Главная страница сайта  Российские промышленные издания (узловые агрегаты) 

1 ... 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 ... 20

Преобразуя уравнение (258), получаем Pd=Po - Pd = -2i-

(259)

т. е. перепад давлений между атмосферным давлением и давлением в рассматриваемом сечении диффузора равен сумме скоростного напора

И потерь i--. На фиг. 141 показано изменение соотношения этих двух сла-

гаемых по длине воздушного канала в пределах карбюратора (при полностью открытой дроссельной заслонке).

мм Вод.ст. 600

О

Ш 800 1200 Ар мм Водхт.

Фиг. 141 Изменение разрежения, скоростного напора и потерь по оси карбюратора:

/ - скоростной напор; 2 - потери; 3 - полное разрежение.

Фиг. 142. Зависимость расхода воздуха Gg от разрежения Lp при учете и без учета сжимаемости воздуха.

Из уравнения (259) скорость воздуха в диффузоре расход воздуха определяется по формуле

G, = iJeV2gep,.

(260)

(261)

На фиг. 142 изображены кривые изменения расхода воздуха через сечение, равное 1 м^, в зависимости от разрежения: кривая / построена по формуле (261), а кривая - по формуле (257). Из сравнения кривых вытекает, что до значения Ар = 400 мм вод. ст по обеим формулам получаются практически одинаковые результаты. При дальнейшем увеличении разрежения подсчеты по формуле (261) дают большие значения, чем по формуле (257): например, при Ар = 1000 жж вод ст. разница составляет приблизительно 7%, а при Ар = 2000 мм вод. ст. -около 11,5%. Такое преувеличение расхода воздуха обусловлено тем, что в формуле (261) не учитывается уменьшение плотности воздуха в диффузоре при уменьшении давления. Вместе с этим, при использовании формулы (261) упрощается качественная оценка работы карбюратора и значительно увеличивается наглядность получающихся результатов. Поэтому во всех дальнейших выводах течение воздуха в карбюраторе рассматривается как течение несжимаемой жидкости.

Величину р-д оп-ределяют опытным путем на основании измерений расхода воздуха и соответствующих им разрежений Др. Подставляя эти

800 йрд мм Вод.ст.

Фиг. 143. Коэффициент расхода диффузора.

значения в формулу (257), можно определить величину \д. Если определять значение н- по формуле (261), пользуясь экспериментальными данными Gg и Ард, то при этом учитываются ошибки, которые получаются от рассмотрения воздуха как несжимаемой жидкости. На фиг. 143 изображены кривые изменения н-е в зависимости от ApQ. кривая / -величина iJ- определялась по формуле (261), а кривая 2-по формуле (257.)

В многодиффузорном карбюраторе распылитель устанавливают в области наибольшего разрежения (фиг. 144). В последующих диффузорах происходит плавное уменьшение разрежений, а следовательно, и скоростей смеси, которая разбавляется воздухом, идущим 8 обход диффузора распыли!еля. Применение миого-диффузор1!ых карбюраторов дает наибольший эффект ка больших нагрузках. На малых нагрузках разрежение у распылителя падает и распыливание топлива ухудшается. Кроме того, следует иметь в виду, что у двойных и тройных диффузоров более низкие коэффициенты расхода, чем у одинарных. Это видно по изменению коэффициентов расхода для одинарного (кривая /) и двойного (кривая 2) Диффузоров (фиг. 145).

Истечение топлива через жиклер карбюратора обусловливается наличием разности давлений в поплавковой камере и в диффузоре карбюратора. Кроме того, необходимо учитывать

и разность уровней рассмат- fr~------1 мм

риваемых сечений.

Схема топливного тракта простейшего карбюратора показана на фиг. 146. Топливный жиклер, определяющий на каждом режиме работы карбюратора количество вытекающего топлива, может быть установлен в любом месте тракта между поплавковой камерой и выходным сечением распылителя. Выходное сечение распылителя располагается выше уровня топлива в поплавковой камере на величину л: = 2 -ь- 5 мм. Это необходимо для предохранения от вытекания топлива из распылителя при неработающем двигателе и наклонном положении карбюратора, а также вследствие явлений капиллярности.

На основании уравнения Бернулли для сечений 00 и уу можно написать

О 200 ЦОО 600 800 ЮОО Разрежение 6 пп бод. ст

Фиг. 144. Схемы карбюратора с тройным диффузором.

(262)

где Ло и hy - высоты рассматриваемых двух сечений потока над уровнем, принятым за нулевой (прямая аа на фиг. 146); pQ и ру - статические давления в потоке в сечениях аа и уу;

Wy - скорость в сечении уу. Скорость Wq в сечении аа принимаем равной нулю.

Из выражения (262) теоретическая скорость топлива в жиклере

(РО - Pv)

Давление в сечении уу (фиг. 146)

Me 0,9

€J €.5

в00/}рдт6оЗт

Фиг. 145. Коэффициенты расхода диффузоров: / - одинарного; 2 - двойного.

Тогда теоретическая скорость топлива

1г

Фиг. 146. Схема расположения топлива в простейшем карбюраторе.

(263)

Из формулы (263) видно, что скорость топлива в жиклере не зависит от его расположения в топливном тракте. Действительная скорость истечения топлива из-за наличия внутренних потерь и других неучтенных потерь будет меньше.

Расход топлива через жиклер

(264)

OA 0.2

	.---

где p-j- - коэффициент расхода топлива через жиклер;

fj- - проходное сечение жиклера.

Разрежение Ар, при котором начинается истечение топлива, должно быть больше величины произведения л:-; при ApAJfy расход топлива = 0. Влияние величины X на расход топлива при больших нагрузках и большом числе оборотов очень мало и им можно пренебречь.

Величина -р, определяемая экспериментально, зависит от ряда факторов:

от сечения жиклера, соотношения его геометрических размеров, формы кромок жиклера, давления и температуры вытекающего топлива, его вязкости и т. д.

с уменьшением до определенного значения отношения длины отверстия жиклера / к его диаметру d коэффициент сначала быстро растет при изменении напора топлива (фиг. 147) и затем его рост замедляется. С увеличением разрежения в диффузоре коэффициент возрастает.

На фиг. 148 показано влияние свойств топлива на величину коэффициента расхода н-г-

700 200 300 Ш 500 600ммвод.Ст. Напор

Фиг. 147. Коэффициент расхода жиклеров:

-- = 0.42; 2 -- = 2,8; 5 --=5.6; а а а

4- - = 11.3.

а

Влияние входной кромки на коэффициент расхода изображено иа фиг. 149.

Для выявления характеристики простейшего карбюратора подставим выражения (261) и (264) в выражение для а (стр. 259). Тогда

0.80 0,70 0,60

							щ

о

200 Ш 600 800мм6од.ст. Напор при истечении

200 W0 мм Вод.ст.

Напор при истечении

Фиг. 148. Влияние copra топлива на вели- Фиг. 149. Влияние формы входной кромки-

чину коэффициента расхода (aj-:

/ - волча; 2 - авиационный бензин; 3 - автомобильный бензин; 4 - керосин.

на коэффициент расхода 17-.

В этом соотношении произведение JV Ри принятых выше-

допущениях примерно постоянно, выражение

Jig- \f Рд

величина

0.9 0,8 0.7 0,6

О

			арбюр --т	атор,.	Зенит

1.0 0,9

1200Арммвод.ст.

кг/сек. ОМО

0,030

0,010 0,0

				У

т 300 500 700 900АрдМмвод.ст

Фиг. 150. Изменение величин (а^, и \>-Jv-t Фиг, 151. Характеристика простейшего в зависимости от разрежения в диффузоре. карбюратора.

переменная, зависящая от разрежения в диффузоре Лр. Множитель ]/ pj-уменьшается с увеличением разрежения Ар от бесконечно

большого значения при Др = xj- и приближается к единице при стремлении Др к бесконечности.

Отношение- также уменьшается с увеличением разрежения Др

(фиг. 150), поэтому с увеличением разрежения выражение -т/- уменьшается.

Следовательно, коэффициент избытка воздуха а горючей смеси, которую приготовляет простейший карбюратор, уменьшается с ростом разрежения илц расхода воздуха, т. е. смесь обогащается (фиг. 151).

§ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ИДЕАЛЬНОГО КАРБЮРАТОРА

Характеристика идеального карбюратора может быть определена экспериментальным путем для каждого двигателя по регулировочным характеристикам. Для этого проводят специальные испытания двигателя при постоянном числе оборотов и неизменном положении дроссельной заслонки, но при изменении состава смеси путем изменения часового расхода топлива. В результате изменения состава смеси изменяются мощность и удельный расход топлива двигателя.

