Что такое карбы на мотоцикле
Синхронизация карбюраторов на мотоцикле
Большинство кубатурных мотоциклов имеют несколько цилиндров и, соответственно, несколько карбюраторов – по одному на каждый «горшок». Для правильной работы мотора, особенно при запуске и на холостых, требуется, чтобы они работали синхронно. Для этого существует целая процедура.
Как понять, что пора синхронизировать карбы?
Если вы приобрели новый и хорошо настроенный с завода байк – то делать ничего не потребуется. Важно просто грамотно пройти обкатку, и на много тысяч километров забыть о любых настройках. Но если вы хотите купить мотоцикл б/у, либо если вы уже довольно долго ездите на своем двухколесном транспорте, с процедурой синхронизации карбюраторов придется столкнуться рано или поздно. Первыми показателями, что уже пора, являются следующие:
Все эти симптомы могут указывать и на другие неполадки, в первую очередь – на неправильно отрегулированные или загрязненные карбы. Поэтому прежде, чем делать синхронизацию, необходимо помыть их, продуть, заменить манифольды, почистить воздушный фильтр. И только тогда приступать к синхрону.
Синхронизатор – что это за зверь?
К сожалению, «стандартным» набором байкера (ключами, головками, болгарками) отсинхронизировать карбы невозможно. Все равно придется приобретать специальный инструмент – синхронизатор. Он производится фабрично, и еще на производстве рассчитывается в соответствии с разряжением, соответствующим ему в патрубках при работе мотора на холостых.
Существуют синхронизаторы с механическим и электронным табло. Вторые – намного проще в использовании, поскольку пропадает необходимость следить за несколькими стрелками одновременно.
Стоят такие штуки очень недешево, поэтому многие умельцы делают его собственноручно. Простейший синхронизатор из двадцатикубовых шприцов собирается за пол часа, и работает ничем не хуже покупного.
Алгоритм проведения
Помните, что если вы являетесь обладателем двухцилиндрового оппозитного мотоцикла Урал или Днепр, с отдельными выхлопами для каждого цилиндра, то синхронизацию можно проводить и вовсе на слух.
Синхронизация качества смеси
Вышеописанная методика с использованием синхронизатора позволяет добиться только синхронного количества подаваемой смеси в карбюраторы. На большинстве станций техобслуживания или любительских «гаражных» мастерских процедура синхрона этим и ограничивается. А как быть с качеством? Ведь в один карб может подаваться богатая смесь, в другой – бедная. На одном цилиндре постоянно будут чернеть и заливать свечи, на другом не получится добиться максимальной мощности из-за обедненности.
Для этого существует устройство под названием «газоанализатор». Полная синхронизация и идеальная настройка работы мотора с несколькими горшками будет возможна только с ним. Но найти такой аппарат можно только на станциях ТО. У рядовых авто- и мотолюбителей его обычно нет. Но зато один раз ощутив, насколько идеальной станет работа движка после полноценного синхрона, на меньшее вы уже будете не согласны!
Принцип действия карбюратора
Содержание
Поплавковый механизм [ ]
Для обеспечения бесперебойной работы карбюратору необходима постоянная подача топлива, поддерживаемого на постоянном уровне в резервуаре. Эту функцию исполняет поплавковый механизм, расположенный в поплавковой камере ниже отверстия главного жиклера.
Если вы хотите понять принцип действия поплавкового регулятора уровня, пойдите в туалет и снимите крышку со сливного бачка. Внутри вы обнаружите поплавок, рычаг, соединяющий его с клапаном, и бак, заполненный водой. Откройте слив воды, и уровень воды упадет, а вместе с ним опустится поплавок, За счет этого откроется клапан, и бак начнет заполняться водой до тех пор, пока поднимающийся поплавок снова не закроет клапан. Поплавковый механизм карбюратора выполняет туже самую функцию, поддерживая постоянный уровень топлива.
