Принцип работы карбюратора мотоцикла
Карбюраторы мотоциклетного типа. Основные принципы
Здравствуйте, уважаемые читатели. Представляю вашему вниманию статью, посвященную карбюраторам мотоциклетного типа.
Наверняка многие из вас ездили на мотоцикле, а кто-то даже имеет его в собственности. Может быть, вы бывали на картодроме и с азартом соперничали на трассе под свист резины и рокот мотора. А может, вы просто по выходным обустраиваете дачу с помощью бензоинструмента. В этих и многих других случаях мы имеем дело с малолитражными двигателями внутреннего сгорания под управлением карбюратора. Но что это за деталь? Для чего нужна и из чего состоит? На какие характеристики влияет, как регулируется? На эти и ряд других вопросов вы сможете найти ответы в предлагаемой статье.
P.S. Я понимаю, что материал подобного рода имеет только косвенное отношение к тематике портала. Однако и здесь в категории транспорт есть статьи, посвященные самодельному двухтактному ДВС и даже паровому двигателю. Эти примеры мотивировали меня опубликовать работу. Помимо этого, публикация на таком авторитетном и хорошо индексируемом ресурсе, как Хабр, поможет распространить материал и донести его до аудитории, интересующейся непосредственно карбюраторами. Всем приятного и, надеюсь, полезного чтения!
Карбюратор: основные принципы
Двигатели мотоциклов, работающие по циклу Отто, как двухтактные, так и четырехтактные, потребляют топливо, которое достаточно легко испаряется и имеет антидетонационные свойства, позволяющие образовывать смесь с горячим воздухом перед тем, как свеча зажигания инициирует поджиг. К таким видам топлива относится, например, коммерческий бензин, специальный бензин для соревнований, метанол и этиловый спирт.
Совсем иначе процесс смесеобразования проходит в двигателях, работающих по циклу Дизеля. В них применяется менее испаряемое топливо, антидетонационные свойства которого требуют производить смешивание с воздухом непосредственно в камере сгорания, в которой давление и температура соответствуют параметрам самовоспламенения топлива.
По этой причине управлять мощностью дизельного двигателя можно, регулируя только подачу топлива, без необходимости контроля воздушного потока. В двигателях, работающих по циклу Отто, в процессе смесеобразования необходимо контролировать как количество воздуха, так и количество топлива, потребляемого двигателем.
В автомобильных двигателях в большинстве случаев применяется система впрыска топлива с централизованным управлением. Блок управления регулирует время открытого состояния форсунки, в течение которого происходит поступление топлива в воздушный поток. Аналогичные системы были адаптированы и для некоторых высококлассных мотоциклетных двигателей. Однако применение карбюраторов все ещё остается актуальным.
Особенность принципа работы карбюратора заключается в том, что истечение топлива происходит под действием разрежения через систему жиклеров. Поэтому карбюраторы проектируют исходя из трех основных функций:
Состав топливовоздушной смеси
С химической точки зрения данное соотношение должно быть стехиометрическим, т.е. должно обеспечивать полное сгорание без избытка воздуха (бедная смесь) или остатков несгоревшего топлива (богатая смесь).
Стехиометрический состав
Числовое значение стехиометрического отношения зависит от типа топлива. Для коммерческого бензина оно варьируется от 14.5 до 14.8. Это значит, что для полного сгорания одной части бензина требуется 14.5-14.8 частей воздуха. Для двигателей, работающих на метаноле, это отношение снижается до 6.5, в то время как для этилового спирта оно равно 9.
Реальный состав смеси
Состав смеси, производимой карбюратором во время работы двигателя, не обязательно должен соответствовать стехиометрическому значению. В зависимости от конструкции двигателя и условий его работы (количества оборотов и величины нагрузки) часть топлива может не сгорать, по каким-либо причинам не попадая в камеру сгорания или вследствии неидеальности процесса горения. Изменение состава смеси может быть вызвано остатками продуктов сгорания в цилиндре, а также частичной потерей свежего заряда смеси через выхлопную систему. К изменению состава особенно чувствительны двухтактные двигатели.
Если рассмотреть заряд смеси, который непосредственно участвует в сгорании, можно прийти к выводу, что его состав должен быть богаче стехиометрического для компенсации вышеописанных явлений.
Состав смеси в зависимости от условий работы
Состав смеси должен варьироваться в определенных пределах, зависящих от условий работы двигателя. Установлено, что в общем случае состав смеси должен быть богаче на холостом ходу, в режиме ускорения и в режиме максимальной мощности. Напротив, в установившемся режиме состав может быть беднее, т.е. отношение воздуха к топливу может быть увеличено в сравнении с другими режимами работы.
Применительно к двухтактным двигателям понятия бедная и богатая смесь, как правило, не связаны со стехиометрическим отношением, так как они постоянно работают на смеси более богатой, чем стехиометрическая. Это верно и для многих четырехтактных двигателей, но в основном они работают на более бедной смеси, чем двухтактные.
Система подачи топлива в карбюратор
Принцип работы
Вариант конструкции системы подачи топлива представлен на рисунке.
Система подачи топлива в карбюратор: 1 — канал, соединяющий поплавковую камеру с атмосферой; 2 — направляющая поплавка; 3 — поплавок; 4 — рычаг взаимодействия с топливным клапаном; 5 — штуцер топливоподачи; 6 — сетчатый фильтр; 7 — седло клапана; 8 — игла клапана; 9 — ось качения рычага 4
Топливо, поступающее из бака, поддерживается на постоянном уровне внутри поплавковой камеры. За это отвечает поплавок и связанный с ним клапан. Поплавок свободно перемещается вместе с уровнем топлива, регулируя тем самым проходное сечение клапана. По мере расхода топлива двигателем уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается и приоткрывает клапан, тем самым позволяя поступить топливу из бака. Уровень топлива начинает расти, поплавок поднимается и в определенной точке закрывает клапан, после чего процесс повторяется.
Общий вид поплавковой камеры (a), топливный клапан (b)
Таким образом удается поддерживать практически постоянный напор топлива на различные жиклеры. Другими словами, высота, на которую необходимо подняться топливу для начала распыления под действием разрежения, остается постоянной. На рисунке показан карбюратор в разрезе с изображением основных систем. Желтым выделен уровень топлива, поддерживаемый в поплавковой камере.
