Мотоциклы

1. Применяемое горючее

Основным горючим для мотоциклетных двигателей служит автомобильный бензин. Кроме автомобильного бензина, иногда в качестве горючего может применяться бензол, но не в качестве основного горючего, а в смеси, где главной составляющей частью является бензин.

В цилиндре двигателя сгорают пары горючего, смешанные с воздухом в определенной пропорции. Образование смеси паров горючего с воздухом осуществляется в карбюраторе. Качество этой смеси, а следовательно, и мощность двигателя в большой степени зависят от качества горючего.

Горючее, применяемое для мотоциклетных двигателей, должно обладать определенными свойствами, основными из которых являются теплотворная способность, испаряемость, детонационная стойкость, удельный вес.

Практическое значение теплотворной способности горючего заключается в том, что она определяет количество работы, совершаемой при сгорании одного килограмма горючего. Следовательно, чем выше теплотворная способность горючего, тем меньше его требуется для совершения определенной работы, иначе говоря, тем меньше будет расход горючего в двигателе. Поэтому горючее должно обладать высокой теплотворной способностью.

Для сгорания горючего требуется определенное количество воздуха, причем чем выше теплотворная способность горючего, тем больше воздуха требуется для его полного сгорания. Установлено, что для полного сгорания одного килограмма бензина, имеющего теплотворную способность 10 500 кал/кг, требуется 15 кг воздуха. Исходя из этого, горючая смесь карбюратором готовится в такой пропорции, где одна часть составляет горючее, а 15 частей воздух.

Заметим, что изменение теплотворной способности горючею при полном его сгорании мало влияет на изменение теплотворной способности рабочей смеси, а следовательно, мощность двигателя не зависит от теплотворной способности горючего.

Испаряемость горючего характеризуется температурой начала кипения, температурой выкипания 10 %, 50 %, 90 % и 100 % горючего.

При нагревании горючего прежде всего испаряются легкие его части, обладающие низкой температурой кипения. При дальнейшем повышении температуры постепенно испаряются более тяжелые части горючего.

Вследствие того, что при запуске холодного двигателя испарение горючего затруднено, для обеспечения легкого запуска горючее должно содержать некоторое количество легко испаряющихся частей.

Наличие в горючем большого количества тяжело испаряющихся частей ведет к тому, что горючее не испаряется полностью в цилиндрах двигателя и, проникая в картер, разжижает масло. Кроме того, неиспаренное горючее, сгорая в цилиндре, образует большое количество нагара.

Если в горючем большое количество легко испаряющихся частей, то оно полностью переходит в газообразное состояние еще до поступления в цилиндры двигателя. Такая смесь паров горючего и воздуха, поступая в цилиндр двигателя, дополнительно там нагревается и, увеличивая свой объем, уменьшает наполнение цилиндров. Кроме того, интенсивное испарение горючего в карбюраторе вызывает конденсацию водяных паров из воздуха в карбюраторе и обледенение его.

Поэтому при работе двигателя под нагрузкой горючее должно частично испаряться до цилиндров, а остатки горючего — в цилиндре во время его заполнения. Это особенно важно для двигателей воздушного охлаждения, так как капельки горючего, испаряясь в цилиндре, отнимают тепло от его стенок и таким образом понижают температуру стенок цилиндра.

Горючее должно обладать хорошей детонационной стойкостью. Детонационное сгорание горючего, т. е. сгорание со взрывной скоростью, очень вредно сказывается на работе двигателя. Оно, как правило, сопровождается характерным металлическим стуком, перегревом двигателя и падением его мощности, а иногда и поломкой двигателя, в первую очередь его поршней и шатунов.

Кроме того, большая склонность горючего к детонационному сгоранию препятствует получению высокой литровой мощности. Известно, что повышение литровой мощности достигается в основном увеличением степени сжатия и увеличением наполнения цилиндров. Но повышение степени сжатия и увеличение наполнения цилиндров горючей смесью вызывают резкое повышение температуры и давления газов в цилиндре двигателя во время сгорания. Это в свою очередь приводит к тому, что двигатель работает с повышенным детонационным сгоранием горючего.