Дроссель [ ]
Для того, чтобы управлять частотой вращения двигателя, необходимо какое либо устройство для ограничения количества поступающей в двигатель топливовоздушной смеси. В роли такого устройства может выступать круглая пластина, закрепленная в диффузоре на подвижной оси. Если пластину повернуть так, что она перекроет диффузор, воздушный поток остановится, а с ним и двигатель. Если повернуть ось, то пластина (если она находится в соответствующем угловом положении) допускает прохождение воздуха и образует небольшое сужение. Такое устройство называется дроссельной заслонкой мотылькового типа и используется на карбюраторах с постоянным сечением диффузора.
Другой способ ограничения количества поступающего воздуха заключается в применении подвижной дроссельной заслонки (или дросселя), расположенной в вертикальной расточке диффузора. Дроссель может перемещаться по расточке вверх и вниз, эффективно изменяя сечение диффузора так, что поток воздуха через карбюратор частично или полностью перекрывается. Таким образом, изменяется пропускная способность карбюратора. Такое устройство называется дроссельным золотником и применяется на карбюраторах шиберного типа (параграф 4). Комбинация двух вышеописанных устройств используется на карбюраторах постоянного разрежения (параграф 5). Карбюраторы как шиберного типа, так и постоянного разрежения относят к карбюраторам с переменным сечением. Управление дроссельной заслонкой обеспечивается при помощи троса, который связывает дроссельную заслонку или золотник с ручкой газа, расположенной на руле. Возвратная пружина установлена для автоматического закрытия дроссельной заслонки при отпускании ручки газа.
Пусковое устройство (для запуска холодного двигателя)(«подсос») [ ]
Для обеспечения успешного сгорания топливо в поступающей смеси должно быть полностью в испаренном виде. При холодном двигателе топливо конденсируется на его холодных металлических элементах, и, следовательно, оно больше не испаряется, в результате чего двигатель очень трудно запустить.
Чтобы компенсировать это приходится делать поступающую смесь значительно более богатой, чем при нормальной работе. Этого можно достичь тремя способами. Во-первых, вручную нажимая на утопитель поплавка для увеличения количества топлива в поплавковой камере; во-вторых, перекрывая («дросселируя») диффузор, и в-третьих, подавая больше топлива через отдельную пусковую систему («обогатитель»). Обычно все системы называются «подсосом», но, строго говоря, под это определение попадает только вторая система, которая работает за счет перекрытия диффузора.
После запуска двигателя он начинает прогреваться и, в конечном счете, необходимо будет выключить пусковое устройство, чтобы предотвратить переизбыток топлива в смеси, поступающей в двигатель.
Утопитель поплавка [ ]
Заслонка [ ]
Воздушная заслонка на входе диффузора используется для уменьшения поступающего в него воздуха. При прокручивании вала двигателя давление в диффузоре значительно понижается, благодаря этому увеличивается количество топлива в поступающей смеси.
Пусковое устройство [ ]
Современное пусковое устройство
Принцип действия этой системы аналогичен тому, по которому работает заслонка, но в данном случае для обогащения смеси используется отдельная система карбюратора. Рычаг или кнопка чаще всего при помощи троса, но иногда и непосредственно связаны с плунжером, включающим и отключающим пусковое устройство. При открытом пусковом устройстве и прокручивании вала двигателя (с прикрытой дроссельной заслонкой) воздух поступает в канал, минующий диффузор карбюратора, и смешивается с топливом, подающимся через жиклер пускового устройства из поплавковой камеры. Затем топливовоздушная смесь подается в двигатель через канал карбюратора, расположенный за диффузором и дроссельной заслонкой.
Автоматический обогатитель [ ]
Хотя для работы карбюратора автоматический обогатитель не столь существенен, он все больше становится отличительной чертой мопедов и скутеров.
Самое простое устройство, применяемое на некоторых мопедных карбюраторах, представляет собой небольшой кулачок, который отключает пусковое устройство при определенной степени открытия дроссельной заслонки.
