ФЭНДОМ


System carb

1 — топливный бак;
2 — крышка бака;
3 — топливный кран;
4 — шланг;
5 — карбюратор;
6 — воздушный фильтр

Все конструкции двигателей внутреннего сгорания объединяет потребность в точном управлении расходом топливовоздушной смеси, поступающей в делатель. Здесь рассмотрены процессы перемешивания топлива с воздухом в правильных пропорциях, подачи этой смеси в цилиндр(ры) в объеме, соответствующем заданной частоте вращения двигателя, и отвода от­работавших газов после окончания сгорания. Хотя принято разделять работу систем впуска и выпуска, полезно рассмотреть их вместе как процесс, в котором энергия топлива извлекается и превращается в полезную работу, а затем отводятся побочные продукты - тепло и шум.


ТопливоПравить

Во всем мире в качестве топлива для дорожных мотоциклов выбирают бензин, хотя разрабатывались и дизельные мотоциклетные двигатели. Существует множество альтернативных видов топлива, способных заменить бензин, но они либо более дорогие, либо менее эффективные. Бензин - это фракция сырой нефти, всемирно важного и исчерпаемого ресурса, извлекаемого из подземных залежей. Сырая нефть перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах путем перегонки (процесса, включающего нагрев сырой нефти и конденсацию различных фракций по мере их протекания через колонну, разделенную термостатированными каналами). Выбор бензина в качестве топлива обуславливается компромиссом между двумя свойствами: теплотворной способностью и испаряемостью (летучестью). Теплотворная способность топлива - это количество тепловой энергии, следовательно, полезная работа, которая может быть получена от заданного количества топлива. Испаряемость топлива - критерий того, насколько легко оно испарится при низких температурах В идеале двигателю внутреннего сгорания требуется легко испаряющееся топливо с высокой теплотворной способностью. Однако по мере роста теплотворной способности испаряемость топлива падает, а более низкая летучесть топлива затрудняет его воспламенение, Следовательно, необходим компромисс. Выбрав топливо, необходимо выяснить, в каких соотношениях требуется его смешивать с воздухом для обеспечения полного и эффективного сгорания. Когда воздуха мало, не сгоревшее топливо будет отводиться с отработавшими газами. Когда воздуха много, полезная энергия, получаемая с цилиндра, будет снижаться. Для обеспечения полного сгорания на 14.7 частей воздуха должна приходиться 1 часть топлива. Это топлизовоздушное соотношение называется стехиометрическим. Максимальная мощность достигается при недостатке воздуха до 10 % ("обогащенной" смеси), а максимальная экономичность достигается при избытке воздуха до 10%("обедненной" смеси). На самом деле конструкция двигателя и характеристики сгорания влияют на оптимальный состав смеси наравне с атмосферными условиями. В автомобильной отрасли ожидается появление двигателей с "обедненным сгоранием", способных работать при достаточно высоком топливовоздушном соотношении, при этом достигается невероятная экономия топлива. В целом фактические ограничения успешного сгорания находятся в пределах 12:1 и 18:1. Единственное, что теперь необходимо - надежная система подачи этой смеси к двигателю.


Система питанияПравить

Система питания предназначена для хранения и подачи топлива к карбюраторам или форсункам. Топливо хранится в топливном баке, откуда поступает самотеком или подается под давлением при помощи насоса через фильтр, по топливопроводу к карбюраторам или форсункам. При использовании топливного насоса он располагается либо непосредственно внутри бака, либо снаружи в разрыве топливо¬провода. В баке располагается сетчатый фильтр, кроме того, может применяться дополнительный фильтр, который может располагаться как внутри, так и снаружи бака. В большинстве случаев для управления поступлением горючего применяется топливный кран с ручным или автоматическим вакуумным управлением, открывающий или перекрывающий подачу топлива из бака. На некоторых современных системах, использующих впрыск топлива. кран отсутствует как таковой, а функцию управления расходом топлива выполняет насос.