Карбюратор в разрезе с изображением основных систем
Конструкция и способы регулировки
Рассмотрим более подробно систему: поплавок — клапан.
Топливный клапан состоит из запорной иглы и седла, впрессованного или вкрученного в корпус карбюратора. Кончик иглы обрезинен. Состав резины хорошо совместим с коммерческим бензином, но при использовании специализированных топлив, например спиртосодержащих, необходимо убедиться в совместимости с материалами уплотнений на предмет ухудшения качества работы карбюратора. Во многих конструкциях запорных игл применяется пружинный толкатель, взаимодействующий с поплавком для уменьшения вибрации иглы, порождаемой движением мотоцикла и перемещением топлива в поплавковой камере.
Топливный клапан
Проходное сечение топливного клапана является регулировочным параметром, так как определяет максимальный расход топлива. Если сечение слишком маленькое, поплавковая камера может опустеть, потому что расход топлива будет превышать приход в текущих условиях работы двигателя (как правило, в режиме полной нагрузки). Поработав какое-то время в таком режиме, двигатель может выйти из строя вследствие переобеднения горючей смеси.
Уровень топлива также является регулировочным параметром карбюратора, что следует из принципа работы, так как дозировка расхода топлива меняется с уровнем, тем самым влияя на состав смеси.
Регулировка уровня топлива осуществляется изменением двух параметров:
Способ контроля высоты установки поплавков показан на рисунке. Когда необходимо произвести регулировку уровня и нет возможности изменять вес поплавка, можно изменить геометрию рычага, воздействующего на клапан. В этом случае, поплавок закроет клапан раньше (при меньшем уровне) или позже (при большем уровне) при одинаковом весе.
Замер высоты установки поплавка
Особенности условий работы
Высокий уровень топлива точно так же, как и низкий, влияет на работу всех систем карбюратора на всех режимах работы двигателя. Однако нужно отметить, что слишком низкий уровень топлива в поплавковой камере может привести к недостаточному напору топлива на жиклерах, что вызовет опасное для работы двигателя переобеднение смеси. Это может произойти при перемещении топлива внутри поплавковой камеры во время ускорений, которым подвергается транспортное средство. В этом случае (что в основном происходит на внедорожных или на трековых мотоциклах при поворотах и резких торможениях), если уровень слишком низкий, какой-либо жиклер может внезапно завоздушиться.
Для предотвращения подобной ситуации в некоторых конструкциях применяются специальные дефлекторы вокруг жиклеров, их также называют успокоители (пример подобного устройства будет приведен в следующей публикации). Назначение успокоителя — удержать как можно больше топлива рядом с жиклером во всех возможных условиях работы.
Карбюраторы мотоциклетного типа. Вспомогательные устройства
Здравствуйте, уважаемые читатели. Из предыдущих четырех публикаций мы поняли, что современные карбюраторы весьма сложные устройства, и нам есть что еще обсудить в их конструкции.
Сегодня выясним, что же еще входит в конструкцию карбюратора помимо главной дозирующей системы и системы холостого хода, которые уже были рассмотрены.
Если не предъявлять особых требований к смесеобразованию, карбюратор будет хорошо работать, имея в своей конструкции только главную дозирующую систему и систему холостого хода. Однако их возможностей недостаточно для упрощения пуска холодного двигателя, устранения провалов в динамике набора оборотов при резком открытии дросселя, сохранения наилучшей приемистости без потери максимальной мощности. Для устранения этих эффектов и дальнейшего улучшения рабочих характеристик двигателя применяется ряд вспомогательных устройств карбюратора, о которых пойдет речь в этой статье.
Пусковое устройство
Когда двигатель холодный и температура окружающего воздуха относительно невелика, часть горючей смеси не достигает камеры сгорания, конденсируясь и оседая на стенках впускного трубопровода. В результате этого смесь обедняется, что затрудняет ее воспламенение. Запуск двигателя становится проблематичным, а работа неустойчивой и сложно контролируемой до тех пор, пока двигатель полностью не прогреется.
Для облегчения задачи холодного пуска применяют специальные пусковые устройства — обогатители. Они предназначены для требуемого обогащения горючей смеси в процессе холодного пуска и прогрева. Другими словами, обогатитель приготавливает дополнительное количество горючей смеси, которого достаточно (при работе с другими системами карбюратора) для запуска и устойчивой работы в первое время после пуска.
Подобные устройства есть в конструкциях всех карбюраторов, за исключением некоторых специфических моделей, применяемых на спортивных мотоциклах, где процедура запуска несколько отличается.
В простейшем случае пусковое устройство представляет из себя некий рычаг, позволяющий водителю принудительно опустить поплавки в поплавковой камере, тем самым повышая уровень топлива, что приводит к обогащению смеси. Принцип действия определил название обогатителя — утопитель поплавков. При такой конструкции обогащение смеси происходит во всех системах карбюратора, а возврат к нормальной работе возможен только после запуска двигателя (когда часть топлива израсходуется и уровень придет в норму).
Основным преимуществом утопителя поплавков является простота его конструкции. К недостаткам можно отнести зависимость степени обогащения смеси от времени воздействия. Так как воздействие осуществляется вручную водителем, состав смеси будет зависит от его умения и опыта. К тому же для работы с утопителем необходим непосредственный доступ к карбюратору, что не всегда возможно. По этим причинам утопители поплавков все реже и реже встречаются в конструкциях современных карбюраторов. Были разработаны более совершенные обогатители с независимой от других систем карбюратора топливоподачей, включающей в себя жиклеры, клапаны и другие регулирующие элементы.
Рассмотрим следующую конструкцию обогатителя.
Конструкция обогатителя карбюратора Dellorto серии VHSB: 1 — рычаг управления клапаном; 2 — цилиндрический клапан; 3 — канал подачи смеси в диффузор; 4 — эмульсионная трубка; 5 — воздушный канал; 6 — топливный жиклер
В качестве управляющего элемента выступает миниатюрный цилиндрический клапан 2. Управление клапаном осуществляется водителем вручную (непосредственно или посредством троса). Максимальное обогащение определяется соответствующим жиклером 7 вне зависимости от степени открытия клапана и варианта его привода. Конструкция топливного колодца обогатителя и расположение топливного жиклера таково, что работу обогатителя можно разделить на две стадии.
Когда двигатель заглушен, эмульсионная трубка жиклера обогатителя 5 полностью заполнена топливом до общего уровня в поплавковой камере. Так как уровень топлива одинаковый, слабого разрежения в момент запуска достаточно для истечения нужного количества топлива через обогатитель. На этой стадии смесь образуется очень богатой, что позволяет легко запустить двигатель.
После запуска двигателя эмульсионная трубка быстро пустеет, так как жиклер ограничивает скорость ее наполнения. Смесь начинает обедняться, но остается все еще достаточно богатой для стабильной работы не прогретого двигателя. Через некоторое время, определяемое степенью прогрева, водитель (или иной управляющий элемент) отключает систему обогащения.
Дальнейшим развитием пусковых устройств стало внедрение автоматических систем управления.
Конструкция автоматического обогатителя: 1 — воздушный канал; 2 — цилиндрический клапан с конической иглой; 3 — топливный жиклер, совмещенный с эмульсионной трубкой
Основное их отличие заключается в том, что они способны автоматически уменьшать степень обогащения смеси по мере прогрева двигателя. Наибольшее распространение получили термоэлектрические системы. Разрез реального устройства управления представлен на рисунке.
Термоэлектрическое устройство управления обогатителем: 1 — клапан с конической иглой; 2 — возвратная пружина; 3 — термочувствительный элемент; 4 — нагревательный элемент
В основе такого устройства управления находится нагревательный 4 и термочувствительный 3 элементы. Внутри термочувствительного элемента находится вещество, которое расширяется с ростом температуры. Нагревательный элемент увеличивает свою температуру при приложении к нему постоянного напряжения. Характеристики этих элементов подобраны таким образом, чтобы соответствовать времени прогрева и остывания двигателя.
При холодном пуске клапан 1 изначально открыт. После запуска двигателя на устройство управления подается напряжение, нагревательный элемент увеличивает свою температуру пропорционально степени прогрева двигателя, также пропорционально расширяется вещество внутри термочувствительного элемента и он начинает постепенно закрывать клапан. К моменту полного прогрева мотора клапан полностью перекроет подачу топлива. После остановки мотора и по мере его остывания, термочувствительное вещество будет уменьшаться в объеме, под действием возвратной пружины 2 клапан начнет открываться. Таким образом осуществляется автоматическое обогащение смеси на нужную для текущей температуры величину.
Ускорительный насос
Ускорительный насос предназначен для компенсации переобеднения смеси при резком открытии дросселя. Переобеднение возникает из-за резкого уменьшения разрежения вследствие резкого увеличения площади сечения диффузора. В результате этого наблюдается провал в наборе оборотов двигателем.
Общий вид диафрагменного ускорительного насоса. Цифрой 1 отмечен винт регулировки хода диафрагмы
Для устранения провала при наборе оборотов в конструкцию карбюратора вводят ускорительный насос, который впрыскивает строго определенное количество топлива прямо в диффузор карбюратора при резком открытии дросселя.
Ускорительные насосы бывают двух типов: плунжерные и диафрагменные. Ускорительный насос приводится в действие от дроссельной заслонки напрямую или через систему рычагов. Например, на карбюраторах Dellorto серий PHF и PHM диафрагменный ускорительный насос приводится в действие рычагом 3, скользящим по наклонной плоскости в специальном пазе 4 дроссельной заслонки. Когда дроссельная заслонка поднимается, рычаг скользит по наклонной плоскости паза, отгибается и нажимает на диафрагму.
Система привода диафрагмы насоса: 1 — корпус ускорительного насоса; 2 — диафрагма; 3 — рычаг; 4 — паз с наклонной плоскостью
Двигателю может быть необходимо обогащение в начальный момент резкого подъема дросселя или менее интенсивное, но более продолжительное обогащение на протяжении всего времени подъема. Изменяя угол наклона и длину наклонной плоскости, можно регулировать начало момента впрыска и его продолжительность. По-другому количество впрыскиваемого топлива можно регулировать винтом, задающим ход диафрагмы. Вращением винта по часовой стрелке ход диафрагмы уменьшается, что приводит к уменьшению количества впрыскиваемого топлива, вращение против часовой дает увеличение.
При неизменных прочих настройках насоса продолжительность впрыска можно регулировать жиклером, через который осуществляется подача топлива в диффузор. Большой жиклер дает меньшее время впрыска, маленький, соответственно, большее. Таким образом можно настроить подачу насоса под конкретные требования двигателя.
Жиклер ускорительного насоса: Жиклер в корпусе фиксируется специальным винтом 1, к которому есть доступ снаружи карбюратора, что позволяет легко производить замену в процессе настройки.
Эконостат
Для обеспечения лучшей приемистости карбюратор двухтактного двигателя должен поддерживать сравнительно бедную смесь на малых и средних подъемах дросселя. Как уже упоминалось ранее, главный топливный жиклер определяет состав смеси не только при полном открытии дросселя, он также оказывает значительное влияние на состав при частичных подъемах, вместе с дозирующей иглой.
Если использовать главный топливный жиклер уменьшенной пропускной способности для наилучшей работы на средних подъемах дросселя, смесь может стать слишком бедной для режима максимальной мощности. И наоборот, установка жиклера большей пропускной способности может дать слишком богатую смесь на средних подъемах, что ухудшит приемистость двигателя.
Эконостат позволяет устранить эту проблему. Он подает топливо напрямую в диффузор, только когда скорость воздушного потока велика — в режиме максимальной мощности. Таким образом компенсируется недостаточная пропускная способность главного топливного жиклера.
Схема работы эконостата: 1 — топливоподающее отверстие; 2 — топливный жиклер
Топливный жиклер эконостата, как и все прочие, расположен в поплавковой камере. Отверстие, подающее топливо в диффузор, расположено в верхней части главного воздушного канала. Такое расположение отверстия обусловлено необходимостью подачи топливо через него только при сильном разряжении в диффузоре, когда дроссельная заслонка полностью открыта.
Элементы эконостата. Цветом выделен топливный жиклер (a), топливоподающее отверстие (b).
Наличие эконостата в конструкции карбюратора несколько усложняет его настройку в режиме максимальной мощности, так как эконостат и главная дозирующая система работают в этот момент параллельно и результирующий состав смеси зависит от их совместной работы. Однако, качественная настройка позволяет сохранить максимальную мощность, не теряя при этом в приемистости двигателя.
