Sicherlich sind viele von Ihnen Motorrad gefahren, und jemand besitzt es sogar. Vielleicht waren Sie auf der Kartbahn und haben auf der Strecke mit Spannung gegen das Pfeifen von Gummi und das Dröhnen des Motors gekämpft. Oder vielleicht rüsten Sie die Datscha am Wochenende einfach mit einem Benzinwerkzeug aus. In diesen und vielen anderen Fällen handelt es sich um kleine Verbrennungsmotoren, die von einem Vergaser gesteuert werden. Aber was ist das für ein Detail? Wofür ist es und woraus besteht es? Welche Eigenschaften sind betroffen, wie werden sie reguliert? Antworten auf diese und eine Reihe weiterer Fragen finden Sie in diesem Artikel.
Lassen Sie uns die Fragen konkretisieren, die im Verlauf der Geschichte berücksichtigt werden.
- .
- , .
- .
- , .
- , , .
- , .
Heute werden wir nur den ersten Teil betrachten. Angesichts des großen Materialvolumens, das für das Studium vorgeschlagen wird, werden Teile des Artikels als separate Veröffentlichungen erstellt.
PS Ich verstehe, dass diese Art von Material nur indirekt mit dem Thema des Portals zusammenhängt. Hier in der Kategorie Transport gibt es jedoch auch Artikel, die sich mit einem selbstgebauten Zweitakt-Verbrennungsmotor und sogar einer Dampfmaschine befassen . Diese Beispiele haben mich motiviert, die Arbeit zu veröffentlichen. Darüber hinaus wird eine Veröffentlichung über eine so maßgebliche und gut indexierte Ressource wie Habr dazu beitragen, das Material zu verbreiten und es dem Publikum zu vermitteln, das direkt an Vergasern interessiert ist. Fröhliche und hoffentlich nützliche Lektüre an alle!
Vergaser: Grundprinzipien
Otto-Motorradmotoren, sowohl Zweitakt- als auch Viertaktmotoren, verbrauchen Kraftstoff, der leicht verdunstet und Klopfeigenschaften aufweist, die es ihm ermöglichen, sich mit heißer Luft zu vermischen, bevor die Zündkerze die Zündung auslöst. Diese Kraftstoffe umfassen beispielsweise handelsübliches Benzin, spezielles Wettbewerbsbenzin, Methanol und Ethylalkohol.
Der Mischvorgang findet bei Motoren im Dieselkreislauf ganz anders statt. Sie verwenden weniger flüchtigen Kraftstoff, dessen Anti-Klopf-Eigenschaften ein Mischen mit Luft direkt in der Brennkammer erfordern, in der Druck und Temperatur den Parametern der Kraftstoff-Selbstentzündung entsprechen.
Aus diesem Grund kann die Leistung eines Dieselmotors gesteuert werden, indem nur die Kraftstoffzufuhr eingestellt wird, ohne dass eine Luftstromregelung erforderlich ist. Bei Motoren, die im Otto-Zyklus betrieben werden, ist es während des Gemischbildungsprozesses erforderlich, sowohl die Luftmenge als auch die vom Motor verbrauchte Kraftstoffmenge zu steuern.
Die meisten Kraftfahrzeugmotoren verwenden ein zentral gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem. Das Steuergerät regelt die Öffnungszeit des Injektors, während der Kraftstoff in den Luftstrom fließt. Ähnliche Systeme wurden für einige High-End-Motorradmotoren angepasst. Die Verwendung von Vergasern ist jedoch weiterhin relevant.
Die Besonderheit des Funktionsprinzips des Vergasers liegt in der Tatsache, dass der Kraftstoffaustritt unter Einwirkung eines Vakuums durch das Düsensystem erfolgt. Vergaser basieren daher auf drei Hauptfunktionen:
- Motorleistungsmanagement gemäß den Bedürfnissen des Fahrers durch Änderung des Luftstroms;
- Messung der Kraftstoffzufuhr zum Luftstrom unter Beibehaltung des optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses über den gesamten Betriebsbereich der Motordrehzahl;
- Homogenisiert das Luft / Kraftstoff-Gemisch für eine ordnungsgemäße Zündung und Verbrennung.
Die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
Das Kraftstoffverhältnis (A / F) ist das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff, das der Motor verbraucht. Es ist definiert als
Aus chemischer Sicht sollte dieses Verhältnis stöchiometrisch sein, d.h. muss eine vollständige Verbrennung ohne Luftüberschuss (mageres Gemisch) oder unverbrannte Kraftstoffrückstände (fettes Gemisch) gewährleisten.