Для повышения детонационной стойкости горючего к нему добавляют в виде присадков некоторые жидкости, называемые антидетонаторами. В качестве основного антидетонатора применяется этиловая жидкость. Горючее, в которое добавлена этиловая жидкость, называется этилированным, например этилированный бензин.

Этиловая жидкость очень ядовита. Поэтому при обращении с этилированным бензином необходимо строго соблюдать меры предосторожности.

Порядок этилирования бензина и правила обращения с этилированными бензинами подробно описаны в специальной литературе, поэтому в данной книге они не приведены.

Удельным весом горючего называется отношение веса одного литра горючего к весу одного литра воды при +4 °C. Знание удельного веса дает возможность приближенно определить сорт горючего или отклонение данного сорта горючего от нормы.

При изменении внешней температуры удельный вес горючего изменяется, и поэтому при проверке его ареометром вносят поправку на разность стандартной (20 °C) и данной температуры.

Удельный вес горючего при повышении или понижении внешней температуры на 1 °C изменяется: бензина на 0,00085, бензола на 0,00096, спирта винного на 0,00096.

Кроме указанных выше свойств, горючее должно обладать следующим: не содержать воды и механических примесей, не замерзать при низкой температуре.

2. Система питания

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя, чтобы обеспечить его нормальную работу.

Система питания (рис. 64) состоит из карбюратора 5, топливного бака 7, бензокраника 3 с фильтром 2, бензопровода 4, воздушного фильтра 6.

Рис. 64. Схема системы питания мотоциклетного двигателя: 1 — топливный бак; 2 — фильтр; 3 — бензокраник; 4 — бензопровод; 5 — карбюратор; 6 — воздушный фильтр.

Бензин из топливного бака через топливный фильтр по бензопроводу подается самотеком к карбюратору. Одновременно к карбюратору подводится воздух через воздушный фильтр. В карбюраторе горючее распиливается, в значительной мере испаряется и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Затем через впускной патрубок горючая смесь поступает в цилиндр двигателя. После сгорания рабочей смеси отработавшие газы выталкиваются через выпускную трубу и глушитель наружу.

Таким образом, система питания подает горючее к цилиндрам, подает воздух, приготовляет горючую смесь и выпускает отработавшие газы.

Топливный бак обычно расположен на верхней части рамы, перед водителем. Емкость бака[4] обеспечивает запас хода дорожного мотоцикла в пределах 300–400 км.

Топливный фильтр обеспечивает очистку горючего до его поступления в карбюратор.

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в цилиндры двигателя. Он должен быть небольших размеров, иметь малое сопротивление прохождению воздуха и простое устройство.

Карбюратор обеспечивает легкий запуск двигателя, приготовление горючей смеси необходимого для каждого режима работы двигателя состава и возможность регулировки качества горючей смеси в зависимости от условий эксплуатации. Карбюратор должен быть прост в изготовлении и иметь малые размеры. Он обычно располагается под топливным баком на задней стороне цилиндра. При V-образном расположении цилиндров карбюратор находится между цилиндрами. При оппозитном расположении цилиндров на каждый цилиндр ставится отдельный карбюратор.

3. Карбюрация

Распыление, испарение и смешивание горючего с воздухом называется карбюрацией, а прибор, при помощи которого это достигается, называется карбюратором.

Превращение горючего из жидкого состояния в парообразное (газообразное) осуществляется различными способами: распылением горючего, обдувом мелких капелек горючего воздухом, понижением давления воздуха в месте, где происходит распыление и испарение горючего, подогревом горючего или применением легко испаряющегося горючего.

К горючей смеси, полученной этими способами, предъявляется ряд требований. Она должна быть такой, чтобы горючее было в парообразном состоянии к моменту ее воспламенения, состав горючего внутри цилиндра был однородный, состав смеси во всех цилиндрах был одинаковый, горючая смесь обеспечивала наивыгоднейшее протекание рабочего процесса на данном режиме.

