Для чего предназначен диффузор в карбюраторе

15

Карбюраторы мотоциклетного типа. Диффузор и дроссельная заслонка

Здравствуйте, уважаемые читатели. Настало время публикации очередной части статьи про карбюраторы малолитражных двигателей.

Сегодня рассмотрим особенности конструкций диффузора и дроссельной заслонки.

Большинство карбюраторов мотоциклетного типа имеют в своей основе диффузор переменного сечения и дозирующую иглу. Управление сечением диффузора осуществляется с помощью дроссельной заслонки цилиндрической или плоской формы. Дроссельная заслонка скомпонована с дозирующей иглой. Получается, что регулирование подачи топлива осуществляется одновременно с изменением сечения диффузора. Подробнее об управлении сечением рассказано в этой публикации.

Пропускная способность диффузора

Диффузор — один из основных элементов карбюратора. К определяющим параметрам диффузора относится его диаметр. Выбор диаметра строго зависит от требований, предъявляемых к двигателю. Численные значения диаметра диффузора и других важных параметров изначально определяют исходя из инженерной практики и опыта проектирования различных мотоциклов и двигателей к ним. Окончательный подбор диаметра осуществляется при испытаниях на двигателе.

К примеру, малокубатурные двухтактные двигатели, применяемые на мопедах и скутерах, оснащаются карбюраторами с диаметром диффузора от 12 до 14 мм. На 125-кубовых спортивных двигателях используются диффузоры с диаметром от 36 до 40 мм. На гоночных двигателях с золотниковым газораспределением можно встретить карбюраторы с еще большим диффузором. Такая тенденция связана с тем, что диаметр диффузора определяет максимальную пропускную способность главного воздушного канала, т.е. — максимальное наполнение цилиндра. Чем бóльшую мощность предполагается развить, тем больше должен быть диффузор, так как он будет оказывать меньшее сопротивление потоку смеси.

Однако большой диаметр диффузора делает двигатель менее приемистым, так как ухудшает распыление топлива в режимах малых и средних нагрузок. Для двигателей, работающих в широком диапазоне оборотов, приемистость важнее максимальной мощности. В таком случае применяются карбюраторы с диффузором небольшого сечения, что позволяет улучшить истечение топлива за счет большего разрежения.

Чтобы увеличить пропускную способность, не меняя диаметр диффузора, применяют специальные вставки для исключения ступенчатого изменения сечения на пути потока воздуха, снижая тем самым паразитные завихрения.

Форма диффузора

После определения площади сечения необходимо определить форму, которой будет ограничена эта площадь.

Для спортивных и других высокопроизводительных двигателей, у которых первостепенен режим максимальной мощности, предпочтительна круглая форма. Круг — это фигура с наименьшим периметром среди прочих фигур одинаковой площади, поэтому стенки диффузора круглой формы оказывают наименьшее сопротивление воздушному потоку.

На двигателях, где важно плавное управление мощностью, применяются карбюраторы с овальным сечением диффузора. Встречаются и более сложные формы, например, форма «щита», как прозвали ее инженеры Dellorto — дальнейшая эволюция овальной формы.

Формы диффузоров: a — овальная форма, b — форма «щита»

Как уже было упомянуто, при малом диаметре диффузора двигатель обладает лучшей приемистостью за счет поддержания высокой скорости воздушного потока в карбюраторе. При небольших подъемах дроссельной заслонки овальный профиль образует меньшее сечение. В этом случае карбюратор работает так, как будто имеет диффузор меньше, чем есть на самом деле. У карбюраторов в форме щита на малых подъемах площадь сечения еще меньше в сравнении с просто овальной. Это делает двигатель еще более отзывчивым на изменение положения ручки газа, что бывает очень важно для некоторых моторов с автоматической трансмиссией.

Сложная форма диффузора позволяет улучшить качество смеси на неустановившихся режимах, не ухудшая наполнение цилиндра при полностью открытом дросселе, так как на полном подъеме площадь увеличивается до рассчитанной на режим максимальной мощности. Помимо этого, сложная форма диффузора позволяет расширить диапазон рабочих оборотов и делает управление мощностью более прогнозируемым для водителя.

Таким образом, можно утверждать, что наполняемость цилиндра в основном определяется диаметром диффузора и формой его сечения (как в поперечной, так и в продольной плоскости). Также на наполняемость влияет форма входного устройства карбюратора и геометрические параметры смесительной камеры.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка является регулирующим элементом карбюратора, соединенным с органом управления газом посредством гибкой связи. Она регулирует проходное сечение диффузора, перемещаясь перпендикулярно к оси главного воздушного канала. Во многих моделях карбюраторов дроссельная заслонка представляет из себя цилиндр, перемещающийся на скользящей посадке внутри корпуса карбюратора.

Даже в карбюраторах с постоянным разрежением (в литературе встречается термин — с постоянной скоростью потока), в которых дроссельная заслонка совершает вращательные движения, есть клапан, регулирующий сечение путем перпендикулярного перемещения к оси диффузора. Конструкция и принцип работы подобных карбюраторов будет рассмотрен позже, так как их особенности заслуживают отдельного раздела.

Дроссельные заслонки классифицируются по форме на цилиндрические и плоские (еще их называют шиберные — Термин является уместным, так как в соответствии с ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» шиберная задвижка определяется как «параллельная задвижка, у которой запирающий элемент выполнен в виде пластины»). На рисунке ниже представлено сравнение размеров круглой и плоской заслонок. Плоская дроссельная заслонка создает меньше паразитных завихрений под собой за счет сокращения длины диффузора.

Общий вид круглой и плоской дроссельной заслонок. Цветом выделены направляющие отверстия для дозирующих игл по центру заслонок.

На следующем рисунке демонстрируется разница в длинах главных воздушных каналов при применении круглой и плоской заслонки. Видно, что у карбюратора с плоской дроссельной заслонкой канал короче, значит сопротивление потоку воздуха оказывается меньшее.

Сравнение длин главных воздушных каналов при цилиндрической и плоской заслонках

Диффузоры современных карбюраторов тщательно прорабатываются для уменьшения паразитных завихрений в местах сопряжения дроссельной заслонки с корпусом карбюратора. Например, на рисунке ниже под буквой a изображен карбюратор Dellorto серии VHSD (Например, обозначение PH в серии карбюраторов Dellorto расшифровывается как P (Piston) — цилиндрическая дроссельная заслонка, H (Horisontal) — горизонтальная ориентация продольной оси главного воздушного канала. Буква V (Valve) в названии других линеек (например VHSD) обозначает наличие плоской дроссельной заслонки), в диффузоре которого видны два тонких направляющих паза по которым, как гильотина, перемещается дроссельная заслонка.

А на рисунке под буквой b демонстрируется дроссельная заслонка карбюратора серии VHSB, установленная в специальный «стаканчик», который служит направляющей для ее перемещения. Заслонка в сборе со стаканчиком устанавливается в цилиндрическое посадочное место корпуса карбюратора.

a — направляющие для перемещения дроссельной заслонки, b — стаканчик-направляющая для дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка карбюраторов с дозирующей иглой как плоская, так и цилиндрическая имеет скос, который влияет на смесеобразование при малых подъемах дросселя. Заслонка с небольшим скосом обогащает смесь вплоть до 1/4 подъема дросселя, но, если смесь слишком богатая, можно взять заслонку с большим скосом. Следует иметь в виду, что даже небольшое изменение этого регулировочного параметра может существенно сказаться на смесеобразовании.

Дроссельные заслонки с различным скосом

Паразитные эффекты

В карбюраторах четырехтактных двигателей может наблюдаться эффект залипания дроссельной заслонки в закрытом состоянии из-за очень сильного прижимного действия низкого давления во впускном тракте. Для уменьшения этого эффекта, а также предотвращения быстрого износа, приводящего к паразитному подсосу воздуха, поверхность покрывается хромом для увеличения твердости и гладкости (рисунок ниже под буквой a).

Этот же эффект вынуждает применять весьма жесткие возвратные пружины для обеспечения закрытия дроссельной заслонки. Однако, поскольку жесткость пружины определяет усилие на ручке газа со стороны водителя, следует стремиться к минимизации трения между заслонкой и корпусом. Например, на рисунке ниже под буквой b представлена хромированная дроссельная заслонка с возвратной пружиной спортивного карбюратора линейки VHSD. Видно, что применена пружина весьма скромных размеров, но ее усилия вполне достаточно для закрытия дросселя, так как хромовое покрытие заслонки существенно снижает трение о корпус.

a — хромированные дроссельные заслонки, b — дроссельная заслонка с возвратной пружиной

Ранее мы отмечали преимущества плоской дроссельной заслонки, но и она не лишена недостатков. Плоская дроссельная заслонка вносит трудности при размещении переходного отверстия системы холостого хода. Это отверстие (отверстия) необходимо для подачи топлива в момент, когда отверстие малых оборотов холостого хода уже не может подавать требуемое количество топлива, а главная дозирующая система еще не включилась в работу. В технологическом цикле изготовления карбюратора эти отверстия сверлят после обработки главного топливного колодца и, для должного функционирования, располагают чуть дальше кромки дроссельной заслонки. При плоском дросселе отверстия располагаются очень близко к распылителю, что усложняет компоновку. Но, несмотря на это, карбюраторы с плоским дросселем являются наиболее совершенными в своей конструкции.

Как размер диффузора влияет на работу двигателя?

Эта фраза демонстрирует общее неправильное понимание конструкции и принципа работы диффузора в карбюраторе.

Все обычные карбюраторы работают на принципе Вентури для поставки пропорционального потока топлива относительно к потоку воздуха. Эта пропорциональность и обеспечивает возможность работы карбюратора.

Диффузор (или вентури) является частью карбюратора, в которой поперечное сечение проходного отверстия карбюратора уменьшается, сходит на конус. Когда поток воздуха входит в границы вентури, он ускоряется, а принцип Бернулли утверждает, что при увеличении скорости потока газа, давление в потоке снижается. Следовательно, вентури обеспечивает область низкого давления, где давление падает с увеличением скорости потока воздуха. Область низкого давления в вентури высасывает топливо прямо в проходное отверстие карбюратора. Такая система будет обеспечивать больший поток топлива, по мере того как скорость воздушного потока через вентури, и следовательно разность давления, будет увеличиваться.

Целью использования вентури является увеличение разности давления для всасывания топлива и его эффективного распыления.

Чем меньше проходное отверстие вентури, тем больше этот эффект, но небольшое проходное отверстие сдерживает поток воздуха на высоких оборотах двигателя. Большое проходное отверстие обеспечит большую мощность на высоких оборотах двигателя, но за счет крутящего момента на низких оборотах.

Небольшой размер диффузора (вентури) обычно рекомендуется для получения высокого крутящего момента, так как небольшое проходное отверстие вентури поддерживает высокую скорость потока воздуха и обеспечивает хорошее распыление топлива.

Если вы хотите расширить полосу мощности, сохранив крутящий момент на низких оборотах и расширив полосу мощности в область высоких оборотов, вы можете выбрать большее проходное отверстие диффузора.

Размер диффузора влияет на отклик двигателя и пиковую мощность.

Приведем некоторые простые правила:

· Большое поперечное сечение диффузора увеличивает отклик на газ.

· Большое поперечное сечение диффузора увеличивает крутящий момент на высоких оборотах.

· Небольшое поперечное сечение диффузора снижает отклик на газ.

· Небольшое поперечное сечение диффузора увеличивает крутящий момент на низких оборотах.

Примечание: «оптимальное» поперечное сечение диффузора также зависит от мощности двигателя.

При езде по пыльной, скользкой трассе, большой диффузор, который обеспечивает меньшую мощность на низких оборотах, может быть идеальным решением для сохранения стабильности автомодели на выходе из поворотов.

И, наоборот, на трассе с высоким сцеплением, небольшой диффузор, который обеспечивает большую мощность на низких оборотах, будет способствовать резкому ускорению на выходе из поворотов.

Диффузоры карбюратора Солекс

Диффузоры карбюратора Солекс представляет собой сужения в главных каналах (патрубках) обеих камер карбюратора.
За счет этого сужения повышается скорость прохождения воздуха через патрубки смесительных камер и создается т. н. разрежение (давление ниже атмосферного), которое заставляет топливо вытекать из каналов и жиклеров карбюратора.

Имеется по два диффузора в каждой камере карбюратора – большие и малые. Большие диффузоры выполнены литьем при изготовлении карбюратора и составляют с ним одно целое. Малые диффузоры съемные, с каналами распылителелей главных дозирующих систем (ГДС).

Сечения диффузоров карбюратора подбираются с таким расчетом чтобы обеспечить баланс между двумя взаимоисключающими параметрами в его работе: чем выше площадь диффузоров, тем больше мощность двигателя, но чем больше диффузор тем хуже качество распыливания топливной смеси. Поэтому карбюраторы Солекс двухкамерные, с последовательным включением камер (на мощностных режимах работают обе камеры и соответственно оба диффузора).

Малые и большие диффузоры карбюратора Солекс 21083

Ниже приведена таблица с данными по большим и малым диффузорам карбюраторов Солекс. Информация может быть использована при ремонте, настройке, тюнинге карбюратора Солекс.

Диффузоры карбюратора Солекс

Устройство малых диффузоров карбюратора Солекс

Малые диффузоры карбюратора Солекс

На малых диффузорах карбюратора Солекс можно встретить выбитую цифру — маркировку. На сайте производителя (ДААЗ) в разделе вопросов и ответов имелось пояснение касающееся этой маркировки малых диффузоров. Цитата:

«Вопрос:(15/08/11)
Часто можно встретить малые диффузоры на Солекс, с разными выбитыми на них цифрами. При этом внешне они абсолютно одинаковы. Выложите, пожалуйста, на сайте в «вопросах и ответах» маркировку малых диффузоров Солекса 21081-21083 и что она означает?
Ответ:
Цифры на малых диффузорах карбюраторов «Солекс» означают номер прессформы и номер гнезда прессформы. Диффузоры одинаковые и взаимозаменяемые.»

Большие диффузоры карбюратора Солекс

На каждом большом диффузоре указана маркировка. Она видна после снятия малых диффузоров.

Большие диффузоры карбюратора Солекс с маркировкой (крышка карбюратора, малые диффузоры и распылитель для наглядности сняты)

Примечания и дополнения

— Изменяя величину диффузоров можно изменить параметры работы двигателя автомобиля. Например, в сторону увеличения мощности на высоких скоростях. Подробнее статья на сайте: «Тюнинг карбюратора: доработка диффузоров».

Для чего используется диффузор в карбюраторе?

По законам физики — чем быстрее движется воздух, тем больше жидкости он может подхватить. Именно эту роль в карбюраторе выполняет диффузор — специальная камера, сужающаяся возле отверстия, ведущего в поплавковую камеру. Когда воздух попадает в самую узкую часть диффузора, он набирает скорость и создает разрежение возле топливного отверстия, которое высасывает топливо из камеры, смешивает его с воздухом, создавая горючую смесь. В таком виде готовая горючая смесь поступает в цилиндре, где и происходит ее сгорание при высоком давлении.
/>