страница - 14
Глава 2
Система питания и выпускная система
Содержание
Введение................................................................................................................1
Принцип действия карбюратора..................................................................2
Конструкция карбюратора -
карбюратор с постоянным сечением диосрузора..........................3
Конструкция карбюратора - карбюратор шиберного типа.............4
Конструкция карбюратора - карбюратор постоянного
разрежения......................................................................................................5
Регулировка карбюраторов шиберного типа
и постоянного разрежения.......................................................................8
Система впрыска топлива..............................................................................7
Наддув и турбонаддув........................................8
Топливный бак. топливный кран и топливный насос .„........................Э
воздушный фильтр, корпус воздушного цЬипьтра
и системы воздухоэабора.......................................................................10
Системы снижения токсичности выхлопа............................................11
Системы выпуска.............................................................................................12
1 Введение
В 1 Главе были рассмотрены устройство основных узлов двигателя внутреннего сгорания и пути их использования на различных мотоциклах. Все эти конструкции объединяет потребность в точном управлении расходом топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. В этой Главе рессмотреныпршессы перемешивания топлива с воздуком в правильных пропорциях, подачи этой смеси в цилиндры] в объеме, соответствующем заданной частоте вращения двигателя, и отвода отработавших газов после окончания сгорания. Хотя принято разделять реботу систем впуска и выпуска, полезно рассмотреть их вместе как процесс, в котором энаргия топлива извлекается и превращается в полезную работу, а зэ-тем отводятся побочные продукты-тепло и шум. Эта Глава посвящена основным теориям и закономерностям систем питания.
Топлива
Вовсем мире в качестве топлива для дорожных мотоциклов выбирают бензин, хотя разрабатывались и дизельные мотоциклетные двигатели. Существует множества альтернативных видов топлива, способных заменить бензин, но они либо более дорогие, либо менее эффективные. Бензин - это фракция сырой нефти, всемирно важного и почерпаемого ресурса, извлекаемого из подземных залежей. Сырая нефть перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах путем перегонки (процесса, включающего нагрев сырой нефти и конденсацию различных фракций по мере их протекания через колонну, разделенную термостатированными каналами). Выбор бензина в качестве топлива обуславливается компромиссом между двумя свойствами: теплотворной способностью и испаряемостью (летучестью). Теплотворная способность толп ива-это количество тепловой энергии, следовательно, полезная работа, которая может быть получена от заданного количества топлива. Испаряемость топлива -критерий того, насколько легко оно испарится при низких температурах В идеале двигателю
внутреннего сгорания требуется легко испаряющееся топливо с высокой теплотворной способностью. Однако по мере роста теплотворной способности испаряемость топлива падает, а более низкая летучесть топлива затрудняет его восплэменание. Следовательно, необходим компромисс. Выбрав топливо. необходимоеыяснить,вкаких соотношениях требуется его смешивать с воздухом для обеспечения полного и эффективного сгорания. Когда воздуха мало, несго-ревшее топливо будет отводиться с отработавшими газами. Когда воздуха много, полезная энергия, получаемая с цилиндра, будет снижаться.
Для обеспечения полного сгорания на 14.7 частей воздуха должна приходиться 1 часть топлива. Это топлиаовоз душное соотношение называется стехиометрическим. Максимальная мощность достигается при недостатке воздуха до 10 % ("обогащенной" смеси), а максимальнаяэкономичность достигается при избытке воздуха до10%("обедненной"смеси). На самом депе конструкция двигателя и характеристики сгорания влияют на оптимальный состав смеси наравне с атмосферными условиями.
В автомобильной отрасли ожидается лояв-лениедвигателейс "обедненным сгоранием", способных работать при достаточно высоком топливовоздушном соотношении, при этом достигается невероятная экономиятопливэ. 8 целом практические ограничения успешного сгорания находятся в пределах 12:1 и 18:1. Единственное, что теперь необходимо -надежная система подачи этой смеси к двигателю.
Система питания
Система питания предназначена для хренения и подачи топлива к карбюраторам или форсункам. Топливо хранится в топливном баке, откуда поступает самотеком или подается под давлением при помощи насоса через фильтр, по топливопроводу к кербюраторам или форсункам. При использованиитопливного насоса он располагается либо непосредственно внутри бака, либо снаружи в разрыве топливопровода. В баке располагается сетчатый
фильтр, кроме того, может применяться дополнительный фильтр, который может располагаться как внутри, так и снаружи бака. 8 большинстве случаев для управления поступ-лениемгорючего применнетснтопливный кран с ручным или автоматическим вакуумным управлением, открывающий или перекрывающий подачу топлива из бака. На некоторых современных системах, использующих впрыск топпива. кран отсутствует как таковой, а функцию управления расходом топлива выполняет насос. Детали системы питания более подробно описаны в параграфе 9.
Смешивание топливе с воздухом
Карбюрация - это процесс насыщения воздуха распыленным жидким углеводородным топливом. На мотоциклах карбюратор все еще остаетсянаиболее традиционным устройством для перемешивания и управления топливом и воздухом,хотя он начинаетуступать системам впрыска топлива. Последующие Главы посвящены тому.как карбюраторсмешиваеттопливо в наобходимых пропорциях, как осуществляется управление частотой вращениядвигателя, как карбюратор может подстраиваться к изменяющимся нагрузкам, прикладываемым к двигателю, и как эти и другие требования привели к развитию карбюраторов различного типа. Сейчас системы впрыска топлива широко распространены на многих современных мото-ииклах-там, где совершенствование конструкции карбюратора на обесточивало требуемую мощность и не соответствовапо конструкции двигателя. Кроме того, использование систем впрыска топлива облегчает выпопнениестрогих экологических требований.8параграфе7этой Главы подробно описываются принципдействия и типы систем впрыска топлива.
Система впуска
Это довольно общее определение охватывает всевозможные узлы, которые соотносятся с процессом впуска, за исключением карбюратора и топливных форсунок, В число этих увлов входят воздушный о>льтр, назначение которого нетребуетпояснений. икорпус, в котором он расположен, называемый корпусом воздушного фильтра.
Принимая во внимание, что раньше корпус воэ-душногофипьтра служил не более чем кожухом дляфильтра, в настоящее времяончасто выполняет роль емкости с тщательно проработанными формами, называемой воздушным ресивером, который в совокупности с впускными каналами выполняет дополнительные функции гпушения, направления и герметизации поступающего воздуха. Нельзя забывать и сам впускной канал в головке цилиндра. Несмотря на то, что он является частью двигателя, его диаметр, форма и длина сильно влияют на управление поступающей смесью, так что он работает в совокупности с карбюратором или форсунками.
На динамичных машинах карбюраторы часто располагаются под углом к горизонту так. чтобы впускной канал был как можно более прямой. Для этого канал должен быть почти вертикальным, что предоставляет дополнительное преимущество: при таком расположении сила тяжести не так воздействует на топпивово-здушную смесь, как при ее движении по горизонтальному каналу. Воздушные ресивер, фильтр и система впуска описаны в 10 параграфе.
Система выпуска
Система выпуска, как следует из ее названия, отводит отработавшие газы из камеры сгорания в атмосферу. Кроме того, глушитель должен ослабить до необходимого уровня взрывные импульсы выхлопа. Другой орункцией системы выпуска является улучшение эффективности продувки, и это особенно важно для двухтактных двигателей. Так как система выпуска, в свою очередь, влияет на систему впуска и процессы смесеобразования, мы рассмотрим все представленные вышедеталииузлыввидесоставляющиходной единой системы, которая начинается с воздухозаборника и заканчивается глушителем шума выпуска.
2 Принцип действия карбюратора
Основные принципы
В основе принципа действия любого карбюратора лежит пульверизэционный эффект диффузора. Диффузор - это не просто труба особой формы. Он работает следующим образом. Если воздух протекает по обыкновенной трубе с параллельными стенками, то очевидно, что его давление и скорость остаются постоянными на протяжении ее длины. Если где-нибудь в трубе сделать сужение, характеристики течения воздуха изменятся: в минимальном сечении трубы скорость воздушного потока возрастет, а давление при этом упадет. Таким образом, в минимальном сечении трубы образуется небольшое разрежение. Как раз это и есть диффузор - труба с сужением. Для улучшения течения газа сужение выполняется существенно большимпоотношениюкмакси-мальному сечению, а после сужения сечение постепенно увеличивается.
На сопутствующих рисунках изображён простейший диффузор в поперечном разрезе [см. рис.2.2а].Обратите внимание, что в минимальном сечении мы добавили небольшое отверстие, в котором располагается трубка, идущая в резервуар с топливом. Совокупность области низкого давления [или реэрежения] в диффузоре и более высокого атмосферного давления, которое поддерживается над топливом в резервуаре, заставляет топливо двигаться вверхиэатем вытекать из отверстия, где в потоке воздуха оно распадается на мельчайшие капли. Если отверстие содержит сопло [называемое "жиклером") такого размера, чтокаждая часть поступающего топлива будет соответствовать четырнадцати частям воздуха, то получится очень грубый, но эффективный карбюратор- Присоедините это устройство к двигателю, который будет заставлять протекать воздух через диффузор, при движении поршня вниз, - и необходимая для сгорания смесь получена. Просто, не так ли? Так почему же все мотоциклы не оснащаются этимпростыминадежнымустройством?Ответ в том, что оно не может обеспечить всего, что требуется от карбюратора. Этого устройства вполне достаточно для простой работы двигателя при постоянных частоте вращения и нагрузке, но в большинстве случаев необходимо более сложное устройство.