На фиг. 152 изображены результаты таких испытаний. По оси абсцисс отложен коэффициент избытка воздуха а, а по оси ординат - эффективная мощность двигателя, выраженная в процентах от максимальной мощности, получающейся при данном числе оборотов и полностью открытой дроссельной заслонке, и удельный расход топлива в процентах от минимального его значения. Кривые / и / соответствуют работе двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке, кривые и , / и / - работе при частично открытой дроссельной заслонке. Из кривых видно, что коэффициент избытка воздуха, соответствующий максимальной мощности, меньше коэффициента избытка воздуха при наименьшем удельном расходе, т. е. при максимальной экономичности.

Максимальная мощность при всех положениях дроссельной заслонки получается при коэффициенте избытка воздуха а меньшим единицы. С переходом на работу с прикрытой дроссельной заслонкой величина а, соответствующая режиму максимальной мощности, уменьшается. При полном открытии дроссельной заслонки наименьший удельный расход топлива, т. е. наиболее экономичная работа двигателя, получается при несколько обедненном составе смеси (а 1,1). С прикрытием дроссельной заслонки коэффициенг избытка воздуха, соответствующий наиболее экономичной работе, уменьшается и при значительном прикрытии становится меньше единицы. Таким образом, с прикрытием дроссельной заслонки смесь как для получения наибольшей мощности, так и наибольшей экономичности должна обогащаться. Если соединить па кривых /, и / точки 1, 2 и 3, соответствующие максимальной мощности, и точки 8, 9 и 10, отражающие работу двигателя на наиболее-экономичных режимах, то получаются две кривые изменения состава смеси: кривая а соответствует регулировке карбюратора на максимальную мощность-и кривая б - на максимальную экономичность. Область, заключенная между двумя этими кривыми, и является той областью значений коэффициента избытка воздуха, в которой необходимо изменение регулировки карбюратора. Вне этой области регулировка карбюратора нецелесообразна, так как при такой регулировке одновременно понижается мощность двигателя и ухудшается экономичность. В зависимости от назначения и условий работы двигателя регулировка карбюратора может обеспечивать получение смеси, состав которой приближается к кривой а или к кривой б.

Для каждой кривой I, II и III изменения мощности (фиг. 152) положение дроссельной заслонки, а следовательно, разрежение в диффузоре и расход воздуха постоянны. Поэтому кривые аи б изменения состава смеси (фиг. 152) можно легко перестроить в координатах а - или а - Ар. На фиг. 153

OA 0,6 0,8 1,0 U2 1А а

Фиг, 152. Регулировочные характеристики двигателя.

- о

ю

0,8 0,6 OA

Для определенного числа оборотов приведены кривые изменения а, соответствующие максимальной мощности 2 и наименьшему удельному расходу 3 топлива, в зависимости от расхода воздуха (или смеси), выраженного в процентах от расхода при полном открытии дроссельной заслонки.

Для лучшего использования возможностей двигателя желательно, чтобы нри полном открытии дроссельной заслонки, когда от двигателя требуется

получение наибольшей мощности, которую он может развивать при данном числе оборотов, карбюратор обеспечивал получение коэффициента а, соответствующего максимальной мощности (точка / на фиг. J52 и 153). Прн переходе на работу с прикрытой дроссельной заслонкой желательно, чтобы карбюратор приготовлял смесь, соответствующую наиболее экономичной работе. Тогда наиболее рациональная связь коэффициента избытка воздуха с расходом воздуха (или смеси) выразится на фиг. 153 штриховой линией 4. Эта зависимость и будет характеристикой идеального карбюратора.

Проведя аналогичные опыты для других чисел оборотов, можно для каждого скоростного режима получить свою идеальную характеристику.

					п = const
	о

UO 60

Расход воздуха

100%

Фиг. 153. Характеристики карбюратора.

Фиг. 154. Идеальная мощностная и экономическая характеристики карбюратора при различных числах оборотов коленчатого вала.

Фиг. 155. Характеристика карбюратора при различных числах оборотов коленчатого вала.

Совместив на одном графике (фиг. 154) подобные характеристики для различных чисел оборотов, получим совокупность идеальных характеристик карбюратора при различных скоростных режимах. Если затем провести огибающую кривую, то получим характеристику 2 карбюратора, обеспечивающего работу с наименьшим удельным расходом топлива ge на всем диапазоне изменения чисел оборотов при работе двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой; соединив кривой точки значений а, при которых двигатель развивает наибольшую мощность, получим характеристику / карбюратора, обеспечивающего работу двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке с наибольшей мощностью на всем диапазоне изменения йисел оборотов.

