Расчет упрощенного карбюратора

Для предварительного определения диаметров диффузора и топливных жиклеров достаточно выполнить приближенные расчеты. Точная настройка карбюратора в двигателе осуществляется на испытательном стенде. Для приближенного расчета используются следующие упрощенные предположения:

• воздух рассматривается как несжимаемая среда;
• гидравлические потери можно не учитывать;
• за топливным жиклером создано такое же разрежение, что и в жиклере, а давление перед ним равно давлению во впускном тракте.

Если для воздушного потока используется уравнение непрерывности, его можно описать следующим образом:



V — воздушный поток (объем воздуха на единицу времени);
d_L — диаметр диффузора в цилиндрической части;
ω_m — средняя скорость воздуха, экспериментальные данные.
Воздушный поток равен объему воздуха, впускаемому двигателем за единицу времени:



D — диаметр цилиндра;


Н — ход поршня;
n — частота вращения коленчатого вала;
i — количество рабочих циклов на один оборот коленчатого вала (тактность двигателя);
z — количество цилиндров на одну смесительную камеру карбюратора.

На основании двух вышеуказанных уравнений получаем формулу для диаметра диффузора:



Экспериментально полученные значения wm составляют:

• для z = 1 — ω_m ~ 75 м/с
• для z = 2 или 3 — ω_m ~ 100 м/с
• для z = 4 и более — ω_m ~ 120 м/с

Диаметр сверления жиклеров определяется таким образом, чтобы возникало желаемое соотношение составных компонентов рабочей смеси — бензина и воздуха. Ниже даны уравнения для вычисления массового расхода воздуха и топлива:



Коэффициент L означает воздух, коэффициент К — топливо.
m — массовый расход (масса на единицу времени);


а — коэффициент расхода;
А — поперечное сечение;
ω_m — средняя скорость воздуха;
ω_K — скорость топлива;
ρ — плотность.

Скорости можно выразить с помощью следующих уравнений:



р_b — атмосферное давление, давление во впускном тракте;
р_E — давление в узком месте диффузора.

Если формулы для скоростей вписать в формулы для массового расхода, то получаем следующее:



Массовый расход воздуха можно описать следующим образом:



λ — коэффициент избытка воздуха;


L_min — необходимое количество воздуха в соотношении «кг воздуха/кг топлива».



Диаметр сверления главного топливного жиклера рассчитывается по формуле:



Для коэффициентов расхода воздуха и топлива можно использовать следующие экспериментальные данные:

• а_L ≈ 0,8
• а_K ≈ 0,85

Максимальная мощность двигателя достигается при коэффициенте избытка воздуха λ=0,9.

Необходимое количество воздуха для бензина L_min≈14,5 кг/кг.

Плотность бензина ρ_K=740 кг/м³.

Плотность воздуха при 0,9 бар и 10°C ρ_L≈1,1 кг/м³.

Если все вышеуказанные данные ввести в уравнение 7.2, получаем следующее значение диаметра сверления главного топливного жиклера:

d_K = d_L = 0,053

Так как экспериментальные значения зависят от конструкции карбюратора, то для соотношения диаметров главного топливного жиклера и диффузора действует следующая эмпирическая формула: