Корки Белл - Maximum Boost Турбонаддув (Карбюратор) Глава 8

(3)
0
2987

На первый взгляд, идея о современном двигателе с турбонаддувом и карбюратором в одном флаконе, кажется противоречивой. При внимательном рассмотрении оказывается, что это действительно так. Но прежде чем отвергнуть эти старинные устройства, в этой главе мы попытаемся описать принципы действия систем турбонаддува с карбюратором.

Причины, по которым карбюратор полностью не удовлетворяет требованиям подачи топлива для двигателя с турбонаддувом, понятны и ясны.

Выделяются две причины: величина расхода воздуха, при которой карбюратор может успешно работать, и неспособность системы с турбонагнетателем позади карбюратора (системы с протяжкой воздуха) на работу с промежуточным охладителем. Карбюратор имеет три элемента управляющие расходом топлива: жиклер холостого хода, главный жиклер, и воздушный жиклер, а так же мощностные жиклеры. Хотя эти элементы управления удовлетворительно функционируют при величине абсолютного давления 1,4 -1,7 бара (0,4 - 0,7 бара наддува), точное управление топливовоздушной смесью, чтобы удовлетворить или максимальным характеристикам или любым стандартам по выбросу вредных веществ, маловероятно.

Физические правила гидроаэромеханики просто не позволяют сделать этого. Возможны две различных компоновки систем турбонаддува с карбюратором. В системе с протяжкой воздуха карбюратор помещен перед турбонагнетателем, и топливовоздушная смесь проходит через всю систему. Система с продавливанием воздуха выполнена наоборот, карбюратор размещен после турбонагнетателя. При такой компоновке топливовоздушная смесь не проходит через турбонагнетатель.

Эти два типа систем имеют свои достоинства и недостатки. Система с протяжкой воздуха является более простой, потому что это система низкого давления, в карбюраторе не происходит никакого изменения плотности воздуха. Так же не требуется байпасный клапан компрессора.Это все, что можно сказать о системе с протяжкой воздуха.

Система с продавливанием воздуха имеет лучшую приемистость и холодный запуск, пониженный выхлоп вредных веществ и допускает использование промежуточного охладителя. После рассмотрения перечисленных достоинств, фактически нет никаких причин строить систему с протяжкой воздуха, если только вы не живете в местности с теплым климатом, и никогда не намереваетесь развить серьезную мощность.

В системе с протяжкой воздуха карбюратор склонен к обледенению при температуре окружающей среды ниже 10°С.

карб1

Общий чертеж системы турбонаддувп с нагнетателем позади карбюратора (система с протяжкой воздуха)

карб2

 Компоновка системы с нагнетателем перед карбюратором (система с продавливанием воздуха) представляет более совершенный путь для топливовоздушной смеси, в отличии от системы с протяжкой воздуха.

Компоновка системы с протяжкой воздуха

Главная проблема при компоновке системы с протяжкой воздуха состоит в том, что топливовоздушная смесь всегда проходит через всю систему. Топливо склонно к конденсации при понижении температуры. Конденсация топлива ужасно сказывается на холодном холостом ходе и реакции на низких оборотах. Водяная рубашка, добавленная для подогрева карбюратора и улитки турбонагнетателя, уменьшает конденсацию топлива. Однако даже мысль о преднамеренном добавлении теплоты к системе впуска не должна рассматриваться иначе как исключение. Дальнейшее добавление теплоты может потребоваться для предотвращения обледенения карбюратора при работе под давлением. Как правило, при правильном соотношении воздух/топливо при испарении топлива в карбюраторе.

 карб

Ранние системы турбонаддувп с карбюраторами, подобно этой, просто протягивали воздух через карбюратор.

За ними последовали более современные компоновки с продавливанием воздуха через карбюратор. создается падение температуры около 201’ С. Это падение температуры, вкупе с прохладным, влажным окружающим воздухом, часто вызывает обмерзание дроссельных заслонок, полностью открытых при работе с наддувом. Это обстоятельство, можно исправить, только добавив некоторое количество тепла на впуск.

зщтешфс

Система турбонаддува с продавливанием воздуха через карбюратор, установленная на двигатель Pontiac V8

Выбор карбюратора для системы с протяжкой воздуха необходимо делать, принимая во внимание только расход воздуха через двигатель без учета турбонагнетателя. Причина этого в том, что расход воздуха через карбюратор основан только на падении атмосферного давления. Турбонагнетатель нарушет эти условия, изменяя величину разрежения за дроссельными заслонками. В результате этого, карбюратор при атмосферном давлении перед дроссельными заслонками может пропустить большее количество воздух для данного двигателя из-за пониженного давления за дроссельными заслонками, созданного турбонагнетателем. Другими словами, турбонагнетатель создает больший перепад давления на карбюраторе.

1973 jaguar xj12 engine

 В этой системе с турбонаддува с продавливанием воздуха через карбюратор на Jaguar XJ12L установлен жидкостный промежуточный охладитель. Хорошо видны трубки для подвода сигнала давления из впускного ресивера.

Система с протяжкой воздуха имеет скрытую ловушку при выборе карбюратора соответствующего размера. Эта ловушка образуется из-за дополнительного обстоятельства, при котором один цилиндр может протягивать воздух через сечение карбюратора в данный момент времени. 

впуск 

Не допускаеться копоновки, при которой один цилиндр сможет всасывать воздух через два диффузора одновременно.Такая компоновка будет склонна к перекарбюрированию и будет нефункциональной.

Например, представьте карбюратор с двумя диффузорами, установленный перед турбонагнетателем, и все это установлено на четырехцилиндровом двигателе. Хотя пропускная способность карбюратора может быть согласована со всей системой, мы имеем ситуацию, в которой каждый цилиндр всасывает воздух через эти два диффузора. Это можно сравнить с установкой четырех двухдиффузорных карбюраторов на четырех цилиндровый двигатель, такая ситуация была бы конечно ужасной и ее можно было бы назвать чрезмерное карбюрирование. Вся беда от этого факта то, что один цилиндр, протягивающий воздух через два диффузора, создает в них очень низкую скорость воздуха. Из-за этого разрежение в карбюраторе недостаточно для работы главного жиклера; следовательно мы имеем низкий расход топлива через жиклер. Ситуация несколько улучшается при наличии большего количества цилиндров, но главная проблема все же остается. Одно из решений проблемы - выбор карбюратора с небольшим основным диффузором и с управляемой вакуумом вторичной камерой.

Подготовка карбюратора дня системы турбонаддува с протяжкой воздуха не представляет никаких особых сложностей. В большинстве случаев будут необходимы несколько большие главные жиклеры, подача ускорительного насоса, и жиклеры холостого хода, чем у обычного атмосферного двигателя такого же объема. Как правило, требуется запорная игла поплавковой камеры большего диаметра, чтобы удовлетворить возросшие требования к расходу топлива.

Компоновка системы с продавливанием воздуха

Система с продавливанием воздуха обеспечивает идеальную компоновку дчя распределения топлива по цилиндрам. Все классические способы компоновки карбюратора на двигателе остаются неизменными при подаче сжатого воздуха через карбюратор. Эти компоновки удачно работали на обычном атмосферном двигателе и будут, конечно, работать в компоновке с продавливанием воздуха через карбюратор. Хотя доступное свободное пространство часто влияет на число и тип карбюраторов, одна заслонка карбюратора на цилиндр всегда должна быть конечной целью. 

mini

Система с продавливанием воздуха через карбюратор, смонтированная на автомобиле Austin Mini. Благодаря применению такой компоновки в системе установлен интеркулер. Хорошо видет клапан сброса давления.

При компоновке системы с продавливанием воздуха должны быть выполнены несколько условий:

  • давление топлива, должно управляться как функция давления наддува.
  • все узлы топливной системы должны соответствовать увеличенному давлению топлива.
  • необходим байпасный клапан компрессора.

Управление давлением топлива.

Требование об изменения давления топлива объясняется тем фактом, что поплавки карбюратора подвергаются изменяющемуся давлению, от атмосферного на холостом ходу и номинальном режиме до максимального давления при работе нагнетателя. Если давление топлива было бы постоянно, скажем, 0,25 бара, то когда давление наддува превысит его, топливо будут поступать обратно в топливный бак. Очевидно, что для подачи топлива в поплавковую камеру, давление в которой составляет 1 бар, требуется давление топлива 1,22 -1,3 бара. Если бы это давление оставалось постоянным, оно хорошо бы подходило для работы с наддувом, но на номинальных режимах или холостом ходу карбюратор был бы залит топливом.

Решение - регулятор давления топлива, который изменяет давление топлива в зависимости от давления наддува. 

схема топлива

Система с продавливанием воздуха должна иметь регулятор давления топлива, чувствительный к давлению наддува

Требования к топливному насосу.

Очевидна необходимость обеспечить больший расход топлива при работе с наддувом. Топливные насосы, диапазоны давления и расхода обсуждались в Главе «Система впрыска топлива».

Байпасный клапан.

Байпасный клапан компрессора, или противопомпажный клапан, необходим для нормальной работы системы с продавливанием воздуха. Конкретный момент, при котором требуется наличие клапана - момент закрытия дроссельной заслонки после работы под давлением. Это, например, момент переключения передачи при работе с наддувом.

Проблема возникает когда после закрытия дроссельной заслонки в коллекторе создается разрежение. Выходное отверстие жиклера холостого хода при этом находится в зоне разрежения, в то время как его входное отверстие все еще находится под давлением из поплавковой камеры, от турбонагнетателя, который продолжает нагнетать воздух. Возникший перепад давлений на жиклере холостого хода является причиной большого выброса топлива и резкого обогащения смеси. Когда переключение передачи выполнено, и дроссельная заслонка снова открывается, отзывчивость двигателя ухудшается из-за внезапного обогащения топливовоздушной смеси. Ситуация нормализуется, как только система снова достигает постоянного давления наддува, когда давление одинаково на обоих сторонах жиклера холостого хода.

давление

При работе с наддувом карбюратор находится под давлением. Когда дроссельная заслонка закрыта, остаточное давление в поплавковой камере и вакуум ниже дроссельной заслонки приведут к значительному расходу топлива, через жиклер холостого хода. Байпасный клапан быстро снижает давление в поплавковой камере. 

перепускной патрубок

Байпасный или противопомпажный клапан необходим в системах с продавливанием воздуха, чтобы быстро снизить давление в поплавковой камере при закрытии дросельной заслонки.

Байпасный клапан предназначен для сброса давления из пространства перед дроссельной заслонкой, при ее закрытии, быстро переводя систему на стабилизированное давление. Это выполняется путем использования вакуума из впускного коллектора, образующегося при закрытии дроссельной заслонки. При этом открывается клапан, быстро сбрасывающий давление.

Распределение вакуума и давления.

Для успешной работы системы с продавливанием воздуха необходим источник сигнала управления для вестгейта и регулятора давления топлива. Это условие объясняется необходимостью управлять перепадом давления на запорной игле поплавковой камеры карбюратора. Этот перепад давлений разность между давлением топлива на входе в поплавковую камеру и давлением наддува, которое создано в поплавковой камере.

ccrp 1009 35 ocheap turbos from ebay on a 406 small block enginetwin turbos installed

Установка клапана сброса давления в турбосистеме, у становленой на Chevrolet Camara 1968 года.

Перепад давлений должен быть постоянным на всех эксплуатационных режимах. Чтобы выполнять это условие важно, чтобы оба управляющих сигнала были взяты из камеры впуска перед дроссельными заслонками. Лучше брать эти сигналы в одном и том же месте. Чтобы пояснять, что может случиться, если не будет выполнено это требование, представим, что оба сигнала взяты за дроссельной заслонкой. Это самое неподходящее место для измерения давления наддува, давление в этой точке всегда самое низкое. Потери давления в карбюраторе могут составлять 0,2 - 0,25 бара. Если сигнал на вестгейт поступает из коллектора, в поплавковой камере давление будет на 0,2 - 0,25 бара большие. Если давление топлива установлено на 0,35 бара выше давления наддува, то реальный перепад давлений на запорной игле поплавковой камеры будет 0,15 - 0,1 бара, конечно, такого перепада недостаточно для работы под наддувом. Если давление топлива поднять, чтобы компенсировать это, будет нарушена настройка холостого хода, когда в поплавковой камере будет атмосферное давление.

Опять же, на холостом ходу давление топлива будет 0,55 - 0,6 бара, слишком высокое давление для иглы поплавковой камеры.

Подготовка карбюратора

Несколько элементов конструкции карбюратора нуждаются в осмотре и/или подготовке перед использованием его в системе с продавливанием воздуха. Карбюратор для системы с продавливанием воздуха должен иметь твердый поплавок.

Если тот, который Вы хотите использовать, имеет медный или другой поплавок из листового материала, который может деформироваться под давлением наддува, поплавок должно быть заменен на твердый. Существуют разнообразные методы, чтобы заполнить полый поплавок легкой пеной. Некоторые из них заключаются во впрыскивании жидкости, твердеющей внутри поплавка.

потеряшка

Сигналы для вестгейта и регулятора давления топлива должны брать начало в одной и той же точке системы, перед дроссельной заслонкой.

Внимательно осмотрите карбюратор на наличие заглушек, закрывающих технологические отверстия. Эти заглушки могут смещаться со своего места при работе под давлением. Заглушка может быть закреплена путем накернивания остроконечным кернером. Сделайте накер-нивания вокруг заглушки, чтобы основной металл корпуса корбюратора зафиксировал заглушку на месте. Другой метод закрепления заглушек состоит в том, чтобы зафиксировать их высококачественным эпоксидным клеем.

пары карбюратора

 Когда утечка топлива через оси дросселя - проблема, давление наддува перед диффузором, скоторое будет всегда выше чем после диффузора, может быть подведено к втулкам вала, чтобы вернуть смесь назад в камеру карбюратора. 

Помните то, что большие заглушки будут выходить из строя в первую очередь, поскольку они испытывают большую силу от давления. Осмотрите все прокладки в карбюраторе. Любая прокладка, которая кажется неудовлетворяющей поставленным задачам, должна быть заменена. Можно усилить прокладку очень легким покрытием клея-герметика Loctite, нанесенным на одну сторону. Ни в коем случае Вы не должен использовать кремнийорганический или другой подобный каучукообразный герметик, поскольку Вы будете находить его в топливных жиклерах после первого осмотра карбюратора. Особенно важно загерметизировать все прокладки или другие элементы на крышке поплавковой камеры, чтобы избежать потери перепада давления на главном жиклере. Если имеются утечки давления из поплавковой камеры, подача топлива будет недостаточной при высоком давлении наддува. Оси дроссельной заслонки карбюратора будут пропускать топливо под давлением, если не будут уплотнены. Большинство утечек будут незначительны и не будут влиять на безопасность или работоспособность.

Аккуратность диктует, что валам дроссельных заслонок необходима некоторая герметизация. Вероятно, самый легкий и наиболее эффективный метод состоит в том, чтобы обеспечить барьер давления, который будет сдерживать топливно-воздушную смесь в камере карбюратора. Это может легко быть сделано прокачкой некоторого давления наддува из коллектора в карбюратор, до небольших соединений, помещенных в приливы корпуса, через которые проходит ось дроссельной заслонки.

P110409 122901

Система турбонаддува, установленная на двигателе Datsun А12. 

Клапан холодного пуска с подачей топлива, в отличие от клапана с ограничителем воздуха, будет нуждаться в уравновешивании давления для устранения противотока при работе под наддувом. Если это проблема, ее можно решить, сделав крышку сверху клапана холодного пуска и подводя давление от коллектора в эту крышку. Крышка может быть приклеена к карбюратору высококачественным эпоксидным клеем. Почти любой карбюратор может быть подготовлен к использованию в системе турбонаддува с продавливанием воздуха. Однако некоторые карбюраторы требуют серьезной подготовки, в то время как другие более удобны в использовании.