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 [рэнееупоминевшейсякак топливный резервуар) ниже отверстия главного жиклера.
Если вы хотите понять принцип действия поплавкового регулятора уровня, пойдите в
Рис. 2.2а Принцип действия диффузора
туалет и снимите крышку со сливного бачка. Внутри вы обнаружите поплавок, рычаг, соединяющий его с клапаном, и бак, заполненный водой. Откройте спив воды, и уровень воды упадет, э 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.поддержиеая постоянный уровень топлива (см. рис. 2.26).
Дроссель
Для того, чтобы управлять частотой вращения двигателя, необходимо какое-пибоустройство для ограничения количества поступающей в двигатель топливовоздушной смеси. В роли такого устройства может выступать круглая пластина, закрепленная в диффузоре на подвижной оси (см. рис. 2.2в]. 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 [параграф 3).
Другой способ ограничения количества поступающего воздуха заключается в применении подвижной дроссельной заслонки [или дросселя), расположенной в вертикальной расточке диффузора (см. рис. 2.2г). 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 дрос-
- Воздух при атмосферном Пе,
давленииГ~ "°ПЭСТЬ максимального разрежения
с топливом
Топливовоздушная смесь -
При прохождении воздуха через диффузор сужение вызывает увеличение скорости потока воздуха и снижение давления. Совокупность области низкого давления (или разрежения.) в пифкрузоре и бопее высокого атмосферного давления, которое поддерживается над топливом в резервуаре, заставляет топливо вытекать из канала в центре диффузора; по мере перемешивания в потоке воздуха происходит дробление капель вытекающего топлива.
Дроссельная заслонка
Поплавковая камера
Дроссельная заслонка закрыта
Н32551 Дроссельная заслонка полностью открыта
Рис. 2.2э Изменение расхода воздуха через дисрфузор при помощи дроссельной заслонки мотылькового типа
Рис. 2.26 Поплавковый механизм обеспечивает поддержание постоянного уровня топлива в поплавковой камере
сельным 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 ипостоянного разрежения относят к карбюраторам с переменным сече-
Управпение дроссельной заслонкой обесле-
чиваетснпри помощи троса, который связывает дроссельную заслонку или золотник с ручкой управления дроссельной заслонкой [которая называется "ручкой газа"], расположенной на руле. Возвратная пружина установлена для автоматического закрытия дроссельной заслонки при отпускании ручки газа.
Пусковое устройство (для запуска холодного двигателя)
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-
Дроссельный золотник
Дроссельный золотник полностью закрыт Дроссельный золотник полностью открыт
первых, вручную нажимая наугопительпоплавка для увеличения количества топлива в поплавковой камере; во-вторых, перекрывая ("дросселируя") диффузор, и в-третьих, подавая боль-шетоппива через отдельную пусковую систему ("обогатитель"). Обычно все системы называются "подсосом", но. строго говоря, под эта определение попэдаеттолько вторая система, которая работает за счет перекрытия диф-
Рис. 2.2г Изменение сечения дицхруэора при помощи дроссельного золотника
После запуска двигателя он начинает прогреваться, и, в конечном счете, необходимо будет выключить пусковое устройство, чтобы предотвратить переизбыток топлива в смеси, поступающей в двигатель.
Утолитель поплавка
Подпружиненный стержень находится впрямом контакте с поплавком (см, рис. 2.2д, стр. 2.4}. Когда рукой нажимают на стержень, количество топлива, поступающего в поплавковую камеру, возрастает, и уровень топлива повышается. Это означает, что разрежение, которое требуется для подачи нормального количества топлива, снижается. Однако создаваемое в диффузоре разрежение остается постоянным, поэтому количество топлива, поступающего в него, возрастает, следовательно, смесь обогащается. Утолитель поплавка - довольно упрощенный способ обогащения смеси, и хотя он раньше широко применялся на мотоциклах, в настоящее время чаше всего он встречается на двигателях газонокосилок.
Заспонка
Воздушная заслонка на входе диффузора используется длнуменьшения поступающего в него воздуха. При прокручивании вала двигателя давление в диффузоре значительно понижается, благодаря этому увепичивэется количество топлива в поступающей смеси [см. рис. 2.2е, стр. 2.41.
Пусковое устройство
Принцип действия этой системы аналогичен тому, по которому работает заслонка, на в
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74]