Что такое поплавковый карбюратор?
Поплавковый карбюратор — это устройство, состоящее из основного корпуса, обычно изготовленного из алюминия, и нижней поплавковой камеры, прикрученной к корпусу. Ключевыми элементами являются диффузор (или Вентури) — основной канал для потока воздуха, который проходит от воздушного фильтра к мотору. Сначала он имеет вогнутую, затем выпуклую форму, а его минимальный диаметр сильно влияет на характеристики карбюратора для каждого мотора. Диаметр диффузора задаётся в миллиметрах, он пропорционален объему двигателя, с которым используется карбюратор, и мощности, которую двигатель может развивать. В середине диффузора расположен топливный клапан, или гильотина, который может иметь плоскую форму или форму «поршня». Он работает благодаря вакууму, создаваемому в диффузоре. Входящий воздух в этом канале, втягиваемый вакуумом в камере насоса и пульсациями поршня, ускоряется по мере сужения канала, а затем снова замедляется в расширяющейся секции. Чем выше скорость жидкости, тем ниже давление в ней.
Таким образом, давление воздуха минимально в самой узкой точке Вентури. Именно вблизи этого участка в канале карбюратора имеются отверстия, или сопла, через которые он засасывает бензин, смешанный с маслом, под воздействием вакуума. Введенное в поток воздуха топливо испаряется из-за низкого давления, скорости и турбулентности потока. Снаружи, карбюратор имеет стартовую заслонку (клапан старта/обогатитель/чокер/подсос), соединенную со стартовым жиклёром. Внутри карбюратора в поплавковой камере находится поплавок, который соединен коромыслом с иглой топливного клапана (запорной иглой). Также имеются три цепи: холостого хода, основная и пусковая (отделена от остальных и используется только для старта мотора).
Основные компоненты поплавкового карбюратора:
1. Стартовая заслонка(подсос); 2. Впуск воздуха; 3. Диффузор; 4. Стартовый жиклёр; 5. Поплавковая камера; 6. Распылительный столб; 7. Топливный клапан; 8. Коническая игла; 9. Дроссельная заслонка; 10. Впуск воздуха поплавковой камеры; 11. Штуцер подключения топлива; 12. Винт качества холостого хода; 13. Винт качества топливной заслонки; 14. Поплавок; 15. Эмульсионная трубка; 16. Жиклёр холостого хода; 17. Главный жиклёр.Как работает поплавковый карбюратор?
Как работает поплавковый карбюратор?
Пусковая система
При открытии пускового клапана (подсоса), открывается дополнительный канал, который подает воздух и много топлива в двигатель. Этот процесс нужен для запуска холодного двигателя. Данная система обеспечивает поступление топливовоздушной смеси даже при полностью закрытой заслонке. Это позволяет двигателю получать достаточное количество смеси для запуска и обеспечения работы на холостом ходу. Этот контур, активируемый клапаном-чокером, имеет собственный канал, игольчатый клапан поплавка и элемент управления потоком смеси.
Вакуум, создаваемый первыми оборотами коленчатого вала, достаточен для засасывания «значительного» количества топлива, необходимого для запуска и поддержания двигателя на холостом ходу. В этой фазе карбюрация будет чрезвычайно богатой.
Холостой ход
Система холостого хода работает, когда заслонка закрыта или открыта не более чем на ¼. В этом случае как воздух, так и топливо проходят через специальные каналы системы холостого хода.
Воздух всасывается через отверстие в первой части диффузора (со стороны воздушного фильтра).
Воздух входит в канал, где регулировочный винт изменяет сечение потока и, следовательно, расход воздуха (количество воздуха, проходящего через сечение за единицу времени).
Воздух смешивается с бензином, поступающим из поплавковой камеры. Уровень бензина в камере поддерживается постоянным системой поплавка и игольчатого клапана. Винт регулировки воздуха на холостом ходу не следует путать с винтом регулировки холостого хода (винтом регулировки дроссельной заслонки), который действует на закрытие дросселя вне холостого хода, позволяя двигателю продолжать работать, когда дроссель полностью закрыт.
Топливо достигает эмульсионной трубки через игольчатый клапан поплавка холостого хода. Клапан можно представить как винт с отверстием, диаметр которого регулирует поток топлива и, следовательно, состав смеси на холостом ходу, когда заслонка открыта совсем немного.
Эмульгированная смесь достигает диффузора через сопло, расположенное непосредственно за заслонкой, в точке с высоким вакуумом. Некоторые карбюраторы имеют винт регулировки топлива вместо винта регулировки воздуха на холостом ходу. В этом случае для получения более богатой смеси винт нужно отвернуть, а для получения более бедной смеси — завернуть. Два винта, винт регулировки воздуха на холостом ходу и винт регулировки топлива, обычно не трудно отличить. Первый расположен на карбюраторе со стороны воздушного фильтра, а второй — со стороны двигателя. Когда карт ускоряется, заслонка поднимается и вакуум системы холостого хода уменьшается, уменьшается подача смеси через неё.
