;
• невозможности управления работой обогревателя;
• необходимости прикладывания большего усилия к педали тормоза.

Все это свидетельствует об утечке в вакуумной линии или полном отказе насоса. Проверить состояние агрегата можно с помощью специального диагностического оборудования. Если вы заметили, что вакуумный насос вышел из строя, выполните следующий порядок действий:

• определите точное место его расположения;
• снимите устройство и проведите проверку;
• при обнаружении поломки, произведите замену на новый агрегат;
• проверьте работу тормозов в стоящем состоянии и в движении.

Неисправность вакуумного насоса не только делает управление автомобилем менее комфортным, но и напрямую влияет на безопасность водителя, пассажиров и других участников движения.

Без данного агрегата невозможно обеспечить нормальную работу тормозной системы, что может легко привести к аварийным ситуациям.

Зная принцип работы и признаки неполадок вакуумного насоса, вы сможете оперативно диагностировать поломку и избежать ее опасных последствий.