Карбюратор мотоцикла — его устройство и неисправности
Карбюратор мотоцикла одна из важнейших деталей двигателя и главная деталь системы питания, и от него зависит нормальная работа мотора. И вместе с правильно настроенной системой зажигания, только исправный и правильно настроенный карбюратор, обеспечит нормальную работу двигателя. Правильная настройка карбюратора очень важна, так как при неправильном соотношении количества воздуха к количеству топлива, двигатель нормально работать не будет, и возможен даже прогар поршней (при сильно обеднённой смеси). В этой статье мы рассмотрим устройство, принцип работы, основные неисправности мотоциклетного карбюратора и его настройку, что позволит новичкам самостоятельно добиться нормальной работы двигателя.
Вообще как я уже говорил выше, на работу двигателя влияет не только исправная и настроенная система питания, но и система зажигания, которая на большинстве отечественных мотоциклов несовершенна. И прежде всего, чем браться за настройку карбюратора, следует настроить, или улучшить штатную систему зажигания.
Не смотря на то, что система впрыска появляется на большинстве свежих серийных мотоциклов, карбюраторы всё ещё устанавливают на многие мотоциклы, предназначенные для стран, в которых не такие жёсткие требования по экологии (в основном страны третьего мира). Так же по свету передвигается огромное количество более старых моделей мотоциклов, оснащённых карбюраторами, которые более надёжны чем система впрыска, и более ремонтопригодны.
Ведь на большинстве современных моторов, если полетит какая то радио-деталь в электронной системе впрыска топлива, то можно вызывать эвакуатор или механика электронщика, а в карбюраторе в принципе и ломаться то нечему, ну если только снять и почистить (удалить) попавшую соринку.
Вакуумный карбюратор для четырёхтактного двигателя мотоцикла.
1 — полость диффузора, 2 — резиновая мембрана, 3 — пружина дроссельного золотника, 4 — дроссельный золотник, 5 — игла, 6 — поворотная дроссельная заслонка, 7 трубка распылителя, 8 — главный жиклер, 9 — поплавок, 10 — игольчатый клапан.
К тому же современные вакуумные карбюраторы (см рисунок слева) нисколько не проигрывают в мощности мотора современным инжекторам, а только лишь по экологии и расходу топлива.
А рассмотрим устройство и работу самого простого карбюратора, ведь чтобы новичкам понять основные действия при настройке любого карбюратора, нужно знать устройство и принцип работы самого простейшего прибора. Так как принцип работы у всех одинаков, ну только лишь отличается некоторыми улучшенными со временем деталями.
Но прежде чем рассматривать устройство карбюратора, я опишу к чему нужно стремиться при его настройке, чтобы получить в итоге НОРМАЛЬНУЮ рабочую смесь бензина с воздухом, и в итоге нормальное сгорание бензина на всех режимах, ну и соответственно нормальную работу двигателя.
Горючая смесь.
Процесс распыления бензина и смешивание его в определённой пропорции с воздухом, называется карбюрацией, ну а прибор, в котором происходит процесс смешивания, называется карбюратором. А горючая смесь, приготовленная в карбюраторе, попадая в цилиндр (или цилиндры) двигателя, смешивается с остаточными отработанными газами и образует рабочую смесь. И в зависимости от соотношения количества бензина и воздуха, рабочие смеси бывают:
Но следует иметь в виду, что для работы мотора на разных режимах, нужно иметь различный состав горючей смеси, потому что:
При пуске холодного мотора горючая смесь которую готовит карбюратор в этот момент, должна быть богатой. Ведь к моменту воспламенения какая то часть паров бензина конденсируется на холодных стенках впускного канала, камеры сгорания и цилиндров, и состав богатой рабочей смеси оказывается наилучшим для воспламенения от искры свечи зажигания.
На холостом ходу для нормальной устойчивой работы двигателя на малых оборотах, горючая смесь должна быть обогащённой. Такая смесь нужна потому, что во первых, дроссельная заслонка карбюратора прикрыта на холостом ходу, и в цилиндры мотора поступает мало горючей смеси, ну а во вторых, то что в цилиндрах при такой работе мотора имеется большое количество остаточных отработанных газов. И образующаяся в таких условиях рабочая смесь, горит медленнее, а для ускорения сгорания её нужно обогатить.
Следует учесть ещё вот что: при эксплуатации мотоцикла (или автомобиля), в зависимости от разных дорожных условий (ну и атмосферных тоже), любой двигатель работает на разных часто меняющихся режимах и при этом с разной нагрузкой. Причём нагрузка у любого карбюраторного мотора характеризуется степенью открытия дроссельных заслонок (или заслонки), то есть чем больше открыты заслонки, тем при одной и той же частоте вращения коленвала двигателя больше нагрузка.
Причём при одном и том же положении дроссельной заслонки (или заслонок) частота вращения коленвала может как увеличиваться (движение с горы под уклон), так и уменьшаться (например преодоление крутого подъёма).
Устройство карбюратора.
Устройство простейших карбюраторов показано на рисунке 3 (для двухтактного мотора) и на рисунке 2 (для четырёхтактного мотора), а устройство вакуумного карбюратора показано выше, на рисунке 1. Естественно устройство всех карбюраторов невозможно описать в одной статье, да это и не нужно, так как принцип работы почти у всех приборов одинаковый.
Простейший карбюратор (см. рисунок 2) состоит из корпуса, поплавковой камеры 13 и смесительной камеры 11. В поплавковой камере располагается (обычно подвешен шарнирно на оси) поплавок 1 (или два поплавка объединённые тягой). Поплавок на более старых карбюраторах изготавливали из листовой латуни, а на более современных карбюраторах из бензостойкого пластика или вспененного полимера. Над поплавком расположен игольчатый клапан 2.
В смесительной камере располагается диффузор 7 — (см рисунок 2) с распылителем 5, дроссельная заслонка 8 и жиклер 12. На рисунке 3 диффузор указан цифрой 2, распылитель цифрой 4, дроссельная заслонка цифрой 1, а главный жиклер цифрой 6.
Жиклер (хорошо виден на рисунке 1) представляет собой пробку с наружной резьбой, внутри которого просверлено с большой точностью калиброванное отверстие, диаметр которого рассчитан на протекание определённого количества бензина зв еденицу времени.