Более подробную информацию можно получить в разделе системы управления двигателем


Смешивание топлива с воздухомПравить

Основная статья: Карбюратор

Карбюрация - это процесс насыщения воздуха распыленным жидким углеводородным топливом. На мотоциклах карбюратор все еще остается наиболее традиционным устройством для перемешивания и управления топливом и воздухом, хотя он начинает уступать системам впрыска топлива. В основной статье рассмотрены вопросы того,как карбюратор смешивает топливо в необходимых пропорциях, как осуществляется управление частотой вращения двигателя, как карбюратор может подстраиваться к изменяющимся нагрузкам, Прикладываемым к двигателю, и как эти и другие требования привели к развитию карбюраторов различного типа.

Основная статья: Система впрыска топлива

Сейчас системы впрыска топлива широко распространены на многих современных мотоциклах - там, где совершенствование конструкции карбюратора не обеспечивало требуемую мощность и не соответствовало конструкции двигателя. Кроме того, использование систем впрыска топлива облегчает выполнение строгих экологических требований.


Наддув и турбонаддувПравить

Yamaha turbo

Схема установки турбонагнетателя (Yamaha XJ650T)

Kawasaki turbo

Разрез турбонагнетателя и предохранительного клапана мотоцикла Kawasaki ZX750T

Наддув и турбонаддув - два типа принудительного наполнения, термины, которые применяются по отношению к любому двигателю, в котором топливовоздушную смесь принудительно подается в двигатель (в противоположность всасыванию, называющемуся нормальным всасыванием). Принудительное наполнение применяется для улучшения индикаторного КПД за счет нагнетения максимального количества воздуха в двигатель. Есть два способа осуществления этого: применение нагнетателя или турбонагнетателя. Нагнетатель - это компрессор с механическим непосредственным приводом от двигателя, а турбонагнетатель - это компрессор, привод которого осуществляется от энергии отработавших газов. Нагнетатели редко встречаются на стандартных мотоциклах, в основном из-за объема, который они занимают. Их применение ограничено спринтом или драг-рейсингом.

На протяжении 80-х чувствовалось обострение интереса производителей к турбонаддуву, как к методу получения большей мощности от двигателя заданного объема. Японскими производителями были представлены модели, объем которых варьировался в пределах от 500 до 750 куб.см., но они не сумели утвердить направление, и за ними не последовало никаких разработок в этой области. Хотя сейчас не существует серийных мотоциклов с турбонаддувом, у многих людей турбонаддув "атмосферных" двигателей остается популярным.

Турбонагнетатель состоит из компактной турбины, которая приводится в действие отработавшими газами, вращающейся с очень высокими скоростями (около 180 000 оборотов в минуту). На другом конце вала турбины расположен центробежный компрессор, применяющийся для нагнетания воздуха в двигатель при давлении, намного превышающем атмосферное. При увеличении объема воздуха, поступающего в камеру сгорания на каждом такте впуска, пропорционально увеличивается топливо. которое может быть подано и сожжено: таким образом, повышается мощность. Турбина также содержит клапан с датчиком давления, который называется "предохранительным клапаном" и служит для предотвращения роста давления во впускном коллекторе выше заданного предела, который обычно составляет около 15 psi.

В большинстве конструкций с турбонаддувом используется система впрыска топлива для управления количеством топлива, поступающего в цилиндр при любых заданных частоте вращения двигателя и давлении. Такое устройство позволяет избегать технических проблем с использованием карбюраторов при высоких давлениях, и может гарантировать степень точности, которая иначе была бы невозможна. Блок электронного управления контролирует частоту вращения двигателя, температуру и давление наддува для обеспечения постоянной корректировки количества топлива.

