автомобільні двигуни
Основою будь-якого карбюратора є найпростіший елементарний карбюратор. Для того щоб наблизити його характеристику до ідеальної, застосовують різні системи компенсації, а також допоміжні пристрої. Тому вивчення робочого процесу сучасного карбюратора доцільно починати з розгляду робочого процесу елементарного карбюратора.
На рис. 148 показана схема елементарного (одножіклерного) карбюратора. Повітря через повітряний фільтр 1, минаючи повітряну заслінку 2, надходить в дифузор 9, який має форму насадки Вентурі. У камері поплавця 4 підтримується постійний рівень бензину, незначно змінюється в реальних умовах в залежності від режиму роботи. Паливо проходить через жиклер 5 (калібрований отвір) під дією перепаду тисків між поплавковою камерою карбюратора і дифузором. Воно випливає через розпилювач 6 в зону, де швидкість повітряного потоку і розрідження близькі до максимальних. З камери змішувача 8 суміш повітря й палива по впускному трубопроводу 7 направляється в циліндри двигуна.
Перебіг повітря по впускному тракту. Повітря з атмосфери проходить через очисник повітря, де затримуються зважені в повітрі частки пилу, і надходить в повітряний патрубок карбюратора, в якому розташована повітряна заслінка 2 з автоматичним клапаном. Повітряний патрубок при роботі двигуна, за винятком режимів пуску (коли повітряна заслінка прикрита), не робить значного опору потоку повітря, так як перетин патрубка досить велике.
З повітряного патрубка повітря спрямовується в дифузор, де швидкість його значно зростає, а тиск знижується. Для зменшення втрат при перебігу повітря застосовують дифузор з кутами на вході 30 ° і на виході 7 ° і з плавним переходом профілю. У практиці профіль дифузорів, особливо для карбюраторів з одним дифузором, відрізняється від оптимального внаслідок необхідності зменшення висоти карбюратора. При відступі від найвигіднішого співвідношення розмірів дифузора струмінь рухається потоку стискається, що, в свою чергу, призводить до зміщення зони найбільших розрідження по ходу руху повітря. Рух повітряного потоку в дифузорі карбюратора в широкому діапазоні режимів має турбулентний характер. Турбулентний рух повітря з інтенсивними завихреннями необхідно для кращого дроблення палива, яке витікає з розпилювача зі значною швидкістю.
залишається постійним і виражається формулою
Тиск в різних перетинах карбюратора змінюється незначно. Найбільше розрідження в дифузорі не перевищує 20 кПа. При такому розрідженні повітря з достатнім ступенем точності можна розглядати як нестисливої рідина, щільність якої при русі по впускному каналу залишається незмінною. При зробленому допущенні
т. е. швидкість потоку обернено пропорційна квадрату діаметра відповідного перетину.
Відповідно до закону збереження енергії
втрати енергії на даній ділянці течії повітря.
Для двох розглянутих перетинів з урахуванням зробленого припущення про несжимаемости рухомого повітря:
різницю між тисками на вході і в розглянутому мінімальному перетині дифузора
З рівняння (230) видно, що розрідження в будь-якому перетині карбюратора або впускного тракту визначається двома складовими:
Розрідження при русі повітря по впускному тракту не залишається постійним. На ділянках, де перетину звужуються або є яскраво виражені місцеві опори (повітряна заслінка, дифузор, дросельна заслінка, впускний клапан), розрідження зростає порівняно різко.
розрідження за дросельною заслінкою). Найменша перетин дифузора вибирають з розрахунку отримання необхідної досить високій швидкості потоку повітря, при якій досягається інтенсивне розпилювання н більш повне випаровування палива.
Або де ФЖ коефіцієнт швидкості в перерізі, що враховує зменшення швидкості внаслідок гідравлічного опору впускного тракту.
На рис. 150, а показані епюри швидкостей руху повітря wR в поперечному перерізі дифузора карбюратора, а також характер перебігу повітря і стиснення струменя після виходу з вузького перетину дифузора (рис. 150, б). Мінімальний перетин потоку в результаті
стиснення струменя при переході з вузької частини дифузора в розширюється дещо менше мінімального перетину дифузора. Вплив стиснення струменя оцінюється відношенням найменшої площі перетину потоку / п до мінімальної площі перетину дифузора / я, званим коефіцієнтом стиснення струменя ас = / п // д! зазвичай ас
Твір коефіцієнта швидкості Ос і коефіцієнта стиснення струменя ФД називають коефіцієнтом витрати дд.
Якщо відомі мінімальна площа прохідного перетину дифузора / д (в м2), швидкість руху повітря в цьому перерізі wR (в м / с) і коефіцієнт витрати рд, то за рівнянням (229) можна визначити кількість повітря (в кг / с), що протікає по впускному тракту:
Після підстановки значення wR з рівняння (231) отримаємо
залишається практично постійним (рис. 150, в).