При работе любого двигателя (см. рисунок 2), в тот момент, когда поршень движется от верхней мёртвой точки к нижней мёртвой точке и при этом впускной клапан 9 открыт (такт впуска), то в цилиндре двигателя, впускном канале 10 и в смесительной камере карбюратора создаётся разряжение. От действия разности давлений в поплавковой и смесительной камер карбюратора, из распылителя 5 начинает поступать бензин.
В этот момент через смесительную камеру карбюратора проходит поток воздуха, скорость которого с суженной части диффузора (у отверстия распылителя) получается наибольшая и может достигать от 50 до 150 метров в секунду! И капельки бензина, выходящие из распылителя и попадая в движущуюся с такой скоростью струю воздуха, размельчаются в виде дисперсного тумана (как в распылителе для покраски), испаряются и смешиваясь с воздухом образуют горючую смесь.
Такой способ смешивания бензина с воздухом и образования горючей смеси называется пульверизационным, так как действует по принципу пульверизатора, или как его ещё называют распылителя.
По мере расходования бензина из поплавковой камеры и падения его уровня, поплавок опускается, при этом опуская иглу 2 игольчатого клапана, которая открывает конусное отверстие и бензин из шланга (от бака) вновь начинает поступать и заполнять поплавковую камеру, то тех пор, пока поплавок из-за поднявшегося уровня бензина вновь не надавит на иглу 2, которая поднявшись выше перекроет отверстие до нового понижения уровня бензина.
Таким образом на автомате поддерживается постоянный нужный уровень бензина не только в поплавковой камере, но и в распылителе, в котором уровень бензина при неработающем моторе должен быть на 1 — 1,5 мм ниже верхней кромки распылителя.
По мере открытия дроссельной заслонки, за счёт большего наполнения цилиндра горючей смесью, возрастает скорость сгорания рабочей смеси и давление газов, и от этого растёт частота вращения коленвала двигателя. При этом разряжение в смесительной камере увеличивается ещё больше и скорость воздушного потока, проходящего через диффузор.
От этого соответственно растёт скорость истечения бензина из распылителя и его количество, так как ещё и игла в распылителе подымается выше, увеличивая проходное кольцевое отверстие в распылителе, и ещё увеличивается количество воздуха, проходящего через диффузор.
Но всё же количество бензина выходящего из распылителя нарастает быстрее количества воздуха, и от этого соотношение количества воздуха и бензина в горючей смеси изменяется в сторону её обогащения. То есть получается, что простейший карбюратор с одним жиклером, обеспечивает необходимый состав горючей смеси только при определённой частоте вращения коленвала и определённой нагрузке на двигатель.
Но ведь при движении мотоцикла (или автомобиля) нагрузка на его мотор и частота вращения коленвала постоянно меняются, в зависимости от дорожных и иных условий, то необходимо соответственно изменять и состав горючей смеси, которую готовит карбюратор мотоцикла или автомобиля. Это достигается внедрением в простейший карбюратор дополнительных систем и устройств, которые представляют: главная дозирующая система, система холостого хода, ускорительный насос, экономайзер мощностных режимов, эконостат, переходная система, система пуска, экономайзер принудительного холостого хода.
На большинстве мотоциклетных карбюраторов (особенно отечественных) нет некоторых полезных систем, которые перечислены выше и которые усложняют конструкцию, они есть на современных автомобильных карбюраторах. Поэтому мы затронем ниже только те системы, которые имеются на обычных карбюраторах большинства мотоциклов, не вакуумных, так как я уже говорил, что о вакуумниках и их настройке я уже писал и ссылки выше в тексте.
Главная дозирующая система карбюратора мотоцикла.
На большинстве карбюраторов, когда золотник (заслонка) поднимается выше 6-ти мм, начинает работать главная дозирующая система. Как я говорил выше, движение воздуха создаёт над распылителем разряжение и происходит подсос и распыление топлива. При подсосе топлива из поплавковой камеры бензин проходит через отверстие главного жиклера и попадает в кольцевой канал между распылителем и конусной иглой.
Туда же через специальное отверстие поступает небольшое количество воздуха, которое вместе с бензином образует эмульсию. И только после этого эмульсия выбрасывается в диффузор, где и смешивается с основным потоком воздуха. Такой как бы двухступенчатый процесс обеспечивает отличное распыление топлива.
На состав рабочей смеси при полном и среднем поднятии заслонки можно повлиять двумя способами — изменяя положение иглы или проходное сечение главного жиклера. Причём размер проходного отверстия главного жиклера оказывает большее воздействие на состав рабочей смеси, при полном поднятии заслонки (при полном открытии диффузора). А изменение положения иглы влияет в основном при среднем открытии заслонки.
К тому же при неполном поднятии заслонки максимальная мощность от двигателя не требуется, но важна экономичность, то нужно чтобы рабочая смесь была обеднённой. Но чрезмерное обеднение вызовет провалы в работе мотора на режимах частичного открытия заслонки. Поэтому нужно выбрать такое положение иглы, чтобы рабочая смесь была немного обеднённой, но работа мотора оставалась при этом устойчивой на всех режимах без провалов в работе.
Опускание иглы (то есть перестановка защёлки иглы по делениям вверх) вызовет обеднение, ну а поднятие иглы будет способствовать обогащению рабочей смеси. Но всё же будет лучше, если переставляя иглу, обратить внимание на работу мотора вашего мотоцикла до и после перестановки иглы, то есть попробовав разные положения иглы и проверку тестдрайвом. Это делать желательно, так как перестановка иглы влияет не только на работу и мощность мотора, но и на его экономичность.
При полном открытии заслонки нужна максимальная мощность, поэтому смесь должна быть обогащённой. И мотоциклисты требовательные к увеличению мощности (но снижению экономичности) могут попробовать поменять главный жиклер на жиклер с отверстием с большим диаметром (проходным сечением).
Обычно на жиклере есть маркировка, и если вы к примеру купите вместо жиклера с маркировкой 90 жиклер с числом 92, то диаметр проходного отверстия будет больше на 5 %. Если проблематично найти такой, то можно рассверлить отверстие в штатном жиклере на пару соток, если найдёте такое тонкое сверло, которое нужно перемерить с помощью микрометра.
Эконостат.