Сравнение характеристики простейшего карбюратора (фиг. 151) с характеристикой идеального (фиг. 153 и 154) показывает, что простейший карбюратор не обеспечивает условий рациональной работы двигателя. Поэтому для исправления характеристики простейшего карбюратора и приближения ее к характеристике идеального в его конструкцию вводят дополнительные устройства или приспособления. При этом для упрощения карбюратора обычно отказываются от получения различных возрастающих участков а (фиг. 154) при различных числах оборотов, заменяя их совокупность одной средней зависимостью (фиг. 155).

§ 5. ГЛАВНАЯ ДОЗИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Главной дозирующей системой принято называть топливную систему, подающую основное количество топлива на большей части режимов работы двигателя с нагрузкой.

С ростом нагрузки горючую смесь необходимо обеднять (фиг. 153 и 155). В простейшем же карбюраторе с увеличением нагрузки горючая смесь тюстепенно обогащается (фиг 151). Для получения горючей смеси необходимого состава при работе двигателя на средних нагрузках характеристика простейшего карбюратора должна быть исправлена.

В карбюраторах применяются следующие системы компенсации состава торючей смеси при работе на средних нагрузках:

1) система с регулировкой разрежения у жиклера;

2) система с компенсационным жиклером;

3) система с регулировкой разрежения в диффузоре;

4) система с регулируемым сечением жиклера.

Выбор той или иной системы компенсации зависит от необходимых характеристик состава смеси и условий работы двигателя.

Карбюраторы с понижением разрежения у жиклера

На фиг. 156 изображена схема главной дозирующей системы карбюратора с понижением разрежения у жиклера. Топливо из поплавковой камеры через главный жиклер / попадает в камеру 2, а из нее через распылитель 5 в диффузор. С камерой 2 соединен воздушный колодец <3, который через воздушный жиклер 4 сообщается с атмосферой.

Когда двигатель не работает, то в воздушном колодце устанавливается уровень топлива, одинаковый с уровнем в поплавковой камере. При работающем двигателе уровень топлива в воздушном колодце понижается, разрежение в диффузоре через распылитель 5 передается к главному жиклеру /. Одновременно в воздушный колодец 3 через воздушный жиклер 4 посту-пает воздух, вследствие чего разрежение у жиклера уменьшается.

Воздух, попадающий в воздушный колодец, подмешивается к топливу и образует с ним эмульсию. Количество этого воздуха ничтожно по сравнению с количеством воздуха, поступающего через диффузор. Поэтому воздух, поступающий через воздушный жиклер, ие может оказать существенного влияния на состав смеси, приготовляемой карбюратором.

Работа карбюратора с компенсацией смеси понижением разрежения у жиклера может быть разбита на три фазы.

Первая фаза характеризуется разрежением в диффузоре Pq<x1t. В этой фазе истечение топлива из распылителя 5 не происходит: разрежение в диффузоре настолько мало, что топливо не может подняться до кромки рас-шылителя

Вторая фаза начинается после того, как величина Ар станет €ольше лг-уу. и продолжается до тех пор, пока разрежение Ар в диффузоре

меньше величины {Н 4- В этом случае происходит истечение топлива

через распылитель по закону простейшего карбюратора. Объем в воздушном колодце, освобождаемый от топлива, заполняется воздухом. Так как время для поступления воздуха через воздушный жиклер 4 не ограничено, то давление в воздушном колодце равно ро. Поэтому приток топлива в воздушный колодец и распылитель на данной фазе определяется только перепадом уровней топлива в поплавковой камере и в воздушном колодце.

С ростом нагрузки и увеличением разрежения в диффузоре расход топлива через распылитель увеличивается и уровень топлива в воздушном колодце понижается до уровня главного жиклера.

Третья фаза характеризуется тем, что истечение топлива через главный жиклер происходит под воздействием разрежения Ар в воздушном'.

колодце и в зависимости от уровня топлива в поплавковой камере и расположения жиклера. Следовательно, для того чтобы решить вопрос о составе смеси, приготовляемой такой системой, необходимо прежде всего определить разрежение Др в воздушном колодце.

Если пренебречь влиянием топлива на течение воздуха через воздушный жиклер 4 и распылитель 6, то приток воздуха через воздушный жиклер 4 в воздушный колодец 3 после опорожнения его

Фиг. 156. Схема карбюратора с понижением разрежения у жиклера.

s=P-sfsV2gPis-

Расход воздуха через воздушный колодец .5

pi р

где и р-р - коэффициенты расхода через воздушный жиклер и отверстие распылителя;

fe fp-проходные сечения воздушного жиклера и отверстия распылителя; - удельный вес воздуха. На основании уравнения неразрывности при установившемся потоке

Gg = (7

или

Отсюда разрежение в воздушном колодце

где

fiplpY

Из выражения для определения коэффициента К видно, что всегда /<< 1, т. е. разрежение в воздушном колодце всегда меньше разрежения в дифс]эу-зоре и пропорционально ему.

