Двигатели мотоциклов на основе двухтактного или четырёхтактного цикла Отто, работают на топливе (обычном бензине, специальном бензине, на метиловом и/или этиловом спирте). Применяемое топливо обладает хорошими свойствами воспламенения, но предварительно требует смешивания с воздухом. Для этих целей предназначены карбюраторы мотоциклетного типа, благодаря которым создаётся рабочая топливовоздушная смесь.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Карбюраторы мотоциклетного типа базовые принципы
Жидкое топливо, подаваемое в карбюратор, проходит сопло Вентури и другие пути за счёт разрежения, создаваемого воздухом. Калиброванные форсунки, расположенные непосредственно перед распылительным соплом, регулируют поток, прежде чем будет достигнута точка распыления.
Карбюраторы мотоциклетного типа традиционно имеют так называемую «игольчатую» структурную архитектуру. Здесь топливо, поступающее из бака мотоцикла, постоянным уровнем удерживается внутри поплавковой камеры.
Напор жидкости на различных форсунках остаётся относительно постоянным. Разница между уровнем топлива внутри поплавковой камеры и уровнем, до которого топливо поднимается за счёт создания вакуума, также постоянна. Уровень внутри поплавковой камеры поддерживается клапаном подачи топлива, приводимого в действие поплавком.
Этот элемент, по сути, дублирует уровень жидкости внутри поплавковой камеры. Когда уровень снижается по причине расхода топлива двигателем, поплавок опускается. Клапан открывается и обеспечивает поступление из бака дополнительного топлива. Добавка поднимает поплавок и в определённый момент клапан закрывается.
Таким образом, уровень топлива внутри поплавковой камеры является калибровочным элементом карбюратора мотоциклетного типа. Здесь измеренная подача топлива изменяется в зависимости от уровня поплавка. Следовательно, оказывается влияние на соотношение топливовоздушной смеси.
Регулировка уровня внутри поплавковой камеры
При высоком уровне поплавка подаётся большее количество топлива по сравнению с низким уровнем поплавка при всех условиях работы и для всех контуров карбюратора мотоциклетного типа. На регулировку уровня поплавковой камеры влияют два элемента:
- Вес поплавка (поплавков).
- Конфигурация плеча рычага.
Имеется в виду рычаг, соединяющий поплавок с клапаном. Если применяется более тяжёлый по весу поплавок, уровень жидкости внутри камеры увеличивается до того момента, когда выталкивающая сила жидкости сравнится с весом поплавка. Результатом будет более высокий уровень поплавковой камеры и более богатая смесь при тех же условиях.
Напротив, если используется поплавок облегчённой конструкции, более низкий уровень жидкости создаст достаточную выталкивающую силу для срабатывания клапана. Следовательно, здесь калибровка карбюратора будет определять наличие обеднённой топливовоздушной смеси.
Исходя из этого, поплавки на карбюраторы мотоциклетного типа классифицируются в соответствии с весом (вес указан на корпусе изделия). Предписываются стандарты калибровки положения поплавка внутри камеры, чтобы обеспечить правильную работу системы.
Для изменения уровня внутри поплавковой камеры, при необходимости и при невозможности изменить вес поплавка, в некоторых случаях допустимо менять угол наклона рычага, управляющего клапаном. Таким образом, поплавок закрывает клапан раньше (для более низкого уровня) или позже (для более высокого уровня) при равном весе.
Однако следует учитывать – чрезмерно малый уровень внутри поплавковой камеры приводит к недостаточному напору жидкости на форсунках. Следовательно, появляется риск опасного обеднения подаваемой топливовоздушной смеси. Такое возможно, когда уровень жидкости внутри камеры быстро меняется по причине придаваемого мотором ускорения мотоциклу.
Специальные экранные дефлекторы (донные ловушки)
Быстрое изменение уровня жидкости внутри поплавковой камеры – явление, характерное для машин мотоциклетного типа:
- горные мотоциклы,
- спортивные мотоциклы,
- обычные мотоциклы (при поворотах),
- обычные мотоциклы (при резком торможении).
Если уровень чрезмерно низкий, любой из жиклёров, ведущих к контурам карбюратора мотоциклетного типа, может временно подвергаться воздействию воздуха вместо жидкости. Поэтому есть разработки приборов, где рядом с форсунками применяются специальные экранные дефлекторы.
