Заказать
Наш опрос

Стал ли сайт Вам полезным?

Просмотреть результаты

Loading ... Loading ...

Система приготовления идеально распыленного топлива

Теория.

Как известно, процесс горения жидкого топлива проходит следующие стадии: смешение капель топлива с воздухом, подогрев капель и их частичное испарение, то есть переход в газообразную форму, воспламенение топлива и само горение (оксидирование).

Таким образом, основные условия эффективного сжигания жидкого топлива сводятся к следующему: необходимо обеспечить мелкое и равномерное распыление топлива, тщательное смешение частиц топлива и воздуха, подогрев топливной смеси и хорошую воспламеняемость топлива в цилиндре.

Величина поверхности частиц топлива, омываемых воздухом и вступающих в реакцию с кислородом, имеет решающее значение для интенсивного и полного сгорания топлива. Величина активно реагирующей поверхности топлива определяется степенью и качеством его распыления, а также качеством смешения его с воздухом. Однородное и тонкое распыление топлива является обязательным и важным фактором подготовки топлива к сжиганию.

Распыление топлива — процесс дробления струи на мелкие капли. Для распыления струи жидкого топлива необходимо преодолеть силы сцепления и поверхностного натяжения.

В инжекторных автомобилях распылением топлива заведует топливная форсунка, имеющая от 2 до 6 очень мелких отверстий, через которые топливо, собственно, и распыляется. В карбюраторном автомобиле для распыления топлива служит малый диффузор. Ниже приведены примеры малых диффузоров различных моделей карбюраторов.

Как можно заметить, родной малый диффузор любого карбюратора имеет посредине перемычку, из которой  собственно и распыляется топливо. У Солексов перемычка имеет выфрезеровку, у МД Озонов перемычка представляет собой фактически носик. Фото снизу.

Фото выфрезеровки МД Солекса, из которого идет распыление смеси:

Малый распылитель карбюратора Солекс

Для примера ниже фото форсунки автомобиля Geely. Видна мебрана с соплами форсунки.

Сравнительная оценка факела распыления засоренной форсунки (слева) и чистой (справа).

Разница в расходе между этими двумя форсунками может достигать литра. А теперь сравните диаметр сопла инжекторной форсунки и размер выфрезеровки в малом диффузоре и представьте размер капель топлива, поступающих в двигатель карбюраторного авто.

Струя топлива из МД похожа на струю, которая идет из ускорительного насоса, только она не такая узконаправленная. Именно поэтому у инжекторных автомобилей расход гораздо меньше – чем мельче изначально капля топлива, поступающая в двигатель, тем она быстрее испаряется, а суммарно площадь окисления у множества мелких капель больше, чем у одной крупной.

После распыления из малого диффузора топливо попадает во впускной коллектор, где испаряется и пары топлива засасываются в двигатель. Именно поэтому на холодной карбюраторной машине движение невозможно – капли неиспарившегося топлива не могут нормально воспламениться, приходится прогревать двигатель и впускной коллектор. В малых диффузорах карбюратора Озон даже есть специальная медная перемычка под топливным каналом, которая по задумке инженеров должна дополнительно дробить топливо, исходящее из топливного канала. Да вот с этой задачей она справляется из рук вон плохо.

Часть топлива в виде капель, не успевших испариться, тоже засасывается в двигатель, и, не успев сгореть, выбрасывается с выхлопными газами. Частично топливо догорает уже по пути движения в выпускном коллекторе, оседая в виде сажи. Можете провести пальцем в выхлопной трубе и убедиться :)

Практика.

Для улучшения качества распыления топлива в карбюраторном автомобиле был разработан СПИРТ.

Диффузор СПИРТ

Принцип действия СПИРТ просттопливная эмульсия поступает через топливный канал к нескольким отверстиям, выполняющим роль распылителей, по типу форсунки в инжекторном авто. После смешивания эмульсии с потоком воздуха полученный в результате аэрозоль засасывается в двигатель.

При этом чем меньше диаметр сопел СПИРТа, тем более мелкие капли топлива получаются на выходе из малого диффузора.

