диффузор двигателя что это
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.
Карбостроение: логика выбора сечений больших диффузоров. Дополнено.
Копипаст из анкеты. Речь тут идет о том, что, с точки зрения физики процессов впуска, все товарные карбюраторы представляют собой попытку, образно выражаясь, заправить шубу в трусы. И увеличивая сечения диффузоров для своих целей, совсем не обязательно следовать тем же путем: если вносить модификации «по шерсти» процессов, а не против, то можно сильно облегчить себе жизнь. Если говорить о выборе пропускной способности всего карба, то есть суммарной площади проходных сечений, то тут вопросов не возникает: все прекрасно считается по формулам. Или же можно применить метод кувалды: приравнять этот параметр к сечению трубы впускного коллектора, так точно душить не будет. Что же касается распределения по камерам — здесь уже вылезают не для всех очевидные нюансы. Все нижеприведенные цифры относятся к 402-му мотору, принципы же универсальны.
Итак, что лучше: ставить в первую камеру меньший из диффузоров или больший? Начну с физики.
Первая камера открывается при наиболее выгодных с точки зрения вакуума условиях: воздух втягивают не только идущий вниз поршень, но и вакуумированный коллектор. Происходящее при первом открытии дросселя можно разделить на две стадии. Первая, которая длится менее секунды — мощный «вдох» когда смесь заполняет коллектор, КШМ в этом практически не участвует. Вторая — после заполнения коллектора разрежение поддерживается уже поршнями — и на более низком уровне, который поднимается по мере раскрутки движка. В чем фишка: этот первый пик разрежения в диффузоре позволяет вытянуть из распылителей порцию бензина. Одну единственную т.к. дальше разрежение опадает, но достаточную чтобы начать раскрутку движка. А вот дальше начинаются нюансы. Чтобы продолжить непрерывный разгон, нам нужно подерживать коллекторное разрежение на максимально высоком уровне, для чего сохранять максимальный темп раскрутки мотора. Для этого нужна непрерывная подача большого количества воздуха, которую может обеспечить только большой диффузор — иначе движок задохнется и срубится. Практика показывает, что с диффузором 27 и больше в первой камере, помощи ускорительного насоса при запуске ГДС практически не требуется. Маленький же диффузор (например 24) не способен обеспечить нужный расход: после первого импульса разрежение валится и не успевает быстро восстановиться т.к. придушенный движок раскручивается медленнее. Получаем провал, который приходится заливать ускорительным насосом.
С точки зрения экономичности, между двумя вариантами паритет. В первом случае меньше расход через УН, но падает скорость потока в узком сечении, что негативно влияет на распыливание. Впрочем, при желании, это можно компенсировать установкой ступенчатых распылителей уменьшенного диаметра — тогда вариант с большим диффузором в первой камере может быть даже экономичнее.
С точки зрения максимальной мощности в общем-то никакой разницы, тут играет роль общее сечение карба.
А вот с точки зрения эластичности разница есть и заметная. С большой первой камерой намного реже приходится открывать вторую, тот же темп разгона достигается при меньшем нажатии педали. Минус — сложнее точно дозировать тягу на малых углах открытия дросселя, скорее всего именно поэтому все серийные двухкамерные карбы имеют в первой камере маленький диффузор. Но как по мне, это актуально для Уазика в грязи, а не для городской машины. В современном городе ты большую часть времени или неспешно разгоняешься, или тормозишь: езда в нагруженных установившихся режимах, где проявляется моментное преимущество ГДС над ПС, практически отсутствует.
Тут ситуация осложняется тем что при ее открытии у нас есть практически только разрежение, создаваемое поршнями. То есть быстро создать в диффузоре поток нужной скорости проблематично, особенно если диффузор здоровенный. Проще говоря — у второй камеры хронически пониженная сосаемость. При традиционном подходе с большой вторичкой есть несколько вариантов решения этой проблемы. Можно увеличить диаметр дросселя, тогда поток наберет скорость при меньшем угле открытия (читай: быстрее). Это к вопросу о том, почему заслонка второй камеры обычно больше первой. Если места для большой заслонки нет, можно растянуть переходную систему, просверлив выше по стенке смесительной камеры еще несколько отверстий и внедрив воздушное торможение, как в ГДС. Если высота позволяет, можно поставить сдвоенный (каскадный) малый диффузор, чтобы получить требуемое разрежение в эмульсионном колодце при меньшей скорости потока. Наконец, самое дешевое решение — уменьшить диаметр большого диффузора, наплевав на придушенный таким образом движок. Как вы уже догадались, отечественные конструкторы выбрали именно этот вариант, поэтому практически все наши карбы хоть немного, но мотор душат.