На более сложных моделях установлен обогатитель с термочувствительным элементом, но он срабатывает не от температуры двигателя, а от температуры самого пускового устройства, которое снабжено электрическим нагревательным элементом. При холодном пусковом устройстве оно остается открытым, тем самым обогащая смесь. После запуска двигателя к нагревательному элементу пускового устройства начинает поступать ток. Данное устройство может быть оснащено биметаллической пластиной, изгибающейся при нагреве, или камерой, заполненной парафином, расширяющимся при нагреве: они, в свою очередь, воздействуют на плунжер, постепенно закрывая пусковое устройство по мере прогрева двигателя и самого пускового устройства
Система холостого хода [ ]
Резреэ карбюраторе шиберного типа, демонстрирующий работу системы холостого хода
Для работы карбюратора в широком диапазоне частот вращения двигателя одной только главной системы, в которой используется жиклер постоянного размера, будет недостаточно.
При очень низких скоростях вращения разрежения в диффузоре для подачи необходимого количества топлива через жиклер недостаточно; двигатель будет работать с перебоями и в итоге заглохнет. Для того, чтобы компенсировать это, в конструкцию карбюратора включена отдельная система для работы двигателя с низкими частотами вращения (от полного закрытия до 1/8 открытия дроссельной заслонки). Эта система носит название системы холостого хода.
Во многом аналогичным пусковому устройству образом, описанным выше, воздух поступает в обводной канал, минуя диффузор, и перемешивается с топливом, поступающим из поплавковой камеры через жиклер холостого хода. Затем топпивовоздушная смесь поступает в двигатель по каналу карбюратора, расположенному за диффузором и дроссельной заслонкой. Поскольку даже при закрытой дроссельной заслонке всегда существует небольшая щель между дросселем и диффузором, то присутствует небольшой пульверизационный эффект, использующийся для подачи получаемой смеси в двигатель. По мере открытия дроссельной заслонки этот эффект исчезает, и начинают функционировать другие системы.
Срез дросселя(карбюраторы шиберного типа) [ ]
Если нижнюю часть дросселя сделать плоской, то в промежутке между функционированием системы холостого хода и главной системы существовал бы «провал». Для предотвращения этого сторона дросселя, обращенная к воздушному фильтру. обрабатывается под углом, усиливающим пульверизационный эффект между ним и диффузором при частичных (от 1/8 до 1/4) открытиях дросселя,
Переходная система холостого хода (карбюраторы постоянного разрежения и с постоянным сечением диффузора) [ ]
Система переходных отверстий холостого хода керборетора постоянного резрежения
Эта система выполняет те же функции, что и срез на дросселе шиберного карбюратора. В данном случае она дозирует количество топлива от режимов холостого хода до малого открытия дроссельной заслонки. В системе холостого хода есть два дополнительных выходных канала, которые называются переходными, и расположены таким образом, что при закрытии дроссельной заслонки они оказываются перед ее гранью. При небольшой степени открытия дроссельной заслонки ее край по очереди проходит каждый канал, допуская тем самым прохождение воздушного потока, подхватывающего истекающее топливо.
Дозирующая (конусная) игла (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Для обеспечения переменного состава топливовоздушной смеси при открытии дроссельной заслонки от 1/4 до 3/4 в нижней части дроссельного золотника устанавливается конусная игла, которая вдвигается в калиброванное отверстие распылителя внизу диффузора карбюратора. Иногда распылитель размещается заподлицо с диффузором, хотя чаше всего он слегка выступает. Причина, по которой он выполняется выступающим, состоит в том, чтобы создать местный источник завихрений, способствующий рассеиванию и дроблению топлива в воздухе. Главный жиклер, установленный в корпусе распылителя, подобран так, чтобы размер его отверстия соответствовал полному открытию дросселя. При открытии дросселя в пределах от 1 /4 до 3/4, пока игла находится в распылителе, кольцевой зазор между иглой и стенкой распылителя значительно меньше, чем размер отверстия главного жиклера, и, следовательно, функцию управления расходом топлива осуществляют игла и распылитель. По мере того, как дроссельная заслонка открывается, и поднимается игла, кольцевой зазор увеличивается за счет ее конусности, и распылитель пропускает большее количество топлива, таким образом подстраиваясь под увеличение нагрузки.