Речь идёт о компонентах, получивших название донные ловушки. Назначение этих деталей карбюраторов мотоциклетного типа — поддержание максимального количества жидкости внутри поплавковой камеры при любых условиях.
Здесь коническая игла, седло, единой конструкцией с распылителем вставляется (ввинчивается) в корпус карбюратора мотоциклетного типа, образуя тем самым топливный клапан. Концевая часть конической иглы оснащена синтетическим каучуковым элементом.
Материал элемента полностью совместим для работы с обычным бензином. Однако для случаев применения специального топлива (спиртосодержащего, к примеру) требуется проверка совместимости с целью сохранения функциональности карбюратора мотоциклетного типа.
Различные версии конических игл оснащаются подпружиненным наконечником в области соединения с поплавком. Делается это с целью уменьшения вибрации иглы, вызванной движением жидкости внутри поплавковой камеры в моменты движения мотоцикла. Диаметр игольчатого клапана является калибровочным элементом, так как определяет максимальную скорость подачи топлива.
Если диаметр слишком мал для подачи топлива, требуемого двигателю при определённых условиях (обычно при полной нагрузке), поплавковая камера опорожняется быстрее, чем пополняется через игольчатый клапан. При сохранении такого состояния в течение некоторого времени снижается подача топлива, следовательно, появляется риск чрезмерно обеднённой топливовоздушной смеси.
Управление воздушным потоком соплом Вентури
Мотоциклетные карбюраторы, в основном игольчатого типа регулируют расход воздуха посредством золотникового клапана. Конструкция клапана, в зависимости от исполнения, предполагает цилиндрический или плоский профиль, как показано на картинке ниже.
Сопло Вентури является одним из элементов, определяющих тип карбюратора по размеру диаметра самой трубки Вентури. Размер диаметра даётся в миллиметрах. Выбор размера диаметра строго связан с требованиями, предъявляемыми к мотору мотоцикла.
На современных мотоциклетных двигателях каждый цилиндр питается отдельным карбюратором. Так устраняется проблема неравномерности распределения потока от одного карбюратора к разным цилиндрам. Сопло Вентури современного мотоциклетного карбюратора разрабатывают тщательным образом, чтобы уменьшить помехи потоку в области дроссельной заслонки и седла.
На картинке ниже (слева) показано сопло трубки Вентури карбюратора мотоциклетного типа «Dell’Orto» VHSD с двумя тонкими прорезями, через которые проходит заслонка регулировки воздушного потока. На этой же картинке (справа) схематичное представление карбюратора, где явно заметна разница диаметров на входе и выходе.
С точки зрения размерности критические размеры выбираются в соответствии с конструктивной практикой и опытом, накопленным в работе с широким диапазоном мотоциклов и типов двигателей. Конкретное определение диаметра производится путём испытаний на двигателе.
Например, небольшие двухтактные моторы, используемые в конструкциях мотоциклов и скутеров, оснащены карбюраторами с трубкой Вентури, где диаметр варьируется от 12 до 14 мм. На двухтактных двигателях рабочим объёмом 125 см3 спортивных мотоциклов, предпочтительны трубки Вентури диаметром от 36 до 40 мм и более.
Именно такое исполнение отмечается на мощных роторно-клапанных агрегатах, используемых в гонках. Когда производительность является основным фактором, диаметр трубки Вентури определяет сопротивление, которое система оказывает потоку всасывания.
Трубки Вентури большого диаметра, очевидно, создают более низкое сопротивление, чем аналогичные системы меньшего диаметра. Поэтому для повышения эффективности этого компонента карбюратора мотоцикла используются внутренние вставки. Таковые устраняют ступенчатый характер (изменения формы), сохраняя при этом значение диаметра.
Форма сечения сопла Вентури
Кроме определения диаметра в соответствии с потребностями мотора мотоцикла, необходим также подбор конструкции в плане формы секции сопла Вентури. Для двигателей спортивных мотоциклов, а также машин, которые должны обеспечивать высокую производительность, наиболее благоприятной формой, с точки зрения потерь мощности, является круглая секция.