А вот если у нас большая часть суммарного сечения отдано первой камере, то дело сильно упрощается потому как для открытия оставшейся дыхалки требуется совсем небольшой диффузор и открываться она будет чаще всего на больших оборотах. Таким образом для запуска ГДС хватит и примитивной переходной системы.
Итого, при классической схеме с маленькой первой камерой получаем:
+ удобство дозирования тяги под нагрузкой на малых оборотах, больше момента в этом режиме.
— зависимость от ускорительного насоса в первой камере.
— навороченная переходная система во второй (в случае с нашими карбами — или придушенный движок, или неровный переход ко второй камере).
— необходимость открывать вторую камеру для любого более-менее интенсивного разгона (для чего приходится давить педаль почти в пол). Минус тут не только в усталости правой ноги, но и в том что вторая камера обычно имеет более богатую настройку и на некоторых карбах требует дополнительного импульса УН — бензинчик лишний льется.
При перевернутой схеме:
— под нагрузкой (в горку например) не совсем гладкий переход от холостых к разгону.
+ достаточно интенсивный разгон в полпедали, вторая камера открывается только чтобы выстрелить.
+ на наших карбах можно применить диффузоры увеличенного диаметра без доработки переходных систем, все модификации ограничатся дозирующими элементами. Как вариант — можно улучшить эластичность на штатной пропускной способности.
+ переход ко второй камере без разрыва тяги.
В целом если ставить буржуйский карб, то с ним ничего делать не надо, там все нюансы компенсированы конструктивно: и на низах хорошо, и верхи не страдают. Например Zenith 35\40 INAT с диффузорами 24+32. Наши же лучше работают с перекинутыми диффузорами. Для любой дорожной нашемарки я бы рекомендовал пекаровское 126-е семейство (сюда же относятся к-135 и прочие синхронники), в силу его модульности. Заменяемые большие диффузоры в диапазоне от 21 до 27, четыре вида малых (+ подходят от солекса), куча жиклеров (они на всех перкаровских карбах взаимозаменяемые). и поплавковая камера с окошком. Горловины под воздухан и под патрубок. Минус только один: консольно подвешенный поплавок, который запирает иглу при кренах, поэтому для спорта карб не годится.
Самое лучшее, что удалось на этой платформе создать для 402-го мотора — последовательный карб 28+26, правда, для обеспечения полностью гладкой работы во всех режимах, хирургического вмешательства потребовалось больше чем хотелось бы. Нижеприведенные калибровки — под штатный 4022-й распредвал.
1 камера.
БД 28мм (расточен на токарнике), МД 7.5мм (к-151с) с заклеенной компенсационной дырочкой
ГТЖ — 310
ГВЖ — 200
ТЖХХ — 75
ВЖХХ — 285
2 камера.
БД 26мм, МД 14мм (получен путем вивисекции из распылителя к-131)
ГТЖ — 330
ГВЖ — 390
ТЖХХ — 110
ВЖХХ — 60 (из гриба к-135)
Обратите внимание как номиналы ГТЖ по отношению к диффузорам в первой и второй камерах отражают уровень вакуума при открытии. Общая логика «больше диф — больше жиклер» работает только на однокамерниках и синхронниках.
Самая правая в данном случае. Это сделано чтобы избежать обеднения при запуске ГДС в условиях слегка недостаточного вакуума. Весь объем бензина в колодце выше первого ряда отверстий доступен для высасывания независимо от номинала ГТЖ и чем этого бензина больше (внутри трубки тоже считается, там тоже можно растачивать), тем богаче смесь при старте ГДС. В первой камере применение такой эмульсионки было обязательным, во второй обычная прокатила. Настройку ускорительного насоса забыл, но подача сильно меньше чем в штатном варианте, т.е. от рычага до гаечки не мануальные 3мм, а этак 8.
ГВЖ 200 в первой камере получился вот таким образом:
Из штаного ГВЖ сделал переходник (просверлить насквозь, нарезать М5), в который вкручивается ТЖХХ от к-151.
Подошва тоже доработана: сделана выточка в стенке второй смесительной камеры, чуть ниже кромки закрытой заслонки:
Эта мера компенсирует недостаточный диаметр заслонки, увеличивая площадь щели на малых углах открытия. ГДС раньше запускается.
В классическом варианте, т.е. если обратно поменять местами диффузоры, такой карб не работает. Вторая камера с дифом 28 не хочет запускаться, какие жиклеры ни ставь.
Последнее что хотелось бы сказать по теме статьи — сами по себе две камеры, в общем-то, не есть обязательное условие: при соответствующих технических возможностях любую характеристику можно запилить и на однокамернике. Но карб получится весьма навороченный и, как следствие, дорогой в производстве. Потому они и ушли со сцены.