Главная система [ ]
Карбюратор шиберного типа
Карбюратор постоянного разрежения
На карбюраторах постоянного разрежения и шиберного типа, при открытии дросселя приблизительно от 3/4 до полного открытия кольцевой зазор между иглой и распылителем превышает размер отверстия главного жиклера, и функции управления переходят к главному жиклеру. Ряд карбюраторов, где это оправдано, оснащается двухконтурной главной системой, состоящей из первичной и вторичной главной системы. Первичная главная система задействована с момента подъема золотника или поршня, в то время как управление вторичной главной системой осуществляется при помощи иглы, двигающейся в распылитель, так же, как в главной системе обыкновенного карбюратора. Карбюраторы с постоянным сечением диффузора из-за отсутствия дозирующей иглы часто оснащаются главными системами, число которых насчитывает от двух и более. Существует только несколько карбюраторов постоянного разрежения с двумя главными системами. Иногда дополнительную главную систему получают за счет использования так называемого «эконостата».
Эмульсионная трубка [ ]
На многих (но не но всех) карбюраторах, если тщательно обследовать распылитель, можно увидеть, что в стенке распылителя имеется множество маленьких отверстий. Также можно обратить внимание, что между стенкой распылителя и каналом, в котором он размещается, существует свободное пространство. Эту часть распылителя называют эмульсионной трубкой. Небольшой воздушный канал, называемый основным воздушным каналом, расположенный на входе в диффузор карбюратора, направляет небольшое количество воздуха, дозируемого воздушным жиклером, в камеру, образованную зазором между распылителем и корпусом карбюратора. Маленькие отверстия способствуют предварительному перемешиванию (или эмульсированию) топлива и воздуха, таким образом, повышая эффективность перемешивания и испарения топлива. Во многих случаях такие системы включают в себя систему холостого хода.
Ускорительный насос (карбюраторы с постоянным сечением диффузора и карбюраторы шиберного типа) [ ]
Применение ускорительного насоса решает характерную проблему внезапного обеднения смеси при резком открытии дроссельной заслонки. В заданный момент насос обогащает смесь необходимым количеством топлива, которое определяется степенью открытия дроссельной заслонки. На некоторых карбюраторах привод насоса осуществляется при помощи рычага, перемещающегося по дроссельному золотнику, а в других конструкциях на тягу воздействует кулачок, закрепленный на оси дроссельной заслонки. В обоих случаях далее рычаг или тяга воздействуют на диафрагменный насос, который впрыскивает или распыляет отмеренное количество топлива в диффузор.
Отсечной воздушный клапан (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Система подогрева карбюратора (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Многие карбюраторы оснащаются нагревательным устройством, предотвращающим «обледенение» карбюратора. Обледенение может происходить в условиях высокой влажности и низких температур воздуха (около 4-5 С°). Оно вызвано эффектом охлаждения при испарении топлива находящейся в воздухе воды. Это может привести к образованию в диффузоре карбюратора льда, который способен перекрыть выходные отверстия холостого хода, вызывая остановку или перебои в работе двигателя, а также заклинить дроссельную заслонку на карбюраторах постоянного резрежения.
Нефтеперерабатывающие компании добавляют в бензин присадки против обледенения, но их не всегда бывает достаточно для его предотвращения. Для гарантированного предотвращения этого эффекта некоторые изготовители снабжают карбюраторы системой подогрева, как в виде небольших электронагревательных элементов в каждом карбюраторе, так и за счет циркуляции охлаждающей жидкости двигателя вокруг карбюратора.
Датчик положения дроссельной заслонки (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа) [ ]
Современные мотоциклы оснащаются датчиком положения дроссельной заслонки (TPS). Они не влияют на процессы дозирования топлива, а используются для предоставления информации о положении и перемещении(т.е. открытии или закрытии] дроссельной заслонки и скорости этого перемещения (насколько быстро открывается дроссельная заслонка) блоку управления бесконтактной системой зажигания для оптимизации угла опережения зажигания.
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.