Stöchiometrische Zusammensetzung
Der numerische Wert des stöchiometrischen Verhältnisses hängt von der Art des Kraftstoffs ab. Für handelsübliches Benzin liegt es zwischen 14,5 und 14,8. Dies bedeutet, dass für die vollständige Verbrennung eines Teils Benzin 14,5 bis 14,8 Teile Luft benötigt werden. Bei Methanolmotoren sinkt dieses Verhältnis auf 6,5, bei Ethylalkohol auf 9.
Echte Mix-Komposition
Das vom Vergaser bei laufendem Motor erzeugte Gemisch muss nicht stöchiometrisch sein. Abhängig von der Konstruktion des Motors und den Betriebsbedingungen (Anzahl der Umdrehungen und Größe der Last) verbrennt ein Teil des Kraftstoffs möglicherweise nicht, aus irgendeinem Grund gelangt er nicht in den Brennraum oder aufgrund des unvollständigen Verbrennungsprozesses. Eine Änderung der Zusammensetzung des Gemisches kann durch Restverbrennungsprodukte im Zylinder sowie durch einen teilweisen Verlust der Frischladung des Gemisches durch das Abgassystem verursacht werden. Zweitaktmotoren reagieren besonders empfindlich auf Änderungen der Zusammensetzung.
Wenn wir die Ladung des Gemisches betrachten, das direkt an der Verbrennung beteiligt ist, können wir zu dem Schluss kommen, dass seine Zusammensetzung reicher als stöchiometrisch sein sollte, um die obigen Phänomene zu kompensieren.
Die Zusammensetzung der Mischung hängt von den Arbeitsbedingungen ab
Die Zusammensetzung des Gemisches sollte in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors innerhalb bestimmter Grenzen variieren. Es wurde festgestellt, dass im allgemeinen Fall die Zusammensetzung des Gemisches im Leerlauf, im Beschleunigungsmodus und im Maximalleistungsmodus reicher sein sollte. Im stationären Zustand kann die Zusammensetzung im Gegensatz dazu schlechter sein, d.h. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann im Vergleich zu anderen Betriebsarten erhöht werden.
Bei Zweitaktmotoren sind die Konzepte von mager und fett normalerweise nicht mit einem stöchiometrischen Verhältnis verbunden, da sie ständig mit einem Gemisch arbeiten, das reicher als stöchiometrisch ist. Dies gilt für viele Viertaktmotoren, sie laufen jedoch im Allgemeinen mit einem magereren Gemisch als Zweitaktmotoren.
Kraftstoffversorgungssystem zum Vergaser
Arbeitsprinzip
Eine Auslegungsvariante des Kraftstoffversorgungssystems ist in der Abbildung dargestellt.
Kraftstoffversorgungssystem zum Vergaser: 1 - Kanal, der die Schwimmerkammer mit der Atmosphäre verbindet; 2 - Schwimmerführung; 3 - schweben; 4 - Wechselwirkungshebel mit dem Kraftstoffventil; 5 - Kraftstoffversorgungsverbindung; 6 - Maschenfilter; 7 - Ventilsitz; 8 - Ventilnadel; 9 - die Rollachse des Hebels 4
Der aus dem Tank kommende Kraftstoff wird in der Schwimmerkammer auf einem konstanten Niveau gehalten. Der Schwimmer und das zugehörige Ventil sind dafür verantwortlich. Der Schwimmer bewegt sich frei mit dem Kraftstoffstand und stellt dadurch den Durchflussbereich des Ventils ein. Wenn der Motor Kraftstoff verbraucht, nimmt der Füllstand in der Schwimmerkammer ab, der Schwimmer sinkt und öffnet das Ventil, wodurch Kraftstoff aus dem Tank fließen kann. Der Kraftstoffstand beginnt zu steigen, der Schwimmer steigt und schließt das Ventil an einem bestimmten Punkt, wonach der Vorgang wiederholt wird.
Gesamtansicht der Schwimmerkammer (a), Kraftstoffventil (b)
Somit ist es möglich, einen nahezu konstanten Kraftstoffdruck auf den verschiedenen Düsen aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, die Höhe, in der der Kraftstoff steigen muss, um unter Vakuum zu sprühen, bleibt konstant. Die Abbildung zeigt einen Querschnitt des Vergasers mit den Hauptsystemen. Der in der Schwimmerkammer aufrechterhaltene Kraftstoffstand wird gelb hervorgehoben.