Другими словами, СПИРТ – это не магниты на бензиновый шланг, не таблетки в бак и прочая алхимия. Обычная физика – чем лучше распылить топливо, тем оно лучше сгорает, и тем больше КПД сгорания, а значит, на педаль газа приходится давить меньше.

Идея СПИРТа не нова.  Система приготовления идеально распыленного топлива (СПИРТ) или Устройство приготовления гомогенной смеси (УПГС), как оно называлось ранее — довольно простое устройство, более известное как “Annular Booster”. Разработано было в 50-е годы XX века, а с 1959-го года компания “Holley Carburetor Company” устанавливала его на свои карбюраторы.

Подобного рода распылители применяются до сих пор.

Как видите, идея эта не нова, и очень хорошо себя зарекомендовала. Мы просто рассчитали втулку для наших карбюраторов согласно скоростей воздуха в больших диффузорах карбюратора и времени вступления главной дозирующей системы (ГДС) в работу.

Эффект от установки системы СПИРТ вместо родного малого диффузора:

1. Увеличивается мощность двигателя — топливная смесь более однородная, благодаря чему происходит более полное сгорание, при этом КПД двигателя возрастает. УОЗ при этом можно увеличить на 2–4 град без появления признаков детонации.

2. Экономится топливо. Экономия составляет от 5–10% и до 15% в зависимости от характера вождения. При этом, чем больше объем двигателя, тем больше экономия.

3. Двигатель работает более плавно, позволяя переключаться на повышенные передачи при меньшей скорости — повышается эластичность.

4. Снижается токсичность выхлопных газов.

Почему российский УПГС не работает?

Несколько лет назад на рынок был выпущен так называемый УПГС российского производства. Ниже для сравнения даны фото УПГС (справа) и СПИРТ – Annular Booster (слева)

Здесь нужно сделать небольшое отступление.

В основе работы любого карбюратора лежит так называемый закон Бернулли чем больше скорость жидкости (газа) в какой-то части трубы, тем статическое давление меньше, то есть больше разрежение.

Кратко это все можно описать вот такой вот картинкой:

Если трубу, по которой течет жидкость, снабдить впаянными в нее открытыми трубками—манометрами, то можно будет наблюдать распределение давления вдоль трубы. В узких местах трубы высота столба жидкости в манометрической трубке меньше, чем в широких. Это означает, что в этих местах давление меньше. Чем меньше сечение трубы, тем больше в ней скорость течения и меньше давление. Или больше разрежение, кому как нравится.

Называется это Эффект Вентурри, и является следствием закона Бернулли.

На этом принципе построена просто огромадное количество работающих агрегатов, к примеру обычный пульверизатор:

По-научному процесс этот называется карбюрацией. Очень хорошее видео, в котором показан процесс карбюрации. Наглядно показано, что сужение трубы приводит к увеличению скорости воздуха и к уменьшению давления.

Идем дальше. Фотография простейшего карбюратора (картинка не моя, а честно спертая из интернета :) ):

Любой карбюратор имеет сужение, называемое большим диффузором (поз. 3) и распылитель, именуемый малым диффузором, или малым распылителем. Условно это поз. 4. К примеру, карбюратор Солекс 2108 (81, 83) имеет диаметры больших диффузоров 21/23 мм (первая/вторая камера), а к примеру карбюратор 21073 – 24/24 мм.

Забегая вперед, скажу, что если поставить 073 карб на маленький объем, скажем, 1200сс, то будут провалы – диаметр большого диффузора больше, скорость воздуха меньше, разряжение меньше, ГДС – главная дозирующая система – очень поздно вступает в работу. Если поставить 081 карб на объем 1700 – будет перерасход – диаметр большого диффузора меньше, скорость воздуха больше, больше тянет смесь. На этом все и попадают, когда скажем на Волге с объемом 2.49 литров меняют К151 на первый попавшийся Солекс. А как правило попадается 08-083, они самые ходовые. В итоге – расход больше на литр, а то и на все полтора.

Малый диффузор, через который распыляется смесь, кстати, тоже внутри имеет сужение. То есть разрежение внутри малого диффузора суммируется с разрежением снаружи диффузора – нижний край малого диффузора находится четко в зоне наибольшего сужения большого диффузора. Но это так, к сведению, сейчас речь идет не о том, чтобы рассказать способ расчета статического давления в карбюраторе, а показать, что карбюратор является довольно точно расчитанным устройством, и изменяя один какой-то его параметр, мы затрагиваем работу ГДС – главной дозирующей системы, вернее время вступления ее в работу.

Итак. В двух словах – чем меньше диаметр карбюратора (большого или малого диффузоров), тем больше тянет смесь. И наоборот – чем больше внутренний диаметр карбюратора, тем меньше тянет смесь.

Когда несколько лет назад меня увлекла идея экономии топлива и я начал углубленно изучать теорию работы карбюратора, я конечно же столкнулся с российским УПГС и конечно же он у меня не заработал. В итоге спортивная злость и несколько ведер спаленных во время испытаний бензина родили на свет то, что сейчас называется СПИРТом – Системой Приготовления Идеально Распыленного Топлива. И продвигать название СПИРТ я начал только из-за того, что неправильно расчитанный российский УПГС похоронил на корню весь принцип работы Annular Booster.

В двух словах, почему российский УПГС не работает – сильно большой внутренний диаметр приводит к падению скорости воздуха внутри него, а вследствии этого снижается разряжение – ГДС – главная дозирующая система – позже вступает в работу. Когда на каких-то оборотах топлива из системы ХХ и переходной системы уже не хватает, а ГДС еще не вступила в работу, происходит процесс, который называется автолюбителями как «провал».

Кроме этого, российский УПГС для распыления смеси имеет всего 6 отверстий диаметром примерно 1.5 мм. Мой СПИРТ имеет несколько десятков отверстий гораздо меньшего диаметра. Ларчик открывается просто – чем меньше диаметр отверстия, из которого распыляется смесь, тем мельче будут капли топлива, тем быстрее они испаряются и тем больше топлива участвует в сгорании, а не просто вылетает в трубу.

Вы конечно же зададите вопрос – откуда 10% экономии, которые я ганрантирую?

Смотрите, все просто. Изначально из родного малого диффузора, вернее из той его выфрезеровки, в двигатель поступают капли различного диаметра. Для того, чтобы совершить полезную работу, каплям сначала нужно испариться – в двигателе горят не капли, а пары топлива. Многие не знают, но одной из причин детонации являются именно капли топлива – они не сгорают, а взрываются, и дают детонационную волну. Следовательно, уменьшив диаметр капли, мы уменьшим время, необходимое для их испарения, а если капель не будет вовсе, мы уберем одну из причин детонации (вторая причина – это бедная смесь, третья – график УОЗ, называемый «зоной детонации». Впрочем, это тема отдельной статьи).

Как можно уменьшить диаметр капли? Ну наверное распылять бензин не из одной большой «дырки» в малом диффузоре, а из нескольких очень мелких отверстий, как это сделано в форсунке инжекторного автомобиля.

Вот и вся задача. СПИРТ имеет втулку, которая в свою очередь имеет очень много мелких отверстий, из которых распыляется топливо.

Так откуда ж та минимальная экономия в 10%, которую я гарантирую – снова задаст вопрос любопытный читатель?

А это, дорогие друзья, оте крупные капли топлива, которые раньше не успевали испаряться, и часть их вылетала в трубу и догорала во впускном коллекторе. Да-да, оказывается сажа в выхлопной трубе это углерод, это несгоревшие капли топлива, которые оседают в выпускном коллекторе и догорают уже в трубе от нагретого металла. Мой СПИРТ просто «отлавливает» крупные капли топлива, и с помощью молотка и великого и могучего дробит их на более мелкие :)

Доказательством того, что это так, является постепенное очищение свечей, поршня, выхлопной трубы от сажи. Через несколько тысяч километров в выхлопной трубе пропадает свежий налет сажи, а свечи приобретают нормальный красновато-коричневый оттенок без следов сажи.

Как это работает?

Топливная смесь, приготавливаемая СПИРТ, похожа на мелкодисперсную пыль или туман.

СПИРТ в работе
СПИРТ установлен в первую камеру
СПИРТ в работе
СПИРТ установлен в первую камеру