На большинстве советских мотоциклов его нет, но на некоторых импортных есть. На состав рабочей смеси при большом открытии заслонки и влияет эта система, называемая эконостатом. Он служит для дополнительного обогащения смеси при большом поднятии (или открытии) заслонки, обычно более 14 мм. Устроен простейший эконостат очень просто. Бензин забирается из поплавковой камеры латунной трубкой, и далее бензин проходит через отверстие жиклера эконостата.
Далее по каналам в корпусе карбюратора, бензин поступает впереди диффузора и впрыскивается перед золотником. Причём распылитель (отверстие) эконостата в отличии от других распылителей, расположен в верхней части диффузора. Поэтому движение воздуха, при малом открытии заслонки, мимо распылителя эконостата очень незначительное. И только лишь при поднятии заслонки более половины (обычно выше 14 мм) поток воздуха у распылителя и вверху диффузора делается достаточно сильным и начинается распыление топлива через распылитель (отверстие) эконостата.
Система пуска.
На более старых карбюраторах имеется утопитель поплавка, при нажатии которого поплавок притапливается и уровень в поплавковой камере повышается, обогащая смесь для пуска двигателя. На более свежих моделях карбюраторов для пуска двигателя создано специальное пусковое устройство, которое представляет из себя обогатитель в виде миниатюрного карбюратора, встроенного в основной (на некоторых моделях есть обе системы — и утопитель поплавка и дополнительное пусковое устройство о котором ниже).
Для его включения служит специальный рычажок, или штырь с наплавленной пластиковой чёрной бобышкой, которая хорошо видна на самом верхнем фото (типа чока на машинах.). Перед пуском мотора рычажок или штырёк подымается вверх, и открывает проход дополнительного бензина через канал жиклера пускового устройства. Жиклер запрессован в поплавковой камере, и через него бензин попадает в специальный колодец, из которого забирается через латунную трубку в смесительный патрубок.
Далее рабочая смесь бензина и воздуха (эмульсия) впрыскивается в полость диффузора за дроссельной заслонкой. Поэтому чем ниже расположена дроссельная заслонка при пуске двигателя, тем сильнее разряжение за ним и тем больше бензина будет поступать в пусковое устройство.
Именно поэтому следует учитывать, что пусковое устройство работает только при опущенной вниз дроссельной заслонке. Но некоторые владельцы мотоциклов пытаются запускать холодный мотор подняв заслонку (дав газу) и в таком случае пусковое устройство не срабатывает или срабатывает плохо (зависит от величины поднятия заслонки) и пуск двигателя затрудняется.
Пуск мотора может затрудниться еще и от того, если на горячем моторе пусковое устройство будет включено (или забыли выключить) и из-за переобогащения рабочей смеси горячий мотор будет переливать, и он не заведётся.
И ещё следует учесть, что жиклер пускового устройства запрессован у дна поплавковой камеры и имеет очень маленькое проходное отверстие, и от этого не исключено его засорение, особенно если у вас под баком не установлен фильтр тонкой очистки топлива. Это тоже приведёт к затруднениям при пуске двигателя. В таком случае нужно снять поплавковую камеру (на многих мотоциклах для этого даже не надо снимать карбюратор с двигателя) и промыть её от грязи, а жиклер пускового устройства продуть сжатым воздухом от компрессора или насоса.
Ну и на самых свежих моделях карбюраторов установлено автоматическое пусковое устройство, работающее от бортовой сети мотоцикла. Принцип такого устройства почти аналогичен вышеописанному ручному пусковому устройству, но здесь в пусковом карбюраторе установлена термотаблетка ( термоэлемент). Эта таблетка при повороте ключа зажигания (и поступлении на неё напряжения 12 в) начинает выдвигать конусную иглу, которая у холодного мотора находится в открытом положении (открыт канал пускового жиклера) но по мере прогрева двигателя постепенно выдвигает конусную иглу, которая постепенно перекрывает канал пускового устройства.
Примерно через 3 — 5 минут, когда мотор прогревается, термоэлемент полностью перекрывает с помощью иглы пусковое устройство, а при выключении ключа зажигания и по мере остывания двигателя, конусная игла постепенно опять открывает канал (под действием пружины) и пусковое устройство готово к следующему запуску. Такая система распространена на многих японских или китайских скутерах, квадриках, или мотоциклах, точнее на их вакуумных карбюраторах (для четырёхтактников) или на обычных карбюраторах (для двухтактников). На наших отечественных мотоциклах её нет.
Система холостого хода карбюратора мотоцикла.
После пуска двигателя вступает в работу система холостого хода. Эта система как и пусковой карбюратор описанный выше, работает только лишь при малом открытии дроссельной заслонки (примерно пол миллиметра). Система холостого хода состоит из жиклера холостого хода, который по диаметру проходного отверстия более чем в половину меньше отверстия главного жиклера. Так же эта система состоит из эмульсионных трубок, винта (с конусом на конце) регулировки качества смеси, и каналов для прохода воздуха и эмульсии.
Винт регулировки качества смеси с помощью конуса на конце, регулирует проходное сечение воздушного канала (дозировать воздух гораздо легче чем бензин). И при закручивании этого винта, количество воздуха уменьшается и от этого рабочая смесь обогащается. Ну а при выкручивании винта качества, подача воздуха по каналу увеличивается и от этого рабочая смесь обедняется. Обычно оптимальное соотношение воздуха выставляется ещё на заводе соответствующим количеством оборотов этого винта (обычно 1,5) которые нужно считать при регулировке ( но желательно уточнить в мануале своего мотоцикла количество оборотов винта).
Регулировка холостого хода карбюратора.
На большинстве карбюраторов регулировка холостого хода одинаковая, так как имеются те же винты качества и винт упора золотника (количества). Поэтому я не буду описывать разные карбюраторы, принцип регулировки у большинства одинаковый, только следует перед регулировкой немного прогреть двигатель.
Так же желательно перед регулировкой посчитать обороты винтов на вашем карбюраторе и свериться с рекомендуемыми заводом изготовителем, и выставить винты, считая обороты (как рекомендует завод). Так будет легче отрегулировать карбюратор, даже если у вас не родной воздушный фильтр.
При регулировке сначала винтом упором золотника (некоторые называют его винт количества смеси) устанавливаем минимально устойчивые обороты двигателя, выкручивая этот винт. Для обкатанного и прогретого двигателя это примерно 600 — 1000 оборотов в минуту (смотрим по тахометру).
Далее вращаем винт качества, ищем положение, при котором обороты двигателя будут максимальными. Делаем это очень медленно вращая винт качества, то есть повернув винт примерно на 1/4 часть оборота винта, немного ждём, пока частота вращения коленвала стабилизируется. Здесь следует учесть, что отворачивание винта качества на большинстве карбюраторов более чем на два оборота неэффективно, то есть дальнейшее откручивание винта бесполезно, и дальнейшего обеднения смеси происходить не будет.
После того, как выставлено положение винта при максимальных оборотах, винт количества (винт упора заслонки) немного откручиваем, опуская дроссельную заслонку и снижая обороты до ранее установленных минимальных.
После такой регулировки полезно проверить работу карбюратора. Для этого резко даём газ (но не очень резко, если у вас нет в карбюраторе ускорительного насоса) и если двигатель захлёбывается и стреляет в карбюраторах (обратные вспышки), то винт качества немного закручиваем (примерно на 1/4 оборота), обогащая смесь и опять пробуем дать газ.
Делаем всё по чуть чуть, чтобы не слишком обогатить смесь, при этом полезно смотреть на выхлопные газы, они не должны быть чёрного цвета. Если идёт чёрных дым, значит вы переобогатили смесь, и теперь нужно винт качества немного выкрутить, чтобы добавить больше воздуха и немного обеднить смесь.
Переходная система (переходной режим).
На современных карбюраторах с системой холостого хода связана дополнительная переходная система. Без этой системы, при большом подъёме дроссельной заслонки будет проявляться провал в работе двигателя, так как система уже не обеспечивает нужного качества смеси, и рабочая смесь слишком обеднена. А главная дозирующая система ещё не включается в работу.
Чтобы избежать провала в работе, на многих современных карбюраторах предусмотренна дополнительная система, которая имеет дополнительные топливный и воздушный жиклеры. Причём воздух для дополнительной системы забирается через общий воздушный канал. Далее поток воздуха раздваивается, часть воздуха идёт в систему холостого хода, а остальной воздух через воздушный жиклер идёт к смесителю дополнительной системы. Отверстие смесителя расположено не сзади дроссельной заслонки, а под ней, немного сзади от иглы.
Ускорительный насос.
На большинстве современных карбюраторов (даже на скутерах — мопедах) в карбюраторе устанавливают ускорительный насос. Он служит для кратковременного обогащения горючей смеси при резкой подаче газа (при резком открытии дроссельной заслонки). Это существенно улучшает приёмистость (динамику разгона) мотоцикла.
Он состоит из колодца (см. рисунок 4), поршня 26 со штоком (на некоторых моделях вместо поршня установлена резиновая мембрана), так же состоит из обратного 25 и нагнетательного 28 клапанов, жиклера 27 и механической тяги (привода). При резкой подаче газа и открытии дроссельной заслонки 9, под действием рычага 19, тяги и планки 15, поршень 26 в колодце быстро двигается вниз.
При этом в колодце резко возрастает давление топлива, при этом обратный клапан закрывается, а нагнетательный открывается, и порция бензина через жиклер распылителя 27 впрыскивается в смесительную камеру (диффузор) и этим обогащает рабочую смесь.
А при плавной подаче газа и плавном открытии дроссельной заслонки, обратный клапан остаётся открытым, и часть топлива из колодца через этот клапан вытесняется обратно в поплавковую камеру. Кроме поршневого привода ускорительного насоса, на многих карбюраторах применяют так же насос диафрагменного типа с приводом от кулачка оси дроссельной заслонки.
Основные неисправности карбюратора и системы питания.
Обогащение рабочей смеси.
При умеренном обогащении рабочей смеси, как видно из таблице слева, мощность двигателя возрастает, а при дальнейшем обогащении начинает уменьшаться по вполне понятной причине — для сгорания всей порции бензина не хватает воздуха. Число оборотов коленчатого вала двигателя в этом случае медленно возрастает, вспышки в цилиндрах происходят с перерывами.
Вследствие неполного сгорания из глушителя выходит чёрный дым: на поршне, головке цилиндра и свечах зажигания быстро отлагается нагар, нарушающий нормальную работу двигателя. У свечи зажигания нижняя часть изолятора быстро покрывается копотью и свеча через несколько минут работы двигателя выходит из строя.
Несгоревшее топливо смывает смазку со стенок цилиндра и разжижает масло в картере. При ещё большем недостатке воздуха рабочая смесь в цилиндре не воспламеняется и вполне исправный двигатель перестаёт работать. Чтобы удалить лишний бензин из цилиндра, двигатель продувают, т.е. коленчатый вал медленно прокручивают пусковой педалью при полностью открытом дроссельном золотнике.
Переобогащение смеси возникает вследствие сильного загрязнения воздухоочистителя и переполнения поплавковой камеры бензином, а также из-за неправильной сборки и регулировки карбюратора.
Для очистки воздухоочиститель старого типа 2-3 раза прополаскивают в керосине (бумажный фильтрующий элемент нового типа просто заменяется новым). После очистки воздухоочиститель погружают в автол и затем энергично встряхивают, чтобы удалить излишки масла.
Причины переполнения поплавковой камеры бензином следующие: попадание сора или воды под конус запорной иглы, износ самого конуса (его можно притереть, а если конус обрезинен, то заменить иглу новой) проникновение бензина внутрь поплавка, соскакивание пружинного замка с запорной иглы, скопление сора в нижней направляющей для запорной иглы.
Нормальную работу запорной иглы часто можно восстановить путём лёгких постукиваний по корпусу поплавковой камеры кусочком дерева. При сильном ударе по корпусу из цинкового сплава, из которого изготовлены карбюраторы, карбюратор может расколоться.
От постукивания игла плотнее установится в гнездо, а дальнейшем вследствие вибрации двигателя и омывания бензином конус иглы и её гнездо освободятся от сора. Если постукивание не поможет, отвёртывают крышку поплавковой камеры, вынимают из поплавка иглу и, удалив сор, пальцами вращают иглу в обе стороны, прижимая к гнезду.
Если игла прочная и короткая, её можно » прибить» к гнезду. В этом случае, вставив иглу в гнездо, легко ударяют по её торцу. Вследствие этого герметичность запорной иглы восстанавливается. Но лучше всё таки аккуратно притереть иглу к своему седлу с помощью мелкой притирочной пасты.
Ну и основные неисправности любого карбюратора — это износ подвижных частей. Например износ конусной иглы поплавка и от этого негерметичность и недержание топлива устраняется притиркой конуса иглы к седлу с помощью пасты для притирки клапанов четырёхтактного двигателя и после этого пастой ГОИ. Кто не хочет заморачиваться с притиркой, или у кого игла с обрезиненным конусом (как на новых карбюраторах), то следует просто купить новую иглу и заменить её.
Если же изношена дроссельная заслонка и она болтается в своём колодце, то просто заменяем заслонку новой, которая продаётся в большинстве ремкомплектов для карбюратора (фото слева). Кстати в ремкомплекте имеется ещё и игла, и много других полезных и изнашиваемых деталей.
Но следует учесть, что кроме заслонки может износиться ещё и её колодец, и даже новая заслонка может болтаться в колодце карбюратора. В таком случае следует нарастить диаметр (или толщину её стенок, если заслонка плоская) заслонки больше чем у новой, с помощью специального состава.
Обеднение рабочей смеси.
Несколько обеднив смесь, можно добиться минимального расхода топлива без ощутимого уменьшения мощности. При сильном обеднении рабочей смеси, расход топлива увеличивается, двигатель заметно хуже тянет, температура повышается, происходят вспышки в карбюраторе( движок чихает).
Объясняются эти явления замедленным горением бедной рабочей смеси, длящимися во время тактов рабочего хода и выпуска. В случаях, когда горение продолжается до начала впуска, свежая горючая смесь воспламеняется от соприкосновения с горящей в цилиндре рабочей смесью.При этом горение происходит на всём пути от цилиндра до карбюратора, вызывая обратные вспышки в карбюраторе.
Обеднение рабочей смеси происходит вследствие попадания в топливо воды и засорения воздушного отверстия пробки бензобака, бензокраника и отстойника, бензопровода, поплавковой камеры и канала, ведущего от неё к жиклёру, от засорения самого жиклера, а также от неправильной регулировки карбюратора (винт качества слишком выкручен).
Для быстрого определения места скопления грязи (соринки), следует надавить кнопку утопителя поплавка. Если поплавок всплывает, то засорение произошло между поплавковой камерой и жиклером, или засорился сам жиклер.
Если поплавок прощупать кнопкой не удаётся (он не всплывает), то засорение произошло между поплавковой камерой и бензобаком, или в пробке бензобака засорилось отверстие (от этого создаётся вакуум в баке и бензин не поступает). Засорение устраняют продувкой и чисткой.
Намного реже, но всё же бывает обеднение смеси ещё от того, что игла выпадает из стопора дроссельной заслонки, и перекрывает поступление бензина из главного топливного жиклера.
Обеднение ещё может быть когда через неплотности в соединении карбюратора и цилиндра (головки) проникает воздух ( обычно при этом обороты увеличиваются), или через неплотности картера или сальника коленвала двухтактного двигателя.
Ну и на последок ещё несколько советов новичкам.
Помните, что заводские регулировки с помощью считывания количества оборотов винтов качества и количества действуют только при заводском воздушном фильтре. Если вы заменили воздушный фильтр не родным фильтром, или просто долго его не меняете на новый (он забит пылью), то выставив винты качества и количества по заводу, вы не добьётесь нормальной настройки карбюратора.
Так как каждый воздушный фильтр имеет свою пропускную способность воздуха, и при установке не родного фильтра, следует производить регулировку состава рабочей смеси по новой. И бывает, что при не родном воздушном фильтре регулировок винтов не хватает и приходится обеднять или обогащать состав смеси с помощью последнего способа — изменения уровня топлива в поплавковой камере.
Это достигается подгибанием язычка упора поплавка (на старых поплавках для изменения уровня топлива имелись канавки и защёлка) При уменьшении уровня топлива в поплавковой камере смесь обедняется, а при повышении уровня топлива смесь обогащается. При этом следует помнить, что главным индикатором правильной регулировки является цвет электродов и центрального изолятора свечи зажигания.
Центральный изолятор свечи должен быть коричневатого (тёмно-кирпичного) цвета, если он чёрный, то следует обеднить смесь, а если белый или светло-коричневый, то следует немного обогатить смесь.
Определить бедная или богатая смесь можно и при работе мотора: если при подаче газа двигатель стреляет (чихает) в карбюраторах, то рабочая смесь бедная и её нужно немного обогатить.
Если при подаче газа стреляет в глушителе или выходит чёрный дым, то смесь слишком богатая и её нужно обеднить.
Ещё обогатить можно смесь с помощью перестановки иглы вверх в дроссельной заслонке. А при перестановке иглы вниз, смесь обедняется и ухудшается приёмистость (динамика разгона), но при этом уменьшается расход топлива.
Если расход топлива нормальный (как в мануале мотора) и мотоциклист удовлетворён динамикой разгона мотоцикла, то нет смысла менять положение иглы относительно дроссельной заслонки.
Ещё следует учесть, что при чрезмерной перестановке иглы вниз для уменьшения расхода бензина, может произойти обратное явление — наоборот увеличение расхода бензина. Это происходит от того, что при ухудшении динамики разгона (приёмистости), время движения на пониженных передачах (которое необходимо для разгона мотоцикла) перед переходом на повышенную передачу — увеличивается.
А как известно, на пониженных передачах расход бензина всегда больше, и поэтому слишком опустив иглу вниз, можно только напрасно понизить ускорение мотоцикла, не добившись снижения расхода и даже немного увеличив расход бензина.
И наоборот, немного приподняв иглу вверх и немного обогатив смесь, можно ощутимо улучшить тяговые и динамические свойства мотоцикла, при этом не вызывая увеличения топлива, так как перед переключением на повышенные передачи, байк будет быстрее набирать скорость.
Опускать иглу желательно последовательно на 1-2 проточки, если свеча зажигания покрывается копотью при работе мотора. А поднять иглу на 1-2 позиции рекомендуется, если при плавном увеличении скорости байка, возникают обратные вспышки в карбюраторе или если в моторе появляются детонационные стуки.
Вод вроде бы и всё, что я хотел написать о карбюраторах для мотоцикла, и надёюсь эта статья пригодится начинающим мотоциклистам, успехов всем.