Cutaway Vergaser mit den Hauptsystemen
Entwurfs- und Anpassungsmethoden
Betrachten wir das System genauer: Schwimmerventil.
Das Kraftstoffventil besteht aus einer Absperrnadel und einem Sitz, der in den Vergaserkörper gedrückt oder eingeschraubt ist. Die Nadelspitze ist gummiert. Die Kautschukzusammensetzung ist gut mit handelsüblichem Benzin verträglich, aber bei Verwendung von speziellen Kraftstoffen wie alkoholhaltigen Kraftstoffen muss die Verträglichkeit mit den Dichtungsmaterialien sichergestellt werden, um die Qualität des Vergasers zu verschlechtern. Viele Verriegelungsnadelkonstruktionen verwenden einen federbelasteten Mitnehmer, der mit einem Schwimmer interagiert, um Nadelvibrationen zu reduzieren, die durch Motorradbewegungen und Kraftstoffbewegungen in der Schwimmerkammer erzeugt werden.
Kraftstoffventil
Der Durchflussbereich des Kraftstoffventils ist ein Steuerparameter, da er den maximalen Kraftstoffverbrauch bestimmt. Wenn der Querschnitt zu klein ist, kann sich die Schwimmerkammer entleeren, da der Kraftstoffverbrauch unter den aktuellen Motorbetriebsbedingungen (normalerweise bei Volllast) höher ist als der Eingang. Nachdem der Motor einige Zeit in diesem Modus gearbeitet hat, kann er aufgrund einer Erschöpfung des brennbaren Gemisches ausfallen.
Der Kraftstoffstand ist auch ein Einstellparameter des Vergasers, der sich aus dem Funktionsprinzip ergibt, da sich die Dosierung des Kraftstoffverbrauchs mit dem Füllstand ändert und dadurch die Zusammensetzung des Gemisches beeinflusst.
Der Kraftstoffstand wird durch Ändern von zwei Parametern eingestellt:
- Schwimmergewicht;
- die Geometrie des Hebels, der den Schwimmer mit dem Ventil verbindet.
Durch die Installation eines schwereren Schwimmers erhöht sich der Kraftstoffstand aufgrund des Ausgleichs für den geringeren Auftrieb. Dies führt zu einer fetteren Mischung, wenn die anderen Parameter nicht geändert werden. In der umgekehrten Situation, wenn ein leichter Schwimmer installiert ist, nimmt der Kraftstoffstand aufgrund einer Verringerung des Auftriebs ab. Dies führt zu einem vorzeitigen Schließen des Ventils und zum Wiederaufbau des Vergasers zu einem magereren Gemisch. Schwimmer werden daher nach Gewicht klassifiziert und müssen gemäß den vorgeschriebenen Normen auf die entsprechende Höhe eingestellt werden.
Die Art und Weise, wie die Höhe der Schwimmer gesteuert werden kann, ist in der Abbildung dargestellt. Wenn der Füllstand angepasst werden muss und das Gewicht des Schwimmers nicht geändert werden kann, können Sie die Geometrie des auf das Ventil wirkenden Hebels ändern. In diesem Fall schließt der Schwimmer das Ventil früher (auf einer niedrigeren Ebene) oder später (auf einer höheren Ebene) bei gleichem Gewicht.
Schwimmerhöhe messen
Merkmale der Arbeitsbedingungen
Ein hoher Kraftstoffstand wirkt sich ebenso wie ein niedriger auf den Betrieb aller Vergasersysteme in allen Motorbetriebsarten aus. Es ist jedoch zu beachten, dass ein zu niedriger Kraftstoffstand in der Schwimmerkammer zu einem unzureichenden Kraftstoffdruck auf den Düsen führen kann, was zu einer übermäßigen Erschöpfung des für den Motorbetrieb gefährlichen Gemisches führt. Dies kann passieren, wenn sich Kraftstoff während Beschleunigungen, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist, in der Schwimmerkammer bewegt. In diesem Fall (der meistens bei Offroad- oder Rennrädern in Kurven und bei starkem Bremsen auftritt) kann jeder Jet plötzlich luftig werden, wenn der Füllstand zu niedrig ist.
Um eine solche Situation zu verhindern, verwenden einige Konstruktionen spezielle Deflektoren um die Düsen, sie werden auch als Dämpfer bezeichnet (ein Beispiel für eine solche Vorrichtung wird in der nächsten Veröffentlichung angegeben). Der Zweck des Dämpfers besteht darin, unter allen möglichen Betriebsbedingungen so viel Kraftstoff wie möglich in der Nähe des Strahls zu halten.
Fortsetzung folgt...