Изготовители, такие как Weber, Mikuni, SK, Dellorto, и Holley, выпускают карбюраторы, которые, при соответствующей подготовке, будут хорошо работать в системе турбонаддува с продавливанием воздуха. Самый простой для использования карбюратор конечно горизонтальный Mikuni серии РНН с двумя камерами. Они могут рассматриваться для применения на V-8 и V-12, а также на любом рядном двигателе. Mikuni РНН подходит настолько хорошо насколько это возможно. Он прост в настройке, хорошо отзывчив на низких оборотах, пропускает достаточно воздуха и очень надежен. Новый карбюратор SK фактически равноценен ему, с несколько большими возможностями для настройки. В тех ситуациях, когда невозможно использовать горизонтальные карбюраторы с двумя диффузорами, нужно рассмотреть Вебер IDF с падающим потоком. Хотя 1DF требует дополнительной подготовки, он имеет широкие возможности, отзывчивый, хорошо работающий карбюратор. Возможно карбюраторы самого высокого качества изготавливаемые сегодня - эго итальянские Dellorto. Имеются модели и с падающим потоком и горизонтальные, эти карбюраторы действительно замечательный пример работы.

дроселя

 Патрубки из коллектора к дроссельной заслонке должны иметь воронкообразную форму, как можно более идеальную форму для отверстия впуска воздуха. 

Выбрав их для использования, гарантируйте себе наличие запасных частей. Карбюраторы Holley успешно используются на протяжении многих лет, и Holley предлагает широкий ассортимент для выбора. Никто из производителей не приблизился к Holley в создании специально настраивающихся узлов и частей для удовлетворения любых требований. Карбюраторы Motorcraft с двумя диффузорами универсальны и легко могут быть подготовлены для системы с продавливанием воздуха.

Конструкция ресивера.

Ресивер это узел, который сосредотачивает воздух для его прохождения через карбюратор. Хотя ресиверы просты по своей концепции, в их конструкции должны соблюдаться несколько правил:

  • объем ресивера должен составлять 110-120 % рабочего объема двигателя.
  • необходимо спрямлять воздушный поток перед распылительным устройством карбюратора. Завихрения воздуха около распылительного устройства мешают его нормальному функционированию.
  • необходимо иметь форму канала на входе в карбюратор близкой к идеальной.
  • не направлять воздух непосредственно поперек диффузора карбюратора.
  • необходимо обеспечить подачу воздуха в поплавковую камеру.

Итоги главы

Имеются ли проблемы со смесеобразованием при работе на холостом ходун низкой температуре окружающей среды?

Системы турбонаддува с протяжкой воздуха имеют длинный, искривленный путь для топливовоздушной смеси, прежде чем она достигнет цилиндров. Если теплота не подводится в месте крепления карбюратора или в районе нижней точки системы, топливо конденсируется перед турбонагнетателем. На практике подогрев карбюратора позволяет двигателю устойчиво работать на холостому ходу и нормально управляться на низких оборотах, когда температура окружающей среды меньше 25С. При работе с наддувом существуют такие завихрения потока, что конденсирование топлива становится невозможным. Проблемы можно полностью избежать используя компоновку с продавливанием воздуха через карбюратор.

Являются ли системы с продавливанием воздуха технически и функционально работоспособными ?

Да. Если Вам нужны доказательства, покатайтесь на Lotus Esprit Turbo.

Имеются ли противоречия между системами с протяжкой и продавливай и ем воздуха?

Да. Системы с продавливанием воздуха имеют лучший запуск, устойчивый холостой ход, хорошо работают на низких оборотах и обеспечивают быстрый отклик на педаль газа и меньшие вредные выбросы. Промежуточный охладитель может использоваться только в системах с продавливанием воздуха. Системы с протяжкой воздуха - дохлый номер.

 

Прочитано 2987 раз

Понравилось?! Не забудь поделиться! ;-)

    

Есть что рассказать? Тогда вам сюда...

--->

Мы в соцсетях