Что такое диффузор в карбюраторе мотоцикла
Простейший замер диффузора карбюратора
У начинающих питбайкеров очень часто возникает проблема с заменой карбюратора.
Проблема заключается в том, что они не знают, каков размер диффузора у их стандартного карбюратора. А учитывая тот факт, что китайцы штампуют те же карбюраторы по 1000 штук в секунду под разными иероглифическими символами вместо названия, установить модель становится практически невозможно.
Но менять-то надо, ведь стандартные карбюраторы иногда так душат мотор, что отбирают чуть ли не 30-40 % от реальной мощности, как например в случае с YX 140,
на который шпарят Mikuni VM 22,
который не то чтобы душит, а просто убивает мотор.
Но при этом диффузор стандартного карба знать при покупке нужно. Если поставите с меньшим диффузором, то сделаете еще хуже, а если поставите немного больше – только в плюс при правильной настройке; ну, а если вдруг слиииишком больше, то будет лить, и вы нипочем не настроите его.
Простой пример: YX 140 ужасно работает с 22 карбом, а вот с 24 диффузором прет как ошпаренный. Ощущение даже, что это два разных двигателя.
Так как же померить диффузор родного карбюратора? И где он вообще находится? И как его, в конце концов, померить?
Диффузор – это диаметр канала карбюратора, который находится ближе к впускному патрубку.
А дальше тупо берем Штангенциркуль и элементарно замеряем диаметр. Как правило, число должно получиться четным (22, 24, 26 и так далее).
Результатом измерения будет число, которое и является размером вашего диффузора.
Плохо видно, но получается 26 мм.
Теперь мы знаем наш диффузор и можем смело подбирать качественный карбюратор известных брендов с тем же диффузором. Или же можно взять карб на две единице побольше, если не боитесь кропотливой настройки.
Итог: Если вы хотите добиться максимальной производительности от вашего питбайка, то правильно подобранный карбюратор придется как нельзя к месту, поэтому знать диффузор при выборе просто необходимо.
Карбюраторы мотоциклетного типа. Диффузор и дроссельная заслонка
Здравствуйте, уважаемые читатели. Настало время публикации очередной части статьи про карбюраторы малолитражных двигателей.
Сегодня рассмотрим особенности конструкций диффузора и дроссельной заслонки.
Большинство карбюраторов мотоциклетного типа имеют в своей основе диффузор переменного сечения и дозирующую иглу. Управление сечением диффузора осуществляется с помощью дроссельной заслонки цилиндрической или плоской формы. Дроссельная заслонка скомпонована с дозирующей иглой. Получается, что регулирование подачи топлива осуществляется одновременно с изменением сечения диффузора. Подробнее об управлении сечением рассказано в этой публикации.
Пропускная способность диффузора
Диффузор — один из основных элементов карбюратора. К определяющим параметрам диффузора относится его диаметр. Выбор диаметра строго зависит от требований, предъявляемых к двигателю. Численные значения диаметра диффузора и других важных параметров изначально определяют исходя из инженерной практики и опыта проектирования различных мотоциклов и двигателей к ним. Окончательный подбор диаметра осуществляется при испытаниях на двигателе.
К примеру, малокубатурные двухтактные двигатели, применяемые на мопедах и скутерах, оснащаются карбюраторами с диаметром диффузора от 12 до 14 мм. На 125-кубовых спортивных двигателях используются диффузоры с диаметром от 36 до 40 мм. На гоночных двигателях с золотниковым газораспределением можно встретить карбюраторы с еще большим диффузором. Такая тенденция связана с тем, что диаметр диффузора определяет максимальную пропускную способность главного воздушного канала, т.е. — максимальное наполнение цилиндра. Чем бóльшую мощность предполагается развить, тем больше должен быть диффузор, так как он будет оказывать меньшее сопротивление потоку смеси.
Однако большой диаметр диффузора делает двигатель менее приемистым, так как ухудшает распыление топлива в режимах малых и средних нагрузок. Для двигателей, работающих в широком диапазоне оборотов, приемистость важнее максимальной мощности. В таком случае применяются карбюраторы с диффузором небольшого сечения, что позволяет улучшить истечение топлива за счет большего разрежения.
Чтобы увеличить пропускную способность, не меняя диаметр диффузора, применяют специальные вставки для исключения ступенчатого изменения сечения на пути потока воздуха, снижая тем самым паразитные завихрения.
Форма диффузора
После определения площади сечения необходимо определить форму, которой будет ограничена эта площадь.
Для спортивных и других высокопроизводительных двигателей, у которых первостепенен режим максимальной мощности, предпочтительна круглая форма. Круг — это фигура с наименьшим периметром среди прочих фигур одинаковой площади, поэтому стенки диффузора круглой формы оказывают наименьшее сопротивление воздушному потоку.
На двигателях, где важно плавное управление мощностью, применяются карбюраторы с овальным сечением диффузора. Встречаются и более сложные формы, например, форма «щита», как прозвали ее инженеры Dellorto — дальнейшая эволюция овальной формы.
Формы диффузоров: a — овальная форма, b — форма «щита»
Как уже было упомянуто, при малом диаметре диффузора двигатель обладает лучшей приемистостью за счет поддержания высокой скорости воздушного потока в карбюраторе. При небольших подъемах дроссельной заслонки овальный профиль образует меньшее сечение. В этом случае карбюратор работает так, как будто имеет диффузор меньше, чем есть на самом деле. У карбюраторов в форме щита на малых подъемах площадь сечения еще меньше в сравнении с просто овальной. Это делает двигатель еще более отзывчивым на изменение положения ручки газа, что бывает очень важно для некоторых моторов с автоматической трансмиссией.
Сложная форма диффузора позволяет улучшить качество смеси на неустановившихся режимах, не ухудшая наполнение цилиндра при полностью открытом дросселе, так как на полном подъеме площадь увеличивается до рассчитанной на режим максимальной мощности. Помимо этого, сложная форма диффузора позволяет расширить диапазон рабочих оборотов и делает управление мощностью более прогнозируемым для водителя.
Таким образом, можно утверждать, что наполняемость цилиндра в основном определяется диаметром диффузора и формой его сечения (как в поперечной, так и в продольной плоскости). Также на наполняемость влияет форма входного устройства карбюратора и геометрические параметры смесительной камеры.
Дроссельная заслонка
Дроссельная заслонка является регулирующим элементом карбюратора, соединенным с органом управления газом посредством гибкой связи. Она регулирует проходное сечение диффузора, перемещаясь перпендикулярно к оси главного воздушного канала. Во многих моделях карбюраторов дроссельная заслонка представляет из себя цилиндр, перемещающийся на скользящей посадке внутри корпуса карбюратора.
Даже в карбюраторах с постоянным разрежением (в литературе встречается термин — с постоянной скоростью потока), в которых дроссельная заслонка совершает вращательные движения, есть клапан, регулирующий сечение путем перпендикулярного перемещения к оси диффузора. Конструкция и принцип работы подобных карбюраторов будет рассмотрен позже, так как их особенности заслуживают отдельного раздела.
Дроссельные заслонки классифицируются по форме на цилиндрические и плоские (еще их называют шиберные — Термин является уместным, так как в соответствии с ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» шиберная задвижка определяется как «параллельная задвижка, у которой запирающий элемент выполнен в виде пластины»). На рисунке ниже представлено сравнение размеров круглой и плоской заслонок. Плоская дроссельная заслонка создает меньше паразитных завихрений под собой за счет сокращения длины диффузора.
Общий вид круглой и плоской дроссельной заслонок. Цветом выделены направляющие отверстия для дозирующих игл по центру заслонок.
На следующем рисунке демонстрируется разница в длинах главных воздушных каналов при применении круглой и плоской заслонки. Видно, что у карбюратора с плоской дроссельной заслонкой канал короче, значит сопротивление потоку воздуха оказывается меньшее.
Сравнение длин главных воздушных каналов при цилиндрической и плоской заслонках
Диффузоры современных карбюраторов тщательно прорабатываются для уменьшения паразитных завихрений в местах сопряжения дроссельной заслонки с корпусом карбюратора. Например, на рисунке ниже под буквой a изображен карбюратор Dellorto серии VHSD (Например, обозначение PH в серии карбюраторов Dellorto расшифровывается как P (Piston) — цилиндрическая дроссельная заслонка, H (Horisontal) — горизонтальная ориентация продольной оси главного воздушного канала. Буква V (Valve) в названии других линеек (например VHSD) обозначает наличие плоской дроссельной заслонки), в диффузоре которого видны два тонких направляющих паза по которым, как гильотина, перемещается дроссельная заслонка.
А на рисунке под буквой b демонстрируется дроссельная заслонка карбюратора серии VHSB, установленная в специальный «стаканчик», который служит направляющей для ее перемещения. Заслонка в сборе со стаканчиком устанавливается в цилиндрическое посадочное место корпуса карбюратора.
a — направляющие для перемещения дроссельной заслонки, b — стаканчик-направляющая для дроссельной заслонки.
Дроссельная заслонка карбюраторов с дозирующей иглой как плоская, так и цилиндрическая имеет скос, который влияет на смесеобразование при малых подъемах дросселя. Заслонка с небольшим скосом обогащает смесь вплоть до 1/4 подъема дросселя, но, если смесь слишком богатая, можно взять заслонку с большим скосом. Следует иметь в виду, что даже небольшое изменение этого регулировочного параметра может существенно сказаться на смесеобразовании.
Дроссельные заслонки с различным скосом
Паразитные эффекты
В карбюраторах четырехтактных двигателей может наблюдаться эффект залипания дроссельной заслонки в закрытом состоянии из-за очень сильного прижимного действия низкого давления во впускном тракте. Для уменьшения этого эффекта, а также предотвращения быстрого износа, приводящего к паразитному подсосу воздуха, поверхность покрывается хромом для увеличения твердости и гладкости (рисунок ниже под буквой a).
Этот же эффект вынуждает применять весьма жесткие возвратные пружины для обеспечения закрытия дроссельной заслонки. Однако, поскольку жесткость пружины определяет усилие на ручке газа со стороны водителя, следует стремиться к минимизации трения между заслонкой и корпусом. Например, на рисунке ниже под буквой b представлена хромированная дроссельная заслонка с возвратной пружиной спортивного карбюратора линейки VHSD. Видно, что применена пружина весьма скромных размеров, но ее усилия вполне достаточно для закрытия дросселя, так как хромовое покрытие заслонки существенно снижает трение о корпус.
a — хромированные дроссельные заслонки, b — дроссельная заслонка с возвратной пружиной
Ранее мы отмечали преимущества плоской дроссельной заслонки, но и она не лишена недостатков. Плоская дроссельная заслонка вносит трудности при размещении переходного отверстия системы холостого хода. Это отверстие (отверстия) необходимо для подачи топлива в момент, когда отверстие малых оборотов холостого хода уже не может подавать требуемое количество топлива, а главная дозирующая система еще не включилась в работу. В технологическом цикле изготовления карбюратора эти отверстия сверлят после обработки главного топливного колодца и, для должного функционирования, располагают чуть дальше кромки дроссельной заслонки. При плоском дросселе отверстия располагаются очень близко к распылителю, что усложняет компоновку. Но, несмотря на это, карбюраторы с плоским дросселем являются наиболее совершенными в своей конструкции.
Принцип действия карбюратора
Содержание
Поплавковый механизм [ ]
Для обеспечения бесперебойной работы карбюратору необходима постоянная подача топлива, поддерживаемого на постоянном уровне в резервуаре. Эту функцию исполняет поплавковый механизм, расположенный в поплавковой камере ниже отверстия главного жиклера.
Если вы хотите понять принцип действия поплавкового регулятора уровня, пойдите в туалет и снимите крышку со сливного бачка. Внутри вы обнаружите поплавок, рычаг, соединяющий его с клапаном, и бак, заполненный водой. Откройте слив воды, и уровень воды упадет, а вместе с ним опустится поплавок, За счет этого откроется клапан, и бак начнет заполняться водой до тех пор, пока поднимающийся поплавок снова не закроет клапан. Поплавковый механизм карбюратора выполняет туже самую функцию, поддерживая постоянный уровень топлива.
Дроссель [ ]
Для того, чтобы управлять частотой вращения двигателя, необходимо какое либо устройство для ограничения количества поступающей в двигатель топливовоздушной смеси. В роли такого устройства может выступать круглая пластина, закрепленная в диффузоре на подвижной оси. Если пластину повернуть так, что она перекроет диффузор, воздушный поток остановится, а с ним и двигатель. Если повернуть ось, то пластина (если она находится в соответствующем угловом положении) допускает прохождение воздуха и образует небольшое сужение. Такое устройство называется дроссельной заслонкой мотылькового типа и используется на карбюраторах с постоянным сечением диффузора.
Другой способ ограничения количества поступающего воздуха заключается в применении подвижной дроссельной заслонки (или дросселя), расположенной в вертикальной расточке диффузора. Дроссель может перемещаться по расточке вверх и вниз, эффективно изменяя сечение диффузора так, что поток воздуха через карбюратор частично или полностью перекрывается. Таким образом, изменяется пропускная способность карбюратора. Такое устройство называется дроссельным золотником и применяется на карбюраторах шиберного типа (параграф 4). Комбинация двух вышеописанных устройств используется на карбюраторах постоянного разрежения (параграф 5). Карбюраторы как шиберного типа, так и постоянного разрежения относят к карбюраторам с переменным сечением. Управление дроссельной заслонкой обеспечивается при помощи троса, который связывает дроссельную заслонку или золотник с ручкой газа, расположенной на руле. Возвратная пружина установлена для автоматического закрытия дроссельной заслонки при отпускании ручки газа.
Пусковое устройство (для запуска холодного двигателя)(«подсос») [ ]
Для обеспечения успешного сгорания топливо в поступающей смеси должно быть полностью в испаренном виде. При холодном двигателе топливо конденсируется на его холодных металлических элементах, и, следовательно, оно больше не испаряется, в результате чего двигатель очень трудно запустить.
Чтобы компенсировать это приходится делать поступающую смесь значительно более богатой, чем при нормальной работе. Этого можно достичь тремя способами. Во-первых, вручную нажимая на утопитель поплавка для увеличения количества топлива в поплавковой камере; во-вторых, перекрывая («дросселируя») диффузор, и в-третьих, подавая больше топлива через отдельную пусковую систему («обогатитель»). Обычно все системы называются «подсосом», но, строго говоря, под это определение попадает только вторая система, которая работает за счет перекрытия диффузора.
После запуска двигателя он начинает прогреваться и, в конечном счете, необходимо будет выключить пусковое устройство, чтобы предотвратить переизбыток топлива в смеси, поступающей в двигатель.
Утопитель поплавка [ ]
Заслонка [ ]
Воздушная заслонка на входе диффузора используется для уменьшения поступающего в него воздуха. При прокручивании вала двигателя давление в диффузоре значительно понижается, благодаря этому увеличивается количество топлива в поступающей смеси.
Пусковое устройство [ ]
Современное пусковое устройство
Принцип действия этой системы аналогичен тому, по которому работает заслонка, но в данном случае для обогащения смеси используется отдельная система карбюратора. Рычаг или кнопка чаще всего при помощи троса, но иногда и непосредственно связаны с плунжером, включающим и отключающим пусковое устройство. При открытом пусковом устройстве и прокручивании вала двигателя (с прикрытой дроссельной заслонкой) воздух поступает в канал, минующий диффузор карбюратора, и смешивается с топливом, подающимся через жиклер пускового устройства из поплавковой камеры. Затем топливовоздушная смесь подается в двигатель через канал карбюратора, расположенный за диффузором и дроссельной заслонкой.
Автоматический обогатитель [ ]
Хотя для работы карбюратора автоматический обогатитель не столь существенен, он все больше становится отличительной чертой мопедов и скутеров.
Самое простое устройство, применяемое на некоторых мопедных карбюраторах, представляет собой небольшой кулачок, который отключает пусковое устройство при определенной степени открытия дроссельной заслонки.