Канал системы холостого хода, идущий за заслонкой, в конце разветвляется. Эта система имеет сопло, расположенное под заслонкой, непосредственно под самой нижней её точкой. Смесь выходит через сопло в точке высокого вакуума при открытии заслонки. Стоит подчеркнуть, что смесь всегда поступает из канала игольчатого клапана и эмульсионной трубки холостого хода, так что даже в основной фазе работы карбюратора, когда заслонка открыта, настройки системы холостого хода определяют производительность карбюратора.
Основная система
Когда заслонка открывается более чем на ¼ от общего хода, начинает работать основная система карбюратора. Открытие заслонки изменяет степень вакуума во впускном канале. Если система состояла бы только из игольчатого клапана и распылителя, то в первых фазах открытия смесь была бы очень богатая, а затем чрезвычайно бедная. Это происходило бы потому, что при небольшом открытии дроссельной заслонки, вакуум был бы высоким, а при большом открытии – низким.
Поэтому современные карбюраторы имеют коническую иглу, которая скользит внутри калиброванного канала распылителя.
При малом открытии заслонки игла будет оставаться почти полностью внутри канала сопла, тем самым ограничивая поток топливовоздушной смеси, которая будет смешиваться с воздухом, проходящим через основное сечение диффузора. Это приведет к обеднению топливовоздушной смеси, поступающей в камеру сгорания.
Наоборот, когда заслонка открыта сильно, игла поднимется из распылителя, тем самым увеличивая, благодаря своему коническому концу, свободное сечение смеси. В результате смесь в диффузоре будет богаче.
Работа карбюратора. Часть 1
Карбюраторы работают благодаря вакууму, создаваемому в диффузоре, минимальный диаметр которого выражается в миллиметрах. Воздух всасывается вакуумом бензонасом и пульсациями поршня.
Воздух ускоряется по мере сужения канала.
Затем воздух снова замедляется, при увеличении сечения. Чем выше скорость жидкости, тем ниже давление в ней. Это означает, что давление воздуха будет минимальным в самой узкой точке Вентури.
Именно вблизи этого участка в канале карбюратора имеются отверстия или сопла, через которые он под действием вакуума засасывает бензин, смешанный с маслом.
Введенное в поток воздуха топливо склонно испаряться из-за низкого давления, скорости и турбулентности потока.
Таким образом, в камеру сгорания поступает тщательно "смешанная" смесь воздуха и топлива. Топливо "распадается" на микрокапли для улучшения сгорания (см. продолжение).
Работа карбюратора. Часть 2
Существует несколько ключевых элементов, которые могут лучше регулировать этот процесс и количество топлива, которое достигнет диффузора. Начиная с канала Вентури, мы видим заслонку, которая связана с педалью газа, и открывается/закрывается в соответствии с желаниями гонщика.
Чем больше открыта заслонка, тем больше поток воздуха в канале. Поток топлива тоже пропорционально увеличивается. Чем больше смеси достигает камеры сгорания, тем больше мощности выдаст двигатель (при нормальных условиях).
В диффузоре есть главный жиклёр и жиклёр холостого хода.
Один работает когда заслонка закрыта или открыта не более чем на ¼ хода.
Другой работает при открытии заслонки более чем на ¼. На холостом ходу карбюрация будет зависеть не только от открытия заслонки...
...но и от винта регулировки холостого хода, который регулирует количество воздуха...
...от игольчатого клапана и поплавка, которые регулируют количество топлива. Работа основной системы карбюратора зависит от большого количества параметров: поплавка, игольчатого клапана, распылителя, конической иглы, а также, разумеется, от открытия самой дроссельной заслонки.
На практике
На сегодняшний день поплавковые карбюраторы используются в двигателях разных классов картов: KZ с коробкой передач, детские двигатели 60cc, моноклассы Rotax, Vortex Rok и др. Двигатели, использующие этот тип карбюратора, более стабильны в карбюрации при изменении климатических условий, а также не так требовательны к обслуживанию. Однако, поплавковые карбюраторы сильно зависят от параметров давления, температуры и влажности воздуха.
Настройкой поплавкового карбюратора всегда занимается механик/инженер, пилот на ходу не может его настроить. Производительность на холостом ходу и во время ускорения зависит от системы холостого хода. При движении на средних и высоких оборотах на карбюрацию и производительность сильно влияет игольчатый клапан, а также вес поплавка.
Советы
- Выбор игольчатого клапана важен для реакции двигателя в первой фазе после открытия дросселя.
- Основные настроечные элементы поплавкового карбюратора: заслонка, поплавок, эмульсионная трубка, распылитель, игольчатый клапан, коническая игла, главный жиклёр и жиклёр холостого хода.
- Если необходимо обеднить смесь, не меняя степень открытия заслонки, коническую иглу нужно опустить.
- Геометрия конической иглы, её длина и конусность, является очень важным параметром для точной настройки карбюратора.
Дополнительные материалы
В ходе работы над статьёй мы нашли ещё ряд интересных и полезных материалов по устройству и настройке поплавковых карбюраторов:
- Подробное руководство пользователя от Dellorto на английском
- Подробное руководство пользователя от Dellorto (перевод на русский by Kostya)
- Карбюраторы Dellorto мотоциклетные особенности системы
- Ничего не оставлено случаю! от Анджело Морсиани
Отличное видео, где за 5 минут показывается работа поплавкового карбюратора от и до. Английская озвучка, но можно включить субтитры на русском.