Круглая форма имеет минимальный периметр (при равных площадях) с точки зрения противостояния индукционному потоку. Для двигателей мотоциклов, которые должны обеспечивать плавную модуляцию мощности, обычно применяют карбюраторы с трубкой Вентури, имеющей сечение расширенной формы.
Такое исполнение «овалом» (или даже более сложная форма, получившая название «бляха») представляет своего рода развитие концепции трубки Вентури овального сечения. На практике отмечено, трубка Вентури малого диаметра улучшает реакцию двигателя, поскольку способствует поддержанию высокой скорости потока.
Овальная форма даёт меньшее сечение, учитывая уменьшенный диаметр, когда дроссельная заслонка слегка приподнята. Таким образом, при малых сечениях карбюратор мотоцикла действует аналогично конструкции уменьшенного диаметра. Этим обеспечивается хорошее решение для переходных режимов работы и широкого диапазона мощностей. Кроме того — обеспечивается хорошее соотношение пропорциональности между действиями водителя и реакцией на подачу карбюратора.
Когда открытие дросселя увеличивается, форма секции Вентури восстанавливает площадь, необходимую для всасывания потока, без создания какого-либо высокого гидродинамического сопротивления. Так называемая «бляха» Вентури имеет треугольную форму при малом открытии дроссельной заслонки. Соответственно, в этой области площадь отверстия уменьшена, что усилит характеристики отклика, которые необходимы для некоторых типов двигателей с автоматическими коробками передач.
Дроссельный клапан (задвижка) конструкция
Конструкциям традиционных (не вакуумных) карбюраторов мотоциклетного типа присущ регулировочный элемент – дроссельный клапан, соединенный с акселератором посредством гибкого троса. Этот клапан скользит поперек трубки Вентури, определяя эффективную площадь проходного сечения.
В различных моделях карбюраторов («Dell’Orto» серии PH, где P — «поршень» в отношении клапана, H — «горизонтальный» в отношении ориентации канала), клапан представляет цилиндрический элемент. Таковой скользит с очень небольшим зазором в посадочном канале, врезанным в корпус карбюратора мотоциклетного типа.
Однако в других версиях («Dell’Orto» VH, где V — «клапан», H – «горизонтальный») этот элемент плоский, с направляющими выступами или закруглёнными краями для уменьшения утечки воздуха. Для карбюраторов 4-тактных двигателей, разрежение при всасывании в закрытом положении может достигать чрезвычайно высоких значений, прижимая клапан к седлу.
Чтобы исключить износ (следовательно, утечку) и эффект залипания, компоненты здесь подвергаются тщательной обработке поверхности, которая повышает твёрдость материала и плавность хода, подобно клапанам из хромированной латуни. Вместе с этими конструкциями используются возвратные пружины малой жёсткости, чтобы обеспечить принудительный возврат клапана в закрытое положение.
Однако, поскольку жёсткость пружины определяет усилие открывания, прилагаемое водителем, рекомендуется выбирать клапаны, скользящие плавно. Клапаны «плоского» исполнения уменьшают турбулентность, влияющую на воздушный поток, поскольку такая конструкция обеспечивает более короткое препятствие в направлении самого потока.
В любом случае, рекомендуется тщательно разобраться во всех вопросах, связанных с уплотнением в закрытом состоянии, обеспечить хромирование поверхности для уменьшения износа. Однако преимущества, которые получают с точки зрения отклонения пути потока с клапаном уменьшенной ширины, уравновешиваются необходимостью решения проблемы созданием «прогрессирующих» отверстий (как на картинке выше).
Эти так называемые «прогрессирующие» отверстия необходимы для подачи топлива при изменении открытия дроссельной заслонки, при поступательном переходе с работы контура холостого хода на основной ход и наоборот. «Прогрессирующие» отверстия высверливают после основного распылителя. Однако для того, чтобы достичь эффективности, сверление следует делать ниже края дроссельной заслонки.
Если клапан очень тугой, «прогрессирующие» отверстия, очевидно, будут очень близко к основному распылителю (также расположенному под клапаном), что усложнит подход к проектированию. Однако если проблему решить, этот дизайн обеспечит наилучшую функциональность.
При помощи информации: Dellorto