Состав горючей смеси, образуемой в карбюраторе и поступающей затем в цилиндр двигателя, зависит от режима работы двигателя.

Для полного сгорания различного горючего требуется различное количество воздуха. Так, для полного сгорания 1 кг бензина требуется 15 кг воздуха, а для сгорания 1 кг спирта — 8,9 кг воздуха.

Смесь, при которой происходит полное сгорание горючего с использованием всего кислорода, находящегося в данном количестве воздуха, называется нормальной. Если горючего в смеси больше, чем в нормальной, смесь называется богатой. Если же в смеси горючего меньше, чем в нормальной, и после сгорания в отработавших газах остается неиспользованный кислород, то такая смесь носит название бедной.

Но обогащение и обеднение смеси не должны быть слишком велики, так как при излишнем обогащении или обеднении горючая смесь уже не воспламеняется.

Соотношение воздуха и горючего, при котором испарившееся горючее, смешанное с воздухом, теряет способность воспламеняться, называется пределом горючести.

Различают для каждого сорта горючего два предела горючести — высший и низший.

При нормальных рабочих режимах и при нормальном тепловом состоянии двигателя пределы горючести разных сортов горючего различны, например, бензина 6,0—20,11, бензола 6,07–16,47, этилового спирта 3,78–15,75. Отсюда следует, что низший предел горючести, например, бензина будет при смеси 1 кг бензина и 6 кг воздуха, высший предел — 1 кг бензина и 20,11 кг воздуха.

В действительности состав смеси во время работы двигателя изменяется в значительно меньших пределах. В практике это имеет важное значение, так как при этом обеспечивается наивыгоднейшее протекание рабочего процесса двигателя, а следовательно, максимальная его мощность или максимальная экономичность.

При некотором обогащении смеси происходит наиболее быстрое сгорание рабочей смеси и за счет этого двигатель развивает максимальную мощность.

Наибольшая экономичность работы двигателя достигается в том случае, когда смесь несколько обеднена.

Состав смеси, обеспечивающей получение максимальной мощности, называется мощностным, а состав смеси, обеспечивающий максимальную экономичность, называется экономичным.

По мере обогащения смеси в работе двигателя происходят следующие изменения: мощность двигателя и детонационные стуки вначале начинают расти, а затем постепенно уменьшаются; температура стенок и головки цилиндра уменьшается; наполнение цилиндров двигателя смесью увеличивается; приемистость двигателя при резком открытии дроссельного золотника повышается.

Увеличение мощности двигателя при составе смеси, близком к мощностному, происходит потому, что, несмотря на некоторый недостаток воздуха, увеличивается скорость сгорания и выделяется большее количество тепла, чем при нормальном.

При необогащенном составе смеси резкое открытие дроссельного золотника вызывает временное обеднение смеси, поступающей в цилиндры, вследствие того, что при этом скорость воздуха, обладающего меньшей инерцией, чем горючее, быстро увеличивается, а скорость горючего возрастает медленнее. Кроме того, большое количество воздуха, поступающего в карбюратор, резко понижает температуру смеси и уменьшает разрежение. За счет резкого обеднения смеси мощность двигателя падает, так как смесь сгорает очень медленно. Нагрузка на двигатель и обороты коленчатого вала возрастают спустя некоторое время после открытия дроссельного золотника, когда смесь, поступающая в цилиндр, приобретает новую скорость, но уже такую, при которой рабочий процесс будет протекать нормально.

При обогащенном составе смеси резкое открытие дроссельного золотника также вызовет уменьшение подачи горючего, но при этом состав смеси будет лишь приближаться к мощностному.

При работе на смеси переобогащенного состава наблюдается дымный выпуск и «выстрелы» в глушителе. Дымный выпуск является следствием неполного сгорания горючего, а «выстрелы» в глушителе происходят потому, что поступающие в него пары несгоревшего горючего сгорают при смешивании с имеющимся в глушителе воздухом. Этому способствует также и замедление сгорания переобогащенной смеси, продолжающееся и на такте выпуска.

Работа на переобогащенной смеси сопровождается чрезмерным расходом горючего, значительным нагарообразованием, быстрым загрязнением масла частицами нагара и засорением глушителя.

При обедненном составе смеси скорость сгорания уменьшается, давление газов в цилиндре двигателя падает. Это объясняется тем, что при сгорании смеси обедненного состава тепла выделяется меньше, кроме того, часть его тратится на нагревание избыточною воздуха.

При значительном обеднении скорость сгорания смеси настолько замедляется, что горение продолжается на такте расширения, выпуска и даже на такте впуска. В этом случае при открывании впускного клапана пламя распространяется во впускной патрубок и карбюратор, что вызывает хлопки.

Перегрев двигателя, наблюдаемый при составе смеси, близком к экономичному, приводит к чрезмерному повышению температуры стенок камеры сжатия, электродов свечей, выпускных клапанов и днища поршня. Вызывается он медленным догоранием смеси на тактах расширения и выпуска; при этом имеющийся в продуктах сгорания неиспользованный кислород способствует прогоранию выпускных клапанов.

Мотоциклетный двигатель работает на следующих режимах: запуск холодного двигателя; холостой ход; средние нагрузки; полная нагрузка; резкое открытие дроссельного золотника.

Запуск холодного двигателя затруднен тем, что при проворачивании коленчатого вала двигателя в цилиндре и карбюраторе не могут быть созданы условия, обеспечивающие хорошее испарение горючего: стенки карбюратора и цилиндра холодные, разрежение и скорость воздуха незначительны. При этих условиях будут испаряться и поступать в цилиндр двигателя только наиболее легко испаряющиеся части горючего, а остальное горючее останется на стенках карбюратора и впускной трубы в жидком виде. Для облегчения запуска необходимо распылить значительное количество горючего, чтобы испарившиеся легкие его частицы образовали с воздухом горючую смесь, состав которой был бы близок к мошностному. Поэтому при запуске двигателя карбюратор должен подавать избыточное количество горючего в соотношении 1 кг горючего на 3–4 кг воздуха.

При работе двигателя на холостом ходу количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, составляет 15–20 % количества ее при полном открытии дроссельного золотника. Вследствие этого в цилиндре останется большое количество отработавших газов и смесь будет гореть медленнее. Кроме того, небольшая скорость движения воздуха за дроссельным золотником не обеспечивает хорошего перемешивания горючего с воздухом и полного испарения горючего.

По этим причинам для нормальной работы двигателя на холостом ходу необходимо подавать в цилиндры двигателя горючую смесь, состоящую из 7,5—10 кг воздуха на 1 кг горючего.

Основным режимом работы дорожного мотоцикла является режим средних нагрузок, на котором двигатель мотоцикла работает при неполном открытии дроссельного золотника и числе оборотов двигателя ниже максимальных. Так как на режиме средних нагрузок двигателе работает большую часть времени, то для уменьшения расхода горючего в цилиндры двигателя подают горючую смесь, состав которой близок к экономичному составу, т. е. 16–16,5 кг воздуха на 1 кг горючего. Но поскольку при данном составе смеси приемистость двигателя недостаточная, обычно на средних нагрузках подают в цилиндры двигателя несколько обогащенную смесь.

Работа двигателя на полных нагрузках и при экономичном составе смеси является нежелательной, так как при этом двигатель перегревается и не развивает максимальной мощности.

С целью получения максимальной мощности двигатель должен работать при полной нагрузке на смеси мощностного состава, в которой на 1 кг горючего приходится 12,5—13 кг воздуха.

Таким образом, в соответствии с изменением режима работы двигателя должен изменяться и состав горючей смеси.

Мотоциклетный карбюратор работает по принципу распыливания горючего. Поэтому он называется распылительным, или пульверизационным, карбюратором.

На рис. 65 дана схема простейшего карбюратора, патрубок которого соединяется с впускным патрубком цилиндра.

Рис. 65. Простейший карбюратор: 1 — поплавковая камера; 2 — жиклер; 3 — смесительная камера; 4 — дроссельный золотник; 5 — распылитель.

Основными частями карбюратора являются:

— поплавковая камера, поддерживающая постоянный уровень горючего в карбюраторе;

— распылитель, распыливающий горючее в потоке воздуха, поступающего в карбюратор;

— жиклер — калиброванное отверстие, обеспечивающее подачу необходимого количества горючего в распылитель;

— дроссельный золотник, служащий для изменения количества поступающей в цилиндры горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя.

Кроме того, у карбюраторов некоторых типов имеется диффузор-патрубок с сужением, которое обеспечивает истечение горючего из жиклера и интенсивное его распыление. При наличии в карбюраторе диффузора пространство, заключенное между сужением диффузора и дроссельным золотником, называется смесительной камерой, а полость, расположенная между дроссельным золотником и впускной трубой цилиндра, — камерой смешения.

Рассмотрим сущность работы простейшего распылительного карбюратора.

Во время такта впуска четырехтактного двигателя за счет увеличения объема над поршнем и наличия сопротивления в клапанах давление в цилиндре двигателя понижается. Наружный воздух под действием разности давления начинает поступать в камеру смешения карбюратора. Так как сечение канала карбюратора невелико, скорость воздуха, проходящего над распылителем, увеличивается и при этом давление уменьшается.

Вследствие того, что у верхнего конца распылителя давление воздуха меньше, чем давление в поплавковой камере 1, которая сообщается с атмосферой, уровень горючего в распылителе повышается, оно вытекает из распылителя, подхватывается у его кромки потоком воздуха, распыливается и, испаряясь по пути, поступает в цилиндры двигателя.

Горючее и воздух при своем движении по каналам карбюратора подчиняются в основном одним и тем же законам, но бензин, как и всякая другая жидкость, не меняет своей плотности при изменении разрежения, в то время как плотность воздуха с увеличением разрежения уменьшается. Кроме того, скорость потока воздуха несколько уменьшается вследствие трения воздуха о стенки карбюратора и завихрения потока воздуха.

Скорость движения горючего через жиклер с калиброванным каналом, имеющим небольшую длину, также несколько уменьшится вследствие трения горючего о стенки и завихрения.

Следовательно, можно подобрать калиброванный канал жиклера 2 такой длины, при которой расход воздуха через карбюратор и расход горючего через жиклер изменятся пропорционально, а состав смеси при изменении режима работы двигателя останется постоянным. При условии, если длина канала жиклера более чем в три раза больше диаметра жиклера, поток горючего в таком жиклере не будет завихриться и расход горючего с увеличением скорости понизится меньше, чем расход воздуха. Поэтому при длинном канале жиклера с увеличением оборотов и нагрузки двигателя состав смеси будет обогащаться.

Поскольку смесь с увеличением нагрузки вначале должна обедняться, а затем при полном открытии дроссельного золотника обогащаться, то ни жиклер с коротким каналом, ни жиклер с длинным каналом не обеспечат необходимого изменения состава смеси.

По этой причине простейший карбюратор не может создавать смесь необходимого состава для каждого режима работы двигателя.

4. Требования, предъявляемые к карбюраторам

К карбюраторам мотоциклетных двигателей предъявляются различные требования. Однако во всех случаях карбюратор должен обеспечивать: легкий запуск холодного двигателя, устойчивую работу на холостом ходу; необходимый состав горючей смеси для каждого режима работы двигателя; приемистость двигателя; простоту управления карбюратором и надежность его в эксплуатации.

Для легкого запуска холодного двигателя горючую смесь необходимо обогатить так, чтобы испарившиеся легкие части горючего, попав с воздухом в цилиндр двигателя, образовали там достаточно богатую смесь. Для обогащения горючей