На более сложных моделях установлен обогатитель с термочувствительным элементом, но он срабатывает не от температуры двигателя, а от температуры самого пускового устройства, которое снабжено электрическим нагревательным элементом. При холодном пусковом устройстве оно остается открытым, тем самым обогащая смесь. После запуска двигателя к нагревательному элементу пускового устройства начинает поступать ток. Данное устройство может быть оснащено биметаллической пластиной, изгибающейся при нагреве, или камерой, заполненной парафином, расширяющимся при нагреве: они, в свою очередь, воздействуют на плунжер, постепенно закрывая пусковое устройство по мере прогрева двигателя и самого пускового устройства
Система холостого хода [ ]
Резреэ карбюраторе шиберного типа, демонстрирующий работу системы холостого хода
Для работы карбюратора в широком диапазоне частот вращения двигателя одной только главной системы, в которой используется жиклер постоянного размера, будет недостаточно.
При очень низких скоростях вращения разрежения в диффузоре для подачи необходимого количества топлива через жиклер недостаточно; двигатель будет работать с перебоями и в итоге заглохнет. Для того, чтобы компенсировать это, в конструкцию карбюратора включена отдельная система для работы двигателя с низкими частотами вращения (от полного закрытия до 1/8 открытия дроссельной заслонки). Эта система носит название системы холостого хода.
Во многом аналогичным пусковому устройству образом, описанным выше, воздух поступает в обводной канал, минуя диффузор, и перемешивается с топливом, поступающим из поплавковой камеры через жиклер холостого хода. Затем топпивовоздушная смесь поступает в двигатель по каналу карбюратора, расположенному за диффузором и дроссельной заслонкой. Поскольку даже при закрытой дроссельной заслонке всегда существует небольшая щель между дросселем и диффузором, то присутствует небольшой пульверизационный эффект, использующийся для подачи получаемой смеси в двигатель. По мере открытия дроссельной заслонки этот эффект исчезает, и начинают функционировать другие системы.
Срез дросселя(карбюраторы шиберного типа) [ ]
Если нижнюю часть дросселя сделать плоской, то в промежутке между функционированием системы холостого хода и главной системы существовал бы «провал». Для предотвращения этого сторона дросселя, обращенная к воздушному фильтру. обрабатывается под углом, усиливающим пульверизационный эффект между ним и диффузором при частичных (от 1/8 до 1/4) открытиях дросселя,
Переходная система холостого хода (карбюраторы постоянного разрежения и с постоянным сечением диффузора) [ ]
Система переходных отверстий холостого хода керборетора постоянного резрежения
Эта система выполняет те же функции, что и срез на дросселе шиберного карбюратора. В данном случае она дозирует количество топлива от режимов холостого хода до малого открытия дроссельной заслонки. В системе холостого хода есть два дополнительных выходных канала, которые называются переходными, и расположены таким образом, что при закрытии дроссельной заслонки они оказываются перед ее гранью. При небольшой степени открытия дроссельной заслонки ее край по очереди проходит каждый канал, допуская тем самым прохождение воздушного потока, подхватывающего истекающее топливо.
Дозирующая (конусная) игла (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Для обеспечения переменного состава топливовоздушной смеси при открытии дроссельной заслонки от 1/4 до 3/4 в нижней части дроссельного золотника устанавливается конусная игла, которая вдвигается в калиброванное отверстие распылителя внизу диффузора карбюратора. Иногда распылитель размещается заподлицо с диффузором, хотя чаше всего он слегка выступает. Причина, по которой он выполняется выступающим, состоит в том, чтобы создать местный источник завихрений, способствующий рассеиванию и дроблению топлива в воздухе. Главный жиклер, установленный в корпусе распылителя, подобран так, чтобы размер его отверстия соответствовал полному открытию дросселя. При открытии дросселя в пределах от 1 /4 до 3/4, пока игла находится в распылителе, кольцевой зазор между иглой и стенкой распылителя значительно меньше, чем размер отверстия главного жиклера, и, следовательно, функцию управления расходом топлива осуществляют игла и распылитель. По мере того, как дроссельная заслонка открывается, и поднимается игла, кольцевой зазор увеличивается за счет ее конусности, и распылитель пропускает большее количество топлива, таким образом подстраиваясь под увеличение нагрузки.