Диффузор (автомобиль)
Диффу́зор в автомобильной промышленности — часть или элемент обвеса. Обычно диффузор располагается в задней части днища.
В текущее время (2008 год) диффузор изготавливается из карбона и имеет три или четыре ребра, которые способствуют оптимизации выходящих из под днища автомобиля воздушных потоков, улучшая тем самым аэродинамические свойства автомобиля. Также существуют диффузоры, изготовленные из специального стойкого пластика и металла.
Функция диффузора
Поскольку выходное сечение диффузора больше, чем входное, поток воздуха в нём тормозится. Вследствие этого давление в направлении течения растёт (Закон Бернулли), и кинетическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию давления. В болидах Формулы 1 один диффузор используется для создания граунд-эффекта. Его применяют для уменьшения подъёмной силы задней части болида за счёт торможения потока.
Полезное
Смотреть что такое «Диффузор (автомобиль)» в других словарях:
Диффузор (научное определение) — Диффузор (в аэрогидродинамике) часть канала (трубы), в которой происходят замедление (расширение) потока и увеличение давления. При скоростях, не превышающих скорости звука, площадь поперечного сечения Д. вдоль потока возрастает, а при… … Википедия
Диффузор (аэрогидродинамика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Диффузор. Диффузор (в аэрогидродинамике) часть канала (трубы), в которой происходят замедление (расширение) потока и увеличение давления. При скоростях, не превышающих скорости звука, площадь… … Википедия
Диффузор (гидроаэродинамика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Диффузор. Диффузор (в гидроаэродинамике) часть канала (трубы), в которой происходят замедление (расширение) потока. При этом перепад статических давлений на диффузоре может быть меньше, чем… … Википедия
Автомобиль с открытыми колёсами — Гоночный автомобиль Mercedes Benz класса «Формула 1», 2011 год … Википедия
Mercedes-Benz SLR McLaren — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Мерседес-Бенц SLR McLaren — Mercedes Benz SLR McLaren … Википедия
Сплиттер (автоспорт) — У этого термина существуют и другие значения, см. Сплиттер (значения). Сплиттер автомобиля ДТМ Сплиттер (англ. splitter рассекатель) аэродинамическая плоскость, служащая для ограничения поступления воздуха под днище, и соответственно, создания… … Википедия
Монопост — Автомобиль Формулы 1, команда Рено, 2005 г. Lola серии IndyCar, 1993 г. Автомобиль с открытыми колёсами тип гоночного автомобиля, представляющий собой одноместный, в большинстве случаев, автомобиль с колесами, вынесенными из кузова. Этот тип,… … Википедия
Bugatti Veyron — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Mercedes-Benz W212 — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
avtoexperts.ru
Ответы (1)
Впервые диффузоры начали устанавливать на гоночные автомобили еще в 1980-х годах. Первые диффузоры появились на болидах Формулы 1, затем их стали применять на раллийных авто и автомобилях, подготовленных для дрифта. Сегодня диффузор можно увидеть даже на серийном автомобиле – в качестве одного из элементов тюнинга. Крепится он на задней части автомобиля, обычно – под задним бампером.
В настоящее время при изготовлении диффузоров используют карбон – самый популярный материал в тюнинге. Основная функция диффузора – улучшение аэродинамических характеристик машины. Благодаря тому, что у диффузора есть «ребра» (обычно их три или четыре), поток воздуха, проходящий под днищем автомобиля, перераспределяется, создавая дополнительно давление и увеличивая прижимную силу машины. В болидах Формулы 1 конструкция диффузора такова, что помимо воздушных потоков, эта деталь обвеса использует для уменьшения подъемной силы задней части авто выхлопные газы. Таким образом, создается граунд-эффект, когда обвес уменьшает аэродинамическое сопротивление автомобиля, что положительным образом сказывается на его динамических характеристиках.
По своей конструкции диффузоры, устанавливаемые на болиды Формулы 1 и автомобили, подготовленные для дрифта, отличаются. Дрифтовое авто в силу специфики соревнований, вынуждено постоянно тормозить, из-за чего тормозные колодки и диски сильно нагреваются. А диффузор со специальными сечениями направляет потоки воздуха на колодки и иски, охлаждая их.
Итак, перечислим плюсы диффузора: 1) увеличение прижимной силы автомобиля, 2) уменьшение подъемной силы задней части машины, 3) охлаждение тормозных колодок и дисков у автомобилей, участвующих в соревнованиях по дрифту. Характерных минусов у диффузора нет.
Диффузор на Subaru
Бампер с диффузором на BMW 1-Series M Coupe