Топливный бакПравить

Большая часть баков изготавливается из стали методом штамповки, хотя теперь применяются и другие материалы, например, пластмассы, в первую очередь из-за снижения веса. В баке существует вентиляционное отверстие, обычно расположенное в крышке заливной горловины, позволяющее воздуху проникать внутрь бака по мере расходования запаса горючего. Кроме того, обычно присутствует вентиляционный шланг (для отвода выделений паров топлива в атмосферу или в систему снижения токсичности выхлопа) и шланг переполнения. Датчик уровня топлива часто располагают внутри бака, а на некоторых моделях в баке также находится топливный насос.

Топливо из бака подается либо самотеком, либо при помощи насоса. Оно через металлическую сетку или фильтр, кран, шланги подводится к карбюраторам или к топливнму коллектору и форсункам.


Топливный кранПравить

Toplivnii kran ruchnoi

Топливный кран с ручным управлением

Toplivnii kran avtomaticheskii

Автоматический топливный кран

Топливный кран предназначен для управления подачей топлива из бака в систему питания: он позволяет перекрыть топливо, например, при снятии топливного бака. Кран располагается в самой низкой точке топливного бака и подключается к системе питания гибкими шлангами. На многих машинах устанавливается кран с ручным управлением. На его боковой поверхности располагается небольшой рычаг для выбора необходимых положений: ON (открыто), OFF (закрыто) и RES (резерв). Ротор, располагающийся внутри крана, позволяет топливу вытекать через выбранный канал к топливопроводу.

В положении RES кран питается от второй подающей трубки, которая расположена в баке ниже, чем основная. Это положение предоставляет доступ к топливу, находящемуся на дне бака, и служит для напоминания о необходимости заправки топливом. Переход из положения ON в RES производится вручную, путем поворота рычага на кране. На многих современных мотоциклах устанавливается указатель уровня топлива или лампочка аварийного уровня топлива, это часто означает, что положение RES на кране отсутствует.

Автоматический топливный кран с вакуумным приводом - обычная альтернатива ручному приводу. Управление краном осуществляется при помощи гибкой диафрагмы, расположенной внутри корпуса. Кран при помощи резинового шланга соединяется с впускным каналом двигателя. Разрежение, присутствующее во впускном канале при работе двигателя, открывает топливный кран, подавая топливо в карбюратор. Как только двигатель перестает работать, во впускном трубопроводе устанавливается атмосферное давление. Кран закрывается.

На большинстве кранов с вакуумным приводом присутствует дополнительное положение резерва с ручным приводом, а также положение заполнения, обозначенное PR1. Последнее позволяет заполнить поплавковую камеру карбюратора после долгого периода, когда мотоцикл не эксплуатировался, или при осушении поплавковой камеры вследствие отсутствия топлива. Без этого приспособления было бы необходимо долго прокручивать двигатель, до тех пор, пока не натекло бы достаточное для пуска количество топлива.

Также были примеры топливных кранов с электрическим приводам. Мотоцикл FZR1000 компании Yamaha оснащался дополнительным управлением на панели обтекателя для облегчения переключения в положение резерва.

Топливный насосПравить

В большинстве случаев топливо из бака к карбюраторам поступает самотеком, и необходимости в насосе нет. Однако когда начали применяться спрямленные и почти вертикальные впускные каналы, карбюраторы и корпус воздушного фильтра сильно сместились вверх относительно рамы и стали занимать пространство, которое раньше отводилось топливному баку. Таким образом, бак должен был огибать корпус воздушного фильтра, и для сохранения его объема большая часть топлива стала находиться достаточно низко в задней части бака. Это и высокое расположение карбюраторов означает, что для подачи топлива из бака в карбюраторы необходим насос.

Мотоциклам с системой впрыска топлива насос нужен для достижения высокого давления топлива, требуемого системой. Обычно топливный насос, используемый системой впрыска, подает топливо под давлением от 30 до 50 psi, в сравнении с давлением от 1.5 до 3 psi насоса, используемого в карбюраторных системах питания.

Обычно у топливного насоса есть электрический привод, которым через реле управляет ECU или блок управления двигателем. Раньше были широко распространены конструкции насосов с механическим и вакуумным приводом, но они уступили место более надежным и компактным электрическим насосам.