Зменшення коефіцієнта витрати в області малих розрідженні (нижче 2 кПа) викликається тим, що при низькій швидкості руху повітря робочий перетин каналу як би дещо скорочується через збільшення товщини прикордонного шару повітря, що утворюється на стінці. При розрідженнях вище 15 кПа коефіцієнт стиснення струменя зменшується внаслідок невідповідності форм дифузора і повітряного струменя, що пов'язано з освітою вихорів під стінами. При найвигіднішої формі дифузора відриву потоку від стінок не спостерігається. При куті входу повітря, більшій 30 °, створюються значні завихрення. У разі малого кута входу повітря необхідно збільшувати довжину дифузора.
знижується через зростання гідравлічних опорів. Для збільшення цього відношення застосовують
ложет бути збільшено до 2,52,6. При застосуванні декількох дифузорів можна, не збільшуючи загальної висоти карбюратора, знизити його гідравлічний опір при необхідної швидкості повітряного потоку.
Сумарний коефіцієнт витрати многодіффузорного карбюратора трохи нижче, ніж однодіффузорного. Тому сумарне прохідний перетин дифузорів у многодіффузорних карбюраторах більше прохідного перетину однодіффузорних. В результаті цього кілька знижується швидкість потоку повітря, але розширюється діапазон зміни розрідження, в якому коефіцієнт не змінюється. На рис. 151 показана епюра розрідження в двухдіффузорном карбюраторі.
I) в процесі експлуатації впливає технологія виготовлення дифузора і його матеріал. При тривалій роботі карбюратора необхідно періодично перевіряти стан і розміри дифузора.
Швидкість повітря в дифузорі карбюратора змінюється в широких межах, досягаючи при великих частотах обертання валу і навантаженнях і, отже, при високих швидкостях потоку 200 м / с. Відзначимо, що при будь-якій швидкості повітряного потоку, що проходить через дифузор, характер перебігу є турбулентним.
Закінчення палива. На рис. 152 показана схема руху палива з поплавкової камери карбюратора 4 через жиклер 5, канали, розпилювач 6 і дифузор. Рівень палива в поплавкової
[.
Для двох перетинів карбюратора (перетину 00 і ЖЖ) при допущенні, що швидкість в перерізі 00 дорівнює нулю і відсутній опір,
тиск в перетині жиклера, Па.
З рівняння (233) теоретична швидкість витікання палива з жиклера:
умовна висота стовпа бензину, відповідна перепаду тисків, необхідного для подолання сил поверхневого натягу при витіканні бензину з гирла розпилювача).
Тоді з рівняння (234) отримаємо
Дійсна швидкість витікання без урахування стиснення струменя
коефіцієнт швидкості, що враховує втрати при закінченні палива.
З урахуванням стиснення струменя ас кількість палива, яке витікає з жиклера (в кг / с),
(Залежить від конструкції жиклера, а також від перепаду тисків, що обумовлює витікання палива. Він різко змінюється зі зміною ставлення довжини жиклера I до діаметру d в межах 52.
коефіцієнт р, ж зменшується і на його величину сильно впливає форма кромки, характер фаски, галтелі і якість обробки каліброваного частини жиклера.
(Рис. 153). В цьому випадку технологічні
відхилення основних розмірів жиклера практично не впливають на цей коефіцієнт.
коефіцієнт безперервно зростає, стабілізуючись лити в області значних розрідження в дифузорі.
Спільне закінчення палива і повітря. За підрахованими значеннями GB і GT з рівнянь (232) п (235) можна визначити коефіцієнт надлишку повітря:
змінюється коефіцієнт надлишку повітря а, в результаті чого з підвищенням навантаження двигуна в найпростішому карбюраторі відбувається збагачення суміші інтенсивне при малих і середніх навантаженнях і незначне при великих. Такий же вплив надає і зміна швидкісного режиму двигуна.
в залежності від розрідження
суміш збагачується менш інтенсивно і при великих навантаженнях склад суміші стабілізується.
Характеристика елементарного карбюратора не відповідає вимогам двигуна, так як зі збільшенням навантаження суміш збагачується, особливо на малих і середніх навантаженнях, в той час як вона повинна збіднюватися. Якщо елементарний карбюратор відрегулювати на необхідний склад суміші при роботі двигуна на великих навантаженнях, то при переході до малих навантажень суміш буде так сильно збіднюватися, що опиниться за межею займистості і згоряння паливоповітряної суміші не відбудеться. Якщо елементарний карбюратор відрегулювати так, щоб на малих навантаженнях він подавав суміш необхідного складу, то при переході до великих навантажень суміш буде перезбагачувати і також буде знаходитися за межею займистості.
Елементарний карбюратор при розгоні автомобіля не забезпечує збагачення суміші, яке необхідно в зв'язку зі зміною характеру процесу сумішоутворення.
На рис. 156 наведені характеристики ідеального і елементарного карбюраторів. Їх перебіг різному. Щоб змінити характеристику елементарного карбюратора і наблизити її до ідеальної, потрібно застосувати:
1) систему холостого ходу, що збагачує суміш на малих навантаженнях і холостому ходу;
2) головну дозирующую систему;
3) систему компенсації, коригувальну подачу палива головної дозуючої системою;
5) додаткові пристрої, що забезпечують надійний пуск двигуна і хорошу прийомистість, а також зниження токсичності відпрацьованих газів.