Топливо и горючие смеси. Для работы ДВС в его цилиндр поступает горючая смесь, состоящая из мелко распыленного и испаренного топлива, смешанного с воздухом. В качестве топлива в современных мотоциклетных двигателях используют автомобильные бензины с октановым числом не ниже 93 (у части мотоциклов с двухтактными двигателями в бензин добавляют масло). Октановое число характеризует стойкость топлива к детонации — взрывному сгоранию топлива в цилиндре при высоких нагрузках. Детонация — явление нежелательное и опасное, вызывающее перегрев и разрушение деталей цилиндро-поршневой группы двигателя. Чем выше октановое число, тем большую степень сжатия может иметь двигатель. А значит, в соответствии с теорией ДВС, он будет работать эффективнее, его экономичность и мощность будут выше.
Система питания. В систему питания мотоциклетных двигателей входят топливный бак, топливный кран, топливный фильтр, карбюратор и воздушный фильтр. Бензин хранится в топливном баке, расположенном обычно выше двигателя, что позволяет топливу самотеком поступать по шлангу в карбюратор. Некоторые зарубежные мотоциклы (в основном скутеры) имеют топливный бак, расположенный под седлом или полом, ниже двигателя. В этом случае бензин к карбюратору подается топливным насосом — с механическим, электрическим или вакуумным приводом. Вакуумный привод топливного насоса встречается на МТС с двухтактными двигателями — в них используется пульсация давления в кривошипной камере.
Топливные баки изготавливают из стали, алюминиевых сплавов или пластмасс. Наиболее распространено крепление бака к раме посредством резиновых подушек. В крышке бака имеется специальное отверстие, через которое в бак поступает воздух по мере расходования топлива. На многих зарубежных мотоциклах крышка герметичная, а сообщение внутреннего объема бака с атмосферой происходит через специальные угольные резервуары, предотвращающие выбросы паров бензина. У многих мотоциклов крышка бака имеет замок.
Топливный кран исключает подтекание топлива через карбюратор при остановке в случае негерметичности его поплавкового клапана. Топливный кран обычно имеет три положения: «З» или «Off» — закрытое; «О» или «On» — топливо поступает из основного объема бака; «Р» или «Res» — топливо поступает из резервного объема бака. Кран может также иметь встроенный фильтр (сетчатый или отстойник). Соединительный шланг в целях безопасности на концах должен иметь хомуты. Нередко на шланге устанавливают отдельный топливный фильтр.
Топливный кран
1 — топливный бак; 2 — мелкоячеистая сетка; 3 — канал основного запаса топлива; 4 — корпус крана; 5 — топливный шланг; 6 — отстойник топлива; 7 — поворотный запорный элемент; 8 — канал резервного запаса топлива; 9 — гайка крепления крана к топливному баку
На зарубежной мототехнике широко применяются автоматические топливные краны, которые открываются только при пуске двигателя, а при его остановке сразу закрываются. Управляет работой таких кранов разрежение во впускном трубопроводе (между карбюратором и цилиндром). При пуске и работе двигателя разрежение воздействует на мембрану топливного крана и, преодолевая усилие пружины, опускает запорную иглу и обеспечивает поступление бензина. Автоматический топливный кран может иметь положения: «On» — включения основного объема бака, «Res» — резерва и «Pri» — принудительного открытия крана при неработающем двигателе.
1 — мембрана; 2 — корпус крана; 3 — топливный бак; 4 — штуцер подачи топлива; 5 — запорная игла; 6 — канал управления (сообщающийся с впускным патрубком)
Воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр, который бывает нескольких типов: контактно-масляный, бумажный, пенополиуретановый (поролоновый).
Способы подачи воздуха к карбюратору
а — через контактно-масляный воздушный фильтр («Иж»); б — через бумажный воздушный фильтр («Днепр»); в — через поролоновый воздушный фильтр (ЗиД); г — «прямой впуск» (спортбайки); 1 — смоченный маслом сетчатый фильтр;
Контактно-масляный фильтр состоит из корпуса, сетчатой набивки и масляной ванны в нижней части корпуса. Поток воздуха поступает в центральную часть фильтра, затем поворачивает на 180° в зоне масляной ванны и проходит через фильтрующий элемент. Очистка воздуха проходит в два этапа: при повороте потока тяжелые частицы пыли оседают по инерции в слое масла, а легкие частицы улавливает смоченный маслом сетчатый фильтр. Подобные фильтры устанавливают на мотоциклы «Урал» и «Иж», но за рубежом они вытеснены бумажными и поролоновыми.
Бумажные фильтры одноразовые, они требуют замены при каждом ТО.
Поролоновые фильтры допускают многократную промывку и последующую пропитку специальным маслом. Корпус воздушного фильтра любого типа также выполняет роль глушителя шума впуска. При неисправном фильтре в цилиндр поступают твердые частицы, вызывающие ускоренный износ поршня, зеркала цилиндра, подшипников шатуна и коленчатого вала.
У современных скоростных спортбайков забор воздуха осуществляется из передней части обтекателя (так называемый «прямой впуск»). Тем самым увеличивается наполнение цилиндров горючей смесью на высоких скоростях движения.
Карбюратор приготавливает и дозирует топливовоздушную смесь, поступающую затем в цилиндр. Простейший карбюратор золотникового типа состоит из двух камер: поплавковой и смесительной. Первая служит для поддержания постоянного уровня топлива в карбюраторе, вторая — для приготовления рабочей смеси. Смесительная камера сообщается с поплавковой топливным каналом (распылителем), в котором установлена деталь с калиброванным отверстием — жиклер. Длина распылителя выбрана такой, чтобы уровень топлива в поплавковой камере был на 1–2 мм ниже верхнего среза распылителя. Этим предотвращается самопроизвольное истечение топлива при неработающем двигателе. Кроме распылителя, в смесительной камере расположена дроссельная заслонка (золотник), которая регулирует количество поступающей в цилиндр топливовоздушной смеси.
Главная дозирующая система золотникового карбюратора
Во время такта впуска во впускном трубопроводе и соединенной с ним смесительной камере создается разрежение. Под действием разницы давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо будет струйкой вытекать из распылителя в смесительную камеру. Там бензин подхватывается потоком воздуха, дробится, испаряется и перемешивается с ним, образуя горючую смесь.
Как было установлено опытным путем, топливовоздушная смесь наиболее эффективно сгорает при весовом соотношении компонентов 1:15. Когда доля топлива больше, смесь называют обогащенной, меньше — обедненной. Работа ДВС на обогащенных смесях повышает мощность, на обедненных — экономичность. Слишком богатые смеси не сгорают в цилиндре полностью, а бедные ведут к перегреву двигателя, вспышкам и хлопкам в карбюраторе.
Состав горючей смеси, вырабатываемый описанным выше простейшим карбюратором, не может быть оптимальным на всех режимах. Для того, чтобы поддержать нужный состав, применяют более сложные дозирующие системы. Современные карбюраторы имеют системы пуска, холостого хода, переходных режимов, основных рабочих режимов и коррекции для получения максимальной мощности.
Поддерживает постоянный уровень топлива в карбюраторе поплавок с закрепленным на нем клапаном — игольчатым или с обрезанным конусом (поз. 9 и 10 на рисунке ниже). При наполнении камеры топливом до определенного уровня поплавок поднимается и, воздействуя на клапан (непосредственно или через рычаг), прекращает доступ бензина. Регулировку уровня топлива осуществляют подгибанием рычага, управляющего клапаном, или установкой прокладок под клапан. Часто такая регулировка не предусмотрена вообще — она обеспечивается конструктивно.
Главная дозирующая система карбюратора типа «СV» (положение соответствует полной нагрузке)
На современных мотоциклах устанавливают три типа карбюраторов: золотниковые, постоянного разрежения («CV») и регистровые. На все отечественные мотоциклы устанавливают золотниковые карбюраторы (моделей К-65, К-68, «Jikov-2924 СЕ»), лишь «Урал-Волк» комплектуется карбюраторами типа «CV» («Keihin»).
В золотниковом карбюраторе ручка «газа» на руле, связанная тросом с дроссельной заслонкой (золотником), перемещает ее и, следовательно, изменяет сечение проходного канала карбюратора (диффузора). Таким образом регулируется поступающее в двигатель количество воздуха. С золотником жестко связана конусная игла, входящая в топливный канал — распылитель. Изменяя положение конусной иглы относительно золотника, смесь можно обогащать (при подъеме иглы) или, наоборот, обеднять (при ее опускании). С другой стороны распылителя установлен главный топливный жиклер. Все эти детали образуют главную дозирующую систему карбюратора. Перемещаясь одновременно с дроссельным золотником, игла изменяет сечение распылителя, через которое топливо засасывается в диффузор, где смешивается с воздухом и затем подается в цилиндр двигателя. При полностью открытом дросселе игла образует максимальное проходное сечение топливу, и количество поступающего топлива ограничивается только сечением канала жиклера.
В карбюраторах постоянного разрежения типа «CV» перемещение ручки «газа» передается не к золотнику, связанному с дозирующей иглой, а к поворотной дроссельной заслонке, расположенной ближе к выходу из карбюратора. Объем воздуха в мембранной камере над золотником сообщается со смесительной камерой карбюратора. Таким образом, перемещением золотника (а вместе с ним и дозирующей топливо иглы) управляет разрежение во впускном тракте. При малых нагрузках, когда поворотная дроссельная заслонка прикрыта, разрежение в смесительной камере (а следовательно, и в полости над мембраной) мало, и золотник вместе с иглой опущены под действием пружины. При больших нагрузках, при открытой дроссельной заслонке повышенное резрежение передается в полость над мембраной и поднимает золотник вместе с дозирующей иглой. Преимущество такого типа карбюратора в том, что золотник поддерживает постоянное разрежение в зоне распылителя, обеспечивая оптимальное соотношение топлива и воздуха. В многоцилиндровых двигателях обычно каждый цилиндр имеет отдельный карбюратор. Кроме того, такие карбюраторы могут иметь ускорительный насос, подающий порцию топлива во впускной канал при резком открытии дроссельной заслонки.
Регистровый карбюратор, применяемый на многих зарубежных одноцилиндровых четырехтактных двигателях, представляет собой комбинацию описанных выше двух типов карбюраторов. В нем имеются две смесительные камеры, причем золотник одной камеры приводится от ручки «газа», а другой — от разрежения в смесительной камере.
При пуске холодного двигателя требуется обогащенная смесь. Для этого в крышке поплавковой камеры некоторых карбюраторов располагают утопитель поплавка. При нажатии его стержня уровень топлива в поплавковой камере становится выше допустимого, и топливо перетекает из распылителя во впускной трубопровод. При этом часть бензина через дренажное отверстие поплавковой камеры вытекает наружу. В последнее время в конструкциях карбюраторов, чтобы не допустить попадания паров бензина в атмосферу, утопитель не применяют, используя обогатитель смеси. Он представляет либо воздушную заслонку, создающую более высокое разрежение у распылителя (увеличивающее истечение топлива через распылитель), либо дополнительный топливный канал.
Система холостого хода включает воздушный и топливный каналы холостого хода, топливный жиклер и винт регулировки с пружиной-фиксатором. Выходное отверстие системы холостого хода расположено в зоне дроссельного золотника (заслонки). По мере открытия дроссельной заслонки вступает в работу главная дозирующая система, обеспечивающая требуемый состав смеси во всем рабочем диапазоне.
Система холостого хода золотникового карбюратора (а) и типа «CV» (б)
Некоторые карбюраторы имеют корректор топливной смеси с ручным приводом, позволяющий на время обогащать ее состав. Корректор отличается от обогатителя тем, что он не имеет фиксированного положения для обогащения при пуске холодного двигателя. Плавное ручное регулирование состава смеси осуществляется конусной иглой, входящей в топливный жиклер корректора. Корректоры топливной смеси имеют только мотоциклы «Иж» и ТМЗ.
В последние годы на мотоциклах с четырехтактными двигателями все чаще применяют системы впрыска топлива с электронным управлением.
Система впрыска
а — общий вид; б — расположение форсунки; 1 — электромагнитные форсунки; 2 — топливный коллектор; 3 — регулятор давления; 4 — электронный блок управления;
Такие системы включают в себя топливный насос с электрическим приводом (обычно погруженный в топливный бак), аккумулятор топлива, распределительный трубопровод, электромагнитные форсунки, электронный блок управления, соединенный с рядом датчиков (открытия дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала, содержания кислорода в выпускном трубопроводе, детонации и других). Существуют системы управления двигателями, в которых управление системами питания и зажигания объединено («Motronik» мотоциклов БМВ), благодаря чему достигаются высокие экономичность и мощность в сочетании с низкой токсичностью отработавших газов.
Основной неисправностью системы питания является уменьшение (прекращение) подачи бензина из-за засорения топливного крана или жиклеров, топливных или воздушных каналов в карбюраторе. Чтобы избежать засорения, применяют топливный фильтр и уделяют внимание состоянию воздушного фильтра и герметичности соединительных патрубков. Нарушение дозирования топлива происходит также при неисправности поплавкового механизма: негерметичности игольчатого клапана, повреждении поплавка или отклонении уровня топлива от заданного.
Выпускная система. Выпускная система мотоцикла включает выпускной канал в цилиндре, патрубок и глушитель. В двухтактных двигателях размеры и форма элементов выпускной системы значительно влияют на мощность и экономичность. Поэтому на них применяют так называемые «настроенные системы» — индивидуальные выпускные системы для каждого цилиндра, состоящие из выпускного патрубка, резонатора и глушащего насадка. Резонатор имеет два конуса (прямой и обратный) с цилиндрической частью посередине. Подбор формы и размеров этих элементов позволяет «настроить» систему на определенную частоту, когда чередования волн отработавших газов попадут «в такт» и будут улучшать очистку цилиндра. У четырехтактных двигателей процессом выпуска управляют клапаны ГРМ, поэтому резонансные явления в выпускной системе не играют большой роли. В таких двигателях с несколькими цилиндрами все выпускные патрубки обычно сведены в один глушитель.
Выпускная система двухтактого двигателя с мощностным клапаном
1 — выпускной патрубок; 2 — выпускной канал в цилиндре; 3 — выдвижная шторка механизма, изменяющего высоту выпускного окна (система RAVE, двигатель «Ротакс»); 4 — резонатор; 5 — глушитель
Выпускные системы некоторых зарубежных мотоциклов оснащают каталитическими нейтрализаторами. Эти устройства снижают токсичность выбросов за счет дожигания отработавших газов в слое катализатора. Располагаются каталитические нейтрализаторы в непосредственной близости к цилиндру перед глушителем с тем, чтобы температура газов была максимальна. Необходимость каталитических нейтрализаторов диктуется ужесточающимися требованиями к содержанию вредных веществ в отработавших газах в США, Японии и странах Европейского сообщества.
Кроме того, выпускные системы многих зарубежных мотоциклов (как двух-, так и четырехтактных) имеют специальные мощностные клапаны (поз. 3), чтобы предотвратить обратный выброс горючей смеси из цилиндров на режимах холостого хода и малых частот вращения коленчатого вала.
Выпускная система четырехтактого двигателя с мощностным клапаном
а — общий вид; б — схема управления; в — положение мощностного клапана при большой частоте вращения коленчатого вала; г — то же при малой частоте вращения коленчатого вала; 1 — выпускные патрубки; 2 — глушитель; 3 — поворотный мощностной клапан;
4 — аккумуляторная батарея; 5 — замок зажигания; 6 — блок управления; 7 — датчик частоты вращения; 8 — сервомотор; 9 — шкив привода; 10 — тросы управления клапаном
Глушители служат для сглаживания пульсаций давления газов и снижения шума выпуска. Независимо от типа двигателей (двух- или четырехтактные), принцип действия глушителей основан на двух физических эффектах: резонансе и звукопоглощении; часто используют комбинацию этих эффектов.
Глушители
а — шумопоглощающий; б — с резонансным подавлением шума; в — комбинированный
Основные неисправности выпускной системы — негерметичность соединений и засорение глушителя нагаром (у двухтактных двигателей).
Каталог статей