Анализ выражения для К показывает, что:

1) если воздушный колодец 3 закрыт, т. е. = О, то /С = 1 и Др = = Др - карбюратор превращается в простейший; это продолжается до тех пор, пока колодец 3 заполнен топливом;

2) если колодец открыт, т. е. = оо, то К и Др равны нулю и в камере 2 установится атмосферное давление Ро; в этом случае расход топлива через жиклер /определяется только перепадом Я; карбюратор будет все время давать постоянный расход топлива независимо от разрежения в диффузоре;

3) подбирая сечение воздушного жиклера 4, можно регулировать величину К, а следовательно, и разрежение у жиклера в нужном направлении.

Выше было указано, что истечение топлива через главный жиклер в третьей фазе, т. е. после опорожнения воздушного колодца, происходит под воздействием перепада

Тогда расход топлива

Коэффициент избытка воздуха к\>-т!тУё{К^Рд + И^

Фиг. 157. Характеристика карбюратора с понижением разрежения у жиклера.

Расход воздуха = V-sfeVgPdt в непрерывно увеличивается с ростом разрежения Др в диффузоре. Характер протекания кривой теоретически необходимого расхода воздуха Go = GIq легко установить, если выяснить закон изменения расхода топлива Gj.

Из выражения для G видно, что при разрежении в диффузоре

расход топлива равен нулю. Отложив величину влево от начала коор-

динат (фиг. 157), проводим кривую изменения теоретического расхода GIq воздуха. В действительности кривая GIq начинается не из этой точки, а из точки, соответствующей разрежению в диффузоре Др = х^-р. Характер этой кривой во второй фазе истечения аналогичен характеру кривой GjIq,

проведенной из точки Др =--7 Тг- Переход от второй к третьей фазе и

разрежение в диффузоре Др, соответствующее границе двух фаз, могут быть выяснены на основании следующих соображений.

До тех пор, пока в воздушном колодце еще находится топливо, т. е. у<Н (фиг. 156), карбюратор работает как простейший. Топливо последовательно протекает через главный жиклер и отверстие распылителя. Расход топлива через главный жиклер

расход топлива через отверстие распылителя

= f-pfpl/2g[APa-( + i/)T,] V

~~ .2 f2 ..2г2 -у.

Когда воздушный колодец опорожнится, то у = Н и Др = Др . Из выражения для г/ имеем:

2 г2 , ..2г2

Пока разрежение в диффузоре будет меньше величины Др , давление в воздушном колодце равно атмосферному. Расход топлива через главный жиклер в тот момент, когда уровень топлива в воздушном колодце опустится на величину Н,

После установления этого расхода, по аналогии с ранее полученным выражением для определения разрежения в воздушном колодце, имеем

Рхя. п = 2/ 2.2 Р<п = КАРд

и расход топлива

После подстановки значений К, ApQ и преобразований получим

Из выражений для С'тп и G-p видно, что

Gm > Gj .

Следовательно, при сделанных допущениях на границе второй и третьей фаз должен получиться скачок в расходе топлива В действительности вследствие конечных размеров каналов и постепенного изменения соотношения количеств воздуха и топлива в эмульсии переход от второй к третьей фазе будет происходить постепенно; иа фиг. 157 такой переход показан штриховой линией.

Во время второй фазы карбюратор приготовляет смесь как простейший: смесь обогащается с ростом разрежения в диффузоре. В переходный момент смесь резко обогащается, а в дальнейшем по мере увеличения разрежения в диффузоре совместная работа всех устройств системы приводит к постепенному обеднению смеси. Желательное протекание характеристики карбюратора, после того как разрежение в диффузоре станет Др>Др, можно получить, изменяя величину напора а также размеры главного и воздушного жиклеров и отверстия распылителя. Исправление характеристики карбюратора во второй фазе работы достигается с помощью системы холостого хода.

Простота устройства, компактность и хорошее распыливание топлива обеспечили широкое распространение компенсации состава смеси понижением разрежения у жиклера в карбюраторах (К-23Б двигателя ГАЗ-67Б, К-13 пускового двигателя ПД-10, К-25 и К-25 А двигателя МЗМА-400, К-82 двигателя автомобиля ЗИЛ-150 и К-84 двигателя автомобиля ЗИЛ-15} н др.).

Приравняв эти два выражения друг другу, получим после преобразования

1 ... 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 ... 20