Главная система [ ]
Карбюратор шиберного типа
Карбюратор постоянного разрежения
На карбюраторах постоянного разрежения и шиберного типа, при открытии дросселя приблизительно от 3/4 до полного открытия кольцевой зазор между иглой и распылителем превышает размер отверстия главного жиклера, и функции управления переходят к главному жиклеру. Ряд карбюраторов, где это оправдано, оснащается двухконтурной главной системой, состоящей из первичной и вторичной главной системы. Первичная главная система задействована с момента подъема золотника или поршня, в то время как управление вторичной главной системой осуществляется при помощи иглы, двигающейся в распылитель, так же, как в главной системе обыкновенного карбюратора. Карбюраторы с постоянным сечением диффузора из-за отсутствия дозирующей иглы часто оснащаются главными системами, число которых насчитывает от двух и более. Существует только несколько карбюраторов постоянного разрежения с двумя главными системами. Иногда дополнительную главную систему получают за счет использования так называемого «эконостата».
Эмульсионная трубка [ ]
На многих (но не но всех) карбюраторах, если тщательно обследовать распылитель, можно увидеть, что в стенке распылителя имеется множество маленьких отверстий. Также можно обратить внимание, что между стенкой распылителя и каналом, в котором он размещается, существует свободное пространство. Эту часть распылителя называют эмульсионной трубкой. Небольшой воздушный канал, называемый основным воздушным каналом, расположенный на входе в диффузор карбюратора, направляет небольшое количество воздуха, дозируемого воздушным жиклером, в камеру, образованную зазором между распылителем и корпусом карбюратора. Маленькие отверстия способствуют предварительному перемешиванию (или эмульсированию) топлива и воздуха, таким образом, повышая эффективность перемешивания и испарения топлива. Во многих случаях такие системы включают в себя систему холостого хода.
Ускорительный насос (карбюраторы с постоянным сечением диффузора и карбюраторы шиберного типа) [ ]
Применение ускорительного насоса решает характерную проблему внезапного обеднения смеси при резком открытии дроссельной заслонки. В заданный момент насос обогащает смесь необходимым количеством топлива, которое определяется степенью открытия дроссельной заслонки. На некоторых карбюраторах привод насоса осуществляется при помощи рычага, перемещающегося по дроссельному золотнику, а в других конструкциях на тягу воздействует кулачок, закрепленный на оси дроссельной заслонки. В обоих случаях далее рычаг или тяга воздействуют на диафрагменный насос, который впрыскивает или распыляет отмеренное количество топлива в диффузор.
Отсечной воздушный клапан (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Система подогрева карбюратора (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Многие карбюраторы оснащаются нагревательным устройством, предотвращающим «обледенение» карбюратора. Обледенение может происходить в условиях высокой влажности и низких температур воздуха (около 4-5 С°). Оно вызвано эффектом охлаждения при испарении топлива находящейся в воздухе воды. Это может привести к образованию в диффузоре карбюратора льда, который способен перекрыть выходные отверстия холостого хода, вызывая остановку или перебои в работе двигателя, а также заклинить дроссельную заслонку на карбюраторах постоянного резрежения.
Нефтеперерабатывающие компании добавляют в бензин присадки против обледенения, но их не всегда бывает достаточно для его предотвращения. Для гарантированного предотвращения этого эффекта некоторые изготовители снабжают карбюраторы системой подогрева, как в виде небольших электронагревательных элементов в каждом карбюраторе, так и за счет циркуляции охлаждающей жидкости двигателя вокруг карбюратора.
Датчик положения дроссельной заслонки (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Современные мотоциклы оснащаются датчиком положения дроссельной заслонки (TPS). Они не влияют на процессы дозирования топлива, а используются для предоставления информации о положении и перемещении(т.е. открытии или закрытии] дроссельной заслонки и скорости этого перемещения (насколько быстро открывается дроссельная заслонка) блоку управления бесконтактной системой зажигания для оптимизации угла опережения зажигания.