Существует несколько видов топливных насосов:

  • плунжерный низкого давления поступательного типа
  • роликовый высокого давления
  • шестеренчатый с внутренним зацеплением с подводящими каналами, располагающимися по окружности или сбоку

Насос расположен либо в топливопроводе от бака, обычно после фильтра, или внутри топливного бака. Насосы высокого давления обычно погружены в топливо, или топливо проходит через них для охлаждения насоса.


Система впускаПравить

Воздушный фильтрПравить

Причины, по которым двигатель нуждается в воздушном фильтре, не требуют развернутых объяснений, но способы очистки воздуха стоит рассмотреть. Как и многие другие узлы мотоциклов, воздушный фильтр за последние годы заметно усложнился, На смену ранним устройствам из проволочной сетки пришли более эффективные современные фильтры из гофрированной бумаги или из поролона, пропитываемого маслом. Оба типа фильтров эффективно улавливают пыль, содержащуюся в воздухе, которая в противном случае попадала бы в двигатель и способствовала износу разнообразных подвижных деталей. Следовательно, эксплуатация при отсутствии или повреждении фильтра существенно сокращает срок службы двигателя. Также в связи с тем, что для достижения необходимого соотношения топливовоздушной смеси пропускная способность фильтра рассчитывается в совокупное!» с системой питания, эксплуатация мотоцикла без фильтра илиезэгрязненнымфильтруюшимэлементом приводит к нарушениям в работе карбюратора.

На большинстве четырехтактных и на многих двухтактных двигателях применяется фильтрующий элемент из гофрированной бумаги, пропитанной смолой. Бумагу пропитывают смолой для предотвращения ее разбухания под воздействием влаги. Гофрирование позволяет получить максимальную площадь поверхности фильтрующего элемента в пределах, заданных размерами корпуса фильтра. Это позволяет наилучшим образом расположить отверстия в бумаге: чтобы уловить почти всю поступающую пыль, и в то же время не ограничить пропускную способность воздушного фильтра.

Структура пропитываемых маслом поролоновых фильтрующих элементов, встречающихся на большинстве небольших двухтактных двигателей, более грубая, и, на первый взгляд, они могут показаться менее эффективными. На практике промасленная поверхность, располагающаяся на пути поступающего воздуха, улавливает большую долю пыли.

Фильтрующие элементы всех типов требуют регулярной очистки или замены. Постепенно характеристика фильтра ухудшается до тех пор, пока не начнет влиять на состав смеси или пропускать пыль. При использовании бумажных элементов поры в бумаге все больше забиваются, сопротивление поступающему воздуху возрастает, и смесь переобогащается. При использовании поролонового элемента: как только промасленная поверхность покроется частицами пыли, фильтр утратит способность улавливать пыль до тех пор, пока фильтрующий элемент не будет очищен и заново пропитан маслом.

Корпус воздушного фильтраПравить

Razrez vozuchnogo filtra

Разрез воздушного фильтра

Раньше корпус воздушного фильтра только выполнял роль кожуха для фильтрующего элемента, и на большинстве небольших внедорожных мотоциклов это по прежнему так. В последние годы он превратился в неотъемлемую часть системы питания на спортивных и динамичных машинах, неразрывно работая со впускной системой двигателя.

Он предназначен, для выполнения функции накопительной камеры; то есть он поддерживает относительно постоянные объем и давление воздуха, сглаживая изменения давления воздуха, происходящие при смене частоты вращения, таким образом, чтобы смесеобразование не ухудшалось. Это особенно важно для двухтактного двигателя, потому что, в против¬ном случае, постоянно изменяющееся давление и скорость воздуха затруднили бы обеспечение постоянного состава смеси.

Обычно для предотвращения ухудшения характеристик спортивных двухтактных мотоциклов, спроектированных на остове дорожных машин, фильтр и корпус-накопительную камеру оставляют полностью оригинальными. Этот эффект не столь ярко выражен на четырехтактных машинах, так как разрежение при впуске воздуха в камеру сгорания выше, но он по прежнему существенен.

Корпус воздушного фильтра выполняет еще одну важную роль - управления картерными газами.

Системы воздухозабораПравить

Прототип системы Ram-Air компании Suzuki представила в 70-е годы. В основе этой системы лежала теория о подаче максимально возможного количества воздуха в систему впуска, с использованием скорости мотоцикла, для забора, направления и сжатия поступающего воздуха. В современных конструкциях для повышения давления воздуха внутри корпуса воздушного фильтра используются всевозможные системы воздухозаборников, каналов и шлангов. Последней разработкой в области спортивных мотоциклов является система, в которой применена заслонка в корпусе воздушного фильтра, регулирующая расход воздуха на входе в фильтр согласию частоте вращения двигателя. В диапазоне от низких до средних частот вращения двигателя заслонка закрыта. В диапазоне от средних до высоких частот вращения двигателя заслонка открыта. Привод заслонки осуществляется тягой, присоединяемой к диафрагме, которая, в свою очередь, работает от разрежения во впускном коллекторе. Разрежением на диафрагме управляет электромагнитный клапан, а им, в свою очередь, управляет блок электронного управления. Задача системы состоит в том, чтобы регулировать параметры скорости и давления воздуха для их наилучшего соответствия всем диапазонам частот вращения двигателя.

Системы снижения токсичности выхлопаПравить

Основная статья: Системы снижения токсичности выхлопа

В результате процесса сгорания в мотоциклетном двигателе образуются углеводороды (СН), окись углерода (СО) и оксиды азота (NO2). Выбросы CH состоят из сырого, несгоревшего топлива, которое проходит через двигатель. Они указывают на существенные нарушения в сгорании, смесеобразовании или на механическую неисправность. СО - частично сгоревшее топливо, избыток СО указывает на обогащение смеси, вызванное или избытком топлива, или недостатком воздуха. N02 образуется из-за чрезмерного обеднения смеси (недостатка топлива, избытка воздуха) или очень высоких температур двигателя.

Всемирная потребность в снижении количества вредных выбросов отработавших газах привела к развитию систем снижения токсичности выхлопа на автомобилях, обеспечивающих выполнение действующих норм. Хотя эти нормы в различных странах различны, в совокупности они привели к снижению шумов двигателя и выхлопа, а также снижению выбросов системами питания и выпуска. Строгие законодательные акты, ограничивающие уровень вредных выбросов, уже приняты в Калифорнии (США) и Швейцарии, а мотоциклы, предназначенные для этих регионов, оснащаются системами снижения токсичности выхлопа. С 2006 года обязательное ограничение выбросов мотоциклов, объем двигателя которых превышает 150 куб.см., касается государств - членов Европейского Сообщества.

Снижение шума выпуска было достигнуто за счет улучшения конструкции глушителя, а шума двигателя - за счет использования жидкостного охлаждения и виброизоляционных материалов. Снижение выбросов вредных испарений обеспечивается использованием систем, предотвращающих попадание в атмосферу кратерных газов и несгоревшего топлива (из дренажного отверстия топливного бака). Выбросы отработавших газов снижаются благодаря тщательному управлению подачей топлива, обеспечиваемому системой впрыска топлива, системам вторичного воздуха (рециркуляции воздуха), улучшающих догорание отработавших газов, и каталитическим нейтрализаторам.

Система выпускаПравить

Основная статья: Система выпуска

Система выпуска, как следует из ее названия, отводит отработавшие газы из камеры сгорания в атмосферу. Кроме того, глушитель должен ослабить до необходимого уровня взрывные импульсы выхлопа. Другой функцией системы выпуска является улучшение эффективности продувки, и это особенно важно для двухтактных двигателей. Так как система выпуска, в свою очередь, влияет на систему впуска и процессы смесеобразования.

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на ФЭНДОМЕ

Случайная вики