Устройство системы питания автомобиля
Простейший карбюратор
Процесс приготовления горючей смеси из мелко распыленного топлива и воздуха, происходящий вне цилиндров, называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит приготовление горючей смеси определенного состава в зависимости от режима работы двигателя, называется карбюратором.
Простейший карбюратор состоит из воздушного патрубка, поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном, смесительной камеры, диффузора, главного дозирующего устройства — распылителя и топливного жиклера, дроссельной заслонки.
Поплавковая камера служит для поддержания постоянного уровня топлива у распылителя (1,5—2 мм).
В смесительной камере происходит смешивание паров топлива с воздухом, образуется топливовоздушная смесь.
Распылитель (тонкая трубка) служит для подачи топлива в центр смесительной камеры.
Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует количество топлива, проходящего к распылителю.
Впускная система карбюраторного двигателя
1 — трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; 3 — диффузор; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — игольчатый клапан.
Диффузор (короткий патрубок, суженный внутри) увеличивает скорость воздушного потока в центре смесительной камеры, чем достигается увеличение разряжения у носика распылителя.
Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, уменьшая или увеличивая проходное сечение смесительной камеры.
Простейший карбюратор работает следующим образом. При такте впуска, из-за создаваемого поршнем разрежения, воздух через воздушный патрубок поступает в диффузор. В диффузоре скорость воздуха, а следовательно, и разряжение увеличиваются. Под действием перепада давлений между поплавковой камерой и диффузором топливо через жиклер распылителя поступает в диффузор, подхватывается потоком воздуха, распыляется и испаряется, образуя топливовоздушную смесь. Из смесительной камеры горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя. По мере открытия дроссельной заслонки скорость потока воздуха и разряжение в диффузоре возрастают, что увеличивает расход топлива. Однако необходимого повышения расхода топлива не происходит, горючая смесь обогащается. При работе двигателя на различных режимах простейший карбюратор не может обеспечить горючую смесь постоянного состава.
Источник
Valentinych.ru
Интеллектуальная лаборатория Валентиныча
Самодельный радиокарбюратор
Данный материал предназначен для личного использования моделистами-самодельщиками.
Любое копирование или дальнейшее распространение этого материала, полностью или частично, должно быть согласованно с автором.
Использование материала или его частей в коммерческих целях недопустимо, и будет являться нарушением авторских прав.
В статье «А вместо сердца — пламенный мотор» на этом сайте я описал некоторые особенности предложенной мной системы питания модельных ДВС. Как показали натурные испытания нескольких изготовленных экземпляров карбюратора, разделение системы питания на два топливных потока — систему ХХ и систему среднего-полного газа, дает прекрасные результаты, позволяющие существенно улучшить и стабилизировать переходные режимы двигателя и его динамику.
Мой карбюратор в сборе и «по частям»
Ниже кратко описаны основные конструктивные особенности подобного самодельного карбюратора, и приведены эскизные чертежи трех его вариантов — для двигателей объемом 3.5-6.5, 6.5-10 и 10-25 см куб. В ходе испытаний большего карбюратора (с воздушным диффузором диаметром 10 мм), который изначально рассчитывался на двигатели объемом 10 см куб., оказалось, что он вполне обеспечивает устойчивую работу даже 17-ти и 23-х кубовых двигателей, с сохранением прекрасной динамики и устойчивости работы на всех режимах. При этом, снижение максимальных оборотов у больших моторов было очень не значительным, что говорит о правильном подходе к решению поставленной задачи.
Все три варианта карбюраторов построены по единой топливной схеме, содержат одинаковое количество деталей, и кроме размеров, практически ничем не отличаются друг от друга. Только у самого маленького карбюратора, в порядке эксперимента, фиксирующий винт поворотного золотника выполнен несколько иначе — заменен на фиксирующую шпильку. На мой взгляд, это позволило снизить удельное давление на стенки фиксирующей канавки поворотного золотника, что в свою очередь, должно положительно сказаться на ресурсе этой поворотной детали.
Два самодельных радиокарбюратора. Слева — мой цельнометаллический, справа — «прозрачный» карбюратор А.И. Гурина из Екатеринбурга
Далее будет описана технология изготовления большого карбюратора, предназначенного для эксплуатации на двигателях с рабочим объемом 10-25 см куб. В необходимых местах будут даваться пояснения, касающиеся и двух других вариантов устройства. Все чертежи (точнее — рабочие эскизы) карбюраторов выполнены в программе AutoCAD. К сожалению, в силу нехватки у меня свободного времени (а порой — и чертежного опыта), эскизы не отвечают всем требованиям ЕСКД — не везде проставлены размеры и допуски, не всегда корректно обозначены размеры цилиндрических и круглых деталей и отверстий, не указаны материалы, из которых изготовлена та или иная деталь карбюратора, но это, как мне кажется, не помешает разобраться в конструкции и принципе работы карбюратора, и при желании, повторить его самостоятельно. В ходе описания я постараюсь восполнить недостающую информацию, и дать соответствующие пояснения.
Конструктивно карбюратор состоит их двух основных деталей — собственно корпуса (на чертежах показан синим цветом), и поворотного цилиндрического золотника (изображен красным цветом). Обе эти детали первоначально изготавливались из дюралюминия Д16Т, но, как оказалось, для карбюраторов маленьких размеров вполне можно использовать даже твердые пластмассы — моим товарищем из г. Екатеринбурга А.И. Гуриным было изготовлено несколько модификаций подобных карбюраторов из… оргстекла! Подобные конструкции имеют необычный «прозрачный» вид, что не отражается на их работоспособности, но позволяет буквально «на глаз» контролировать их внутреннее состояние даже во время работы мотора. «Прозрачные» карбюраторы эксплуатируются уже около сезона, и зарекомендовали себя весьма неплохо.
Прозрачный красавец из Екатеринбурга рассчитан на работу с моторами 6,5-10 кубиков. На фото хорошо видны все внутренние топливные каналы. В его конструкции применены моя схема топливного питания с раздельными системами ХХ и полного газа. Дополнительно предусмотрена возможность регулировки проходных сечений в режиме среднего газа
Изготовление корпуса карбюратора начинается с фрезеровки прямоугольной заготовки корпуса размером 36х30х23,5 мм. К этой операции следует отнестись очень серьезно, если в вашем распоряжении, в дальнейшем, не будет координатно-расточного станка. В описании я буду исходить из того, что вы располагаете только фрезерным, токарным и сверлильным станками. При фрезеровке заготовки корпуса особо тщательно следует выдержать параллельность и перпендикулярность сторон, некоторые из которых будут использоваться при последующей разметке в качестве базовых.
После того, как заготовка корпуса будет полностью отфрезерована, разметим главные «строительные» оси нашего карбюратора. Прежде всего, это ось поворотного дросселя и ось воздушного канала. Для этого на одной из вертикальных сторон заготовки с размером 36х23,5 мм проведем две перпендикулярные разметочные линии — одну горизонтальную на расстоянии 9,5 мм от нижнего края (предполагаю, что заготовка лежит на разметочной плите на своем широком основании, являющемся при разметке базовым), и вторую, вертикальную, точно по середине заготовки (18 мм от любого ее края). Через точку пересечения этих двух линий и будет проходить геометрическая ось поворотного дросселя. Затем на смежной стороне с размером 30х23,5 мм также проводим горизонтальную линию на высоте 9,5 мм и вертикальную линию точно посередине (15 мм от любого края). Пересечение этих двух линий будет геометрической осью воздушного канала диффузора. Затем размечаем центры топливных каналов на двух боковых и верхней сторонах заготовки, и также центр под фиксирующий винт поворотного дросселя. Разумеется, что проще всего разметку производить с помощью рейсмуса на шлифованной разметочной плите, но, при определенном навыке, эту работу вполне можно выполнить и обыкновенным «колумбиком» с остро заточенными губками.
Аккуратно керним все точки пересечения разметочных линий, и затем рассверливаем заготовку.
Сквозные отверстия главных «строительных» осей сначала сверлим хорошо заточенным сверлом диаметром 3-4 мм, а затем рассверливаем большими сверлами — диаметром 9.8 мм для воздушного канала, и 15,8 мм для канала дроссельной заслонки. Для контроля неплохо будет заранее аналогично разметить и противоположные стороны заготовки — выходное отверстие не должно отклониться от разметки больше, чем на 0,1-0,15 мм, в противном случае всю работу придется начать заново.
Топливные каналы можно рассверливать сразу «в размер». Каналы с резьбой под иглы, питатель холостого хода, топливный штуцер и фиксирующий винт, разумеется, нужно сверлить, начиная с меньшего диаметра. Следует только учесть, что канал, через который подается топливо в карбюратор тоже сквозной — с одной стороны в него вкручивается топливный штуцер, а с другой — игла малого газа. Но рассверливать этот канал под резьбы необходимо с двух сторон, сначала просверлив насквозь тонким сверлом диаметром 1,5 мм. Если у вас нет возможности нарезать резьбу М2 на трех технологических заглушках топливных каналов, можно применить инструмент с бОльшим размеров (до М3), или просто зачеканить отверстия после того, как корпус карбюратора будет полностью изготовлен и тщательно промыт и продут сжатым воздухом. Правда, это не лучший вариант — глухие каналы с поворотами на 90 градусов в дальнейшем будет очень трудно промывать и чистить. Кстати, на чертежах топливные каналы показаны двумя цветами — темно-синим, и светло-синим. Включая разные слои в AutoCAD’е, можно отдельно посмотреть геометрию системы холостого хода и главной дозирующей системы.
После того, как все сверловочные и резьбонарезные работы будут закончены, можно растачивать заготовку карбюратора как изнутри, так и снаружи. Начинаем с расточки воздушного канала. Для этого из латунного прутка точим оправку диаметром 10 мм на длине 35 мм. Для упрощения дальнейшей работы с заготовкой, среднюю часть оправки можно проточить до диаметра 9,5 мм, в итоге на оправке должна получиться канавка шириной 25 мм, оставшиеся с двух сторон «полные» пояски шириной примерно по 5 мм, и будут посадочными местами, на которые при расточке будет плотно садиться заготовка корпуса. Постепенно протачивая оставшиеся пояски оправки, уменьшаем их диаметр. Нужно, чтобы диаметр этих поясков был больше диаметра воздушного канала в заготовке (9,8 мм) примерно на 0,02-0,05 мм. Диаметр пояска, дальнего от патрона станка, протачиваем еще на несколько сотых миллиметра — эта часть заготовки не должна «закусываться» в отверстии заготовки, но при этом и «слабины» быть не должно. Заготовка карбюратора должна очень туго, со значительным усилием, но «от руки», садиться только на один, ближний к патрону, поясок оправки.
Насаживаем на оправку заготовку так, чтобы у патрона оказалась та ее сторона, к которой ближе канал системы холостого хода, и протачиваем торец заготовки, формируя внешнюю образующую воздушной футорки, на длину 8,5 мм до диаметра 19 мм. После этого снимаем заготовку с оправки, и вынимаем саму оправку из патрона — она нам больше не понадобится. Делаем новую технологическую оправку, на этот раз — разрезную, с внутренним диаметром 19 мм. Сначала из дюралюминия вытачиваем кольцо диаметром 25х18,5 мм и толщиной 15 мм. Разрезаем кольцо с одной стороны обыкновенной ножовкой по металлу, и снова устанавливаем его в патрон станка, зажимая не очень сильно, только чтобы кольцо не проворачивалось при расточке. Торцуем и растачиваем кольцо до внутреннего диаметра 19 мм, затем, не вынимая кольца из патрона, «до упора» вставляем в него нашу заготовку карбюратора , и плотно поджимаем этот технологический «бутерброд» в патроне станка. Теперь смело можно протачивать второй торец заготовки (посадочную шейку) на длину 8,5 мм до диаметра посадочного канала вашего мотора, и растачивать внутренний воздушный канал до диаметра 10 мм — соосность входного и выходного отверстий гарантирована.
Обращаю ваше внимание: диаметр 15 мм, указанный на чертеже не является универсальным, у разных моторов он может варьироваться от 14 до 18 мм. Точно также, как может изменяться и длина посадочной шейки карбюратора. При необходимости, вы можете заранее внести изменения в чертежи карбюратора.
После этого, не вынимая заготовку из станка, растачиваем конус внутреннего канала. Угол этого конуса у моего карбюратора — около 10 градусов (на чертеже указано — 6 градусов). Разумеется, это полный угол раскрыва конуса, резцедержатель станка следует поворачивать только на 3 градуса!). При другом диаметре и длине посадочной шейки карбюратора, этот угол также можно изменить от 0 до 10-12 градусов. Затем делается еще одна разрезная технологическая оправка, уже на диаметр 15 мм (или под диаметр посадочной шейки вашего варианта карбюратора), и до диаметра 11 мм растачивается входная часть воздушного канала. После этого растачивается конус воздушной футорки с углом раскрыва примерно 10-12 градусов, затем острым шабером формируется криволинейная воронка футорки (без этой операции вполне можно обойтись). Внутренние поверхности воздушного канала карбюратора тщательно шлифуются и полируются пастой ГОИ, при этом нужно постараться не «завалить» переходные углы между стенками воздушного канала, и посадочного отверстия поворотного дросселя.
В последнюю очередь, разверткой 16 мм разворачивается посадочное отверстие под цилиндрическую поворотную дроссельную заслонку. Здесь абсолютный размер отверстия не очень принципиален — «в размер» подгоняется диаметр самой цилиндрической заслонки, которая должна иметь минусовой допуск относительно отверстия примерно 0,03-0,05 мм. Такой минимальный зазор между этими деталями хорошо заполняется маслом из топливной смеси, что обеспечивает достаточную герметичность, и позволяет обойтись без дополнительных уплотняющих резиновых сальников.
Желающие могут «облагородить» корпус — снять кругом фаски
0.5-1.0 мм, отпескоструить, и даже выгравировать «фирменное» название карбюратора: «ИКар РК-10» и серийный номер (начиная с №0101, предыдущие номера прошу оставить для моих изделий).
Поворотный золотник точится из дюралюминия Д16Т (можно из латуни ЛС-59 — ЛС-62, но деталь из этого металла будет гораздо тяжелее). За одну установку следует проточить собственно цилиндр заслонки (контролируя и подгоняя его диаметр под размер отверстия в корпусе карбюратора с указанным минусовым допуском), и рассверливаются отверстия под топливный питатель (на чертеже изображен розовым цветом), и торцевой винт-заглушку с резьбой М4. Засверливать второй торец поворотной заслонки под винт М4 крепления поворотного кабанчика, следует также в разрезной оправке — иначе можно просто повредить рабочую поверхность дросселя.. На чертеже эта деталь (кабанчик) показана отдельно розовым цветом (в качестве примера, и только одна проекция), т.к. она может иметь самую разнообразную форму и размеры, в зависимости от конструкции двигателя и размеров подкапотного пространства модели. В простейшем случае кабанчик можно сделать из полоски любого металла толщиной 0,8-1,0 мм, шириной 6-8 мм, и длиной 25-30 мм, при необходимости изогнув ее, для придания S-образной (или другой) формы. С одного конца кабанчика сверлится отверстие диаметром 4,2 мм под крепежный винт, а с другой — на расстоянии 4-5 мм друг от друга 2-3 отверстия, диаметром 1,0-1,5 мм для приводной тяги от рулевой машинки. Кстати, конструкция карбюратора позволяет установить кабанчик с любой стороны — в обоих торцах заслонки имеются отверстия с одинаковой резьбой М4. Под головку крепежного винта кабанчика следует обязательно подкладывать разрезную шайбу Гровера.
Теперь осталось выполнить последние операции по изготовлению поворотной заслонки, но они, пожалуй, самые сложные и ответственные.
Во-первых, следует просверлить отверстие воздушного канала диаметром 10 мм, и конусно расточить его на цилиндрической оправке с одной стороны до диаметра выходного отверстия 11 мм (это можно сделать и с помощью конусной развертки подходящего диаметра). Конечно, проще всего «проткнуть» цилиндрическую деталь можно в лекальных тисках на «координатке», но, при аккуратном исполнении, и на обычной сверлилке с помощью призмы эта операция вполне осуществима.
Образующая конуса должна начинаться (или заканчиваться?) посередине воздушного канала дросселя, в том месте, где в воздушный канал выходит трубка топливного питателя. Не будет ничего страшного, если вы «пролетите» по глубине конуса даже на 0,5 мм в ту, или иную сторону, гораздо важнее выдержать диаметр входного воздушного канала 11 мм — он сопрягается с отверстием такого же диаметра в теле самого карбюратора при полностью открытой заслонке.
Теперь сверлим отверстие наклонного топливного канала, по которому топливо подается к питателю. Аккуратно и не сильно зажимаем в лекальных тисах за торцы заготовку дросселя. В воздушный канал вставляем хвостовик сверла (или фрезы) диаметром 10 мм, и с помощью угломера выставляем угол поворота заслонки 50 градусов относительно поверхности губок тисов. Здесь важно не перепутать, в какую сторону поворачивать заслонку — конусная часть воздушного канала должна быть повернута вверх. Плотно фиксируем заслонку, и вынимаем сверло из воздушного канала. В патрон сверлилки зажимаем центровочное сверло диаметром 1 мм, и ориентируем тисы вместе с зажатой в них заготовкой так, чтобы будущее отверстие располагалось точно по центру цилиндрической части заготовки и на расстоянии 5,5 мм от торца, в котором будет располагаться топливный питатель. Допустимая погрешность здесь не должна превышать 0,1-0,2 мм по обеим координатам. Засверливаем отверстие, устанавливаем в патрон сверло диаметром 1,5 мм и сверлим этим сверлом топливный канал, который должен выйти в камеру диаметром 3,2 мм непосредственно перед топливным питателем.
Устанавливаем тисы с заготовкой на стол фрезерного станка, выставляем угол поворота дроссельной заслонки 52 градуса (уже в другую сторону — это обеспечит указанный на чертеже угол наклона фиксирующего паза в 142 градуса), и пальчиковой фрезой диаметром 2 мм прорезаем фиксирующий паз на расстоянии 4,5 мм от противоположного торца заготовки. Честно говоря, я очень скоро отказался от этой операции, и сейчас просто протачиваю 2х-миллиметровую кольцевую канавку на теле поворотной заслонке одновременно с ее изготовлением. Это гораздо технологичнее и не менее функционально — в любом случае, ограничение углов поворота дросселя в ту и другую сторону происходит при помощи рулевой машинки.
Фиксирующий винт поворотного золотника (на чертеже изображен розовым цветом) желательно изготовить из хорошей стали. Его нижняя часть диаметром 2 мм должна быть отполирована, и иметь допуск не хуже -0.05 мм, для того, чтобы исключить даже незначительные осевые перемещения золотника внутри корпуса карбюратора. Аналогичные требования предъявляются и к фиксирующей шпильке маленького карбюратора.
Последняя операция — выполнение поверхностного канала жиклера переменного сечения — самая неоднозначная. Особых технологических сложностей здесь нет, но от качества выполнения этого канала и от его геометрии в значительной степени будет зависеть стабильность переходных режимов работы карбюратора и его приемистость.
К сожалению, невозможно дать универсальные рекомендации по размерам и геометрии этого канала — для каждого типа двигателя канал следует подбирать экспериментально или каким-то образом настраивать. Более того, даже два одинаковых двигателя могут потребовать индивидуальной настройки режимов неполного открытия дросселя. Поэтому очень важно понять принцип работы этого узла карбюратора, и при необходимости самостоятельно довести его «до ума». Подробнее о подборе геометрии этого канала я напишу позже, при описании методики настройки карбюратора.
В случае изготовления корпуса и поворотного золотника из алюминиевых сплавов, для предотвращения образования на этих деталях поверхностного наклепа от вибраций двигателя, крайне необходимо внешнюю цилиндрическую поверхность золотника анодировать, желательно способом твердого анодирования. Описание этого технологического процесса можно найти в любом справочнике по электрогальванике. Не забывайте, что гальванические покрытия могут незначительно изменить размеры детали (до 0,01-0,02 мм, в зависимости от режима покрытия), как в ту, так и в другую сторону.
Карбюратор имеет две регулировочные иглы (на чертеже показаны темно-зеленым и светло-зеленым цветом), малого и большого газа, изготовленные из стали (подойдет любая конструкционная слаболегированная или пружинная сталь, например — «серебрянка»). Я использовал для их изготовления какой-то вал подходящего диаметра от старой оргтехники.
Каждая игла точится на токарном станке «за одну установку», конусная часть шлифуется и полируется. На головке иглы большого газа делается прямая накатка, желательно, максимально грубая — для того, чтобы пальцы не скользили при обслуживании мотора. Как оказалось, при маленьких размерах этой части иглы несколько затруднено, точнее — не очень удобно, обслуживание двигателя на модели. При необходимости, размеры регулировочной головки иглы большого газа можно изменить «под себя», или просто впаять в головку удлинительный Г-образный отрезок проволоки D
0.8 мм, наподобие регулировочных игл наших отечественных компрессионных моторчиков. На головке иглы малого газа накатки нет — там прорезан шлиц под отвертку. Рекомендую резьбу на иглах (и в соответствующих каналах корпуса карбюратора) выполнить с мелким шагом — это увеличит точность и плавность регулировки. На чертеже указана резьба М3х0.3, но не будет ничего страшного, если вы примените стандартный комплект инструмента М3. Перед тем, как нарезать резьбу в корпусе и на самих иглах, желательно изготовить контрольную пару деталей с подобными размерами, и подобрать инструмент, позволяющий изготовить резьбовые детали с минимальными прослаблениями и люфтами, возможно, даже придется использовать только один 1-ый метчик из комплекта. Стальная игла с полной резьбой после нескольких прогонов сама дорежет в дюралевом корпусе плотные резьбовые канавки.
В качестве уплотняющих колец (на чертеже — желтого цвета) обеих игл у меня использованы отрезки черного толстостенного силиконового (?) питающего шланга для калильных моторов, но можно применить резиновые колечки-уплотнители от рабочих клапанов одноразовых газовых зажигалок, внешним диаметром 4.5-5.0 мм. Там применяется отличная резина, которая прекрасно работает в топливной среде. Применение этих уплотнительных колец позволило отказаться от традиционных фиксирующих пружин-трещоток на игле большого газа. Это несколько необычно в эксплуатации (не слышно щелчков при повороте иглы), но очень технологично в изготовлении. При желании, можно самостоятельно оснастить карбюратор подобной трещоткой, к примеру — из стальной пружинистой проволоки D=0.5мм.
Топливный питатель системы полного газа сделан из иглы от медицинской системы для внутривенных инъекций. От иглы подходящего диаметра (у меня — 2,0 мм) отрезается отрезок нужной длины, один конец у него развальцовывается наружу для образования небольшого конуса, исключающего выпадение питателя внутрь воздушного канала карбюратора, а второй конец обрезается под углом 60 градусов. Питатель вклеивается в поворотную заслонку так, чтобы срезанная под углом часть питателя была обращена в сторону двигателя. В качестве клея можно применить обычный циакрин, или автомобильный клей Локтайт (красный). Излишки клея следует удалить, после полимеризации весь дроссель тщательно промыть и продуть сжатым воздухом.
Топливный штуцер проще всего сделать из 3-мм медной или латунной трубки с толщиной стенки0,75 мм, нарезав на ней резьбу М3 с одного конца, и напаяв кольцевой буртик из медной проволоки диаметром 0,5 мм для надежного удержания топливного шланга с другой стороны. Такой импровизированный штуцер можно выгнуть любой нужной формы, а зафиксировать его в требуемом положении обычной гаечкой М3, обязательно с уплотняющей шайбой.
Для исключения подсоса воздуха, все три винта-заглушки вкручиваем в корпус карбюратора на каком-нибудь герметике. Здесь важно не переборщить, чтобы излишки герметика не попали в топливные каналы. На посадочную шейку карбюратора, входящую в тело мотора, стоит надеть уплотняющее резиновое колечко нужного диаметра.
Теперь вернемся к операции по выполнению канала переменного сечения на поверхности поворотного дросселя. Но сначала разберемся, для чего вообще нужен этот канал, и как, в принципе, он должен работать.
В статье «А вместо сердца…» я достаточно подробно описал принципы оптимального смесеобразования. Главное в этом процессе — обеспечить постоянство соотношения топливо/воздух на всех режимах работы двигателя. Очевидно, что любое приращение (как положительное, так и отрицательное) количества всасываемого карбюратором воздуха, должно сопровождаться таким же приращением количества подаваемого в двигатель топлива. Казалось бы, этого можно достичь, добившись жесткого и синхронного соответствия изменений проходных сечений воздушного и топливных потоков. Но это — в тривиальном случае. На практике же, целесообразнее при закрытии дроссельной заслонки чуть обеднять смесь, а при ее открытии — несколько обогащать относительно теоретически оптимального ?=1. Такое регулирование позволит получить большую приемистость двигателя при добавлении газа, и меньшую инерционность при его сбрасывании. Кроме того, очень желательно иметь еще и линейную зависимость оборотов двигателя от угла поворота дроссельной заслонки.
На первый взгляд — ничего сложного. Но это далеко не так.
Давайте сначала рассмотрим только расход воздуха, не принимая во внимание топливо. Расход воздуха, в зависимости от оборотов двигателя зависит нелинейно. В первом приближении эту зависимость можно охарактеризовать как близкую к квадратичной. Следовательно, при линейном движении ручки газа площадь проходного сечения воздушного диффузора должна увеличиваться по квадратичному закону. Но при использовании поворотного дросселя с круглым сечением воздушного канала получается почти линейное изменение площади этого канала от угла поворота дросселя. Только в самом начале открытия дросселя (в диапазоне от 0 до примерно 1/3 хода ручки газа) имеется явно выраженная нелинейность, напоминающая экспоненту. А для того, чтобы мотор эффективно «ходил» за ручкой газа, нужна как раз обратная зависимость! Но здесь, как говорится — «что выросло, то выросло», и с этим придется смириться, а при оптимизации параметров переменного топливного канала (жиклера среднего газа), придется учитывать описанную выше зависимость изменения проходного сечения карбюратора «по воздуху».
Рассмотрим теперь упрощенную модель топливной системы, точнее — только той ее части, которая принимает участие в дозировании топлива на переходных режимах работы двигателя. Для простоты рассуждений будем считать, что топливный канал переменного сечения выполнен не на цилиндрической поверхности поворотного дросселя, а на поверхности плоской пластины, и в любом сечении по своей длине имеет форму равностороннего треугольника. Глубина этого канала (канавки на поверхности нижней пластины), на какой-то длине, линейно изменяется от 0 до
1,2 мм. В самой глубокой точке канавки просверлено вертикальное отверстие диаметром 1,2 мм, по которому топливо подается в трубку питателя (находящуюся у реального карбюратора в воздушном диффузоре). Сверху пластина с канавкой закрыта еще одной пластиной, в которой так же просверлено вертикальное отверстие диаметром 1,2 мм, по которому вниз (к каналу переменного сечения) подается топливо от главного топливного жиклера (иглы большого газа). Верхняя пластина может перемещаться по одной координате так, что подающее отверстие смещается вдоль канавки.
Очевидно, что когда вертикальные каналы, просверленные в обеих пластинах, будут находиться точно один над другим, пропускная способность всей этой системы будет максимальной, а количество подаваемого в питатель топлива будет определяться исключительно настройкой главного топливного жиклера (иглы большого газа). Если же верхнюю пластину несколько сдвинуть вдоль канавки (как это происходит при повороте дроссельной заслонки), то проходное сечение между верхней и нижней пластинами станет меньше (за счет уменьшения глубины канавки в точке сопряжения каналов), и количество подаваемого в питатель топлива уменьшится. Кроме того, несколько увеличится общая длина топливного потока, что тоже в некоторой степени снизит общую пропускную способность системы.
Канавка на поверхности дросселя выполняется в токарном станке, резьбовым резцом. Цилиндрическая заготовка дросселя, после того, как в ней будут просверлены все необходимые отверстия, зажимается в патрон станка с осевым эксцентриситетом
1,0-1,5 мм. Для этого просто под одну из губок патрона подкладывается пластинка необходимой толщины. Заготовку при этом нужно сориентировать в патроне так, чтобы губка с подкладкой оказалась диаметрально противоположно от отверстия, по которому топливо будет подаваться к питателю. Разумеется, необходимо принять меры для того, чтобы не повредить цилиндрическую поверхность дросселя.
После того, как заготовка будет выставлена и слегка зажата в патроне, устанавливаем резец так, чтобы он был точно напротив отверстия топливного канала. На минимальных оборотах шпинделя подводим резец к вращающейся заготовке. В момент касания (оно должно быть непосредственно у отверстия канала), выставляем нониус поперечной подачи резца в «0», а затем углубляем резец еще примерно на 0,9 мм (размер для большого карбюратора). На поверхности дросселя должна образоваться серповидная канавка, охватывающая деталь на 1/2 — 2/3 длины окружности. Наждачной бумагой-нулевкой слегка шлифуем поверхность дросселя в том месте, где работал резец (для удаления возможных заусенцев). Эти операции можно выполнять как до, так и после анодирования поворотного дросселя.
Описанная методика выполнения канала переменного сечения довольно условна, и настраивая карбюратор под конкретный двигатель, скорее всего, придется дополнительно поработать мелким треугольным надфилем, доводя геометрию канала до требуемых параметров, углубляя или расширяя канал вдоль его длины. Поэтому первоначально канавку стоит сделать несколько меньшего сечения по всей ее длине.
Сборка карбюратора не имеет каких-либо особенностей, главное — не применять больших усилий и исключить попадание грязи в каналы карбюратора и между его сопряженными деталями.
Настраивается карбюратор в следующей последовательности:
- двигатель устанавливается винт «средней тяжести», т.е. аэродинамически чуть легче того, с которым планируется его дальнейшая эксплуатация.
- Игла большого газа выкручивается на 3,5-4 оборота.
- Игла малого газа выкручивается на 2,5-3 оборота.
- Двигатель заводится и прогревается на средних, но устойчивых оборотах (регулируем положением дросселя и иглой большого газа).
- Заслонка дросселя закрывается до достижения устойчивых минимальных оборотов, после чего иглой малого газа выводим двигатель на максимально возможные обороты при неподвижной заслонке дросселя. На калильную свечу в это время должно быть подано напряжение.
- Прикрываем еще больше дроссель, снижая обороты, и вновь иглой малого газа пытаемся их увеличить. После достижения максимальных оборотов при прикрытой заслонке, выворачиваем иглу малого газа на
1/8-1/6 оборота, несколько обогащая топливную смесь в режиме малого газа. В итоге двигатель с обычным винтом должен устойчиво держать обороты не выше 2500 об/мин. При работе двигателя с тяжелым маховиком (автомодельный вариант) устойчивые обороты холостого хода могут быть не выше 1500-1800 об/мин.
Правильно настроенный карбюратор позволяет двигателю очень чутко реагировать на ручку газа («ходить за ручкой»), быстро и без провалов менять режим при добавлении газа, также быстро сбавлять обороты и не «заливаться» при закрытии дроссельной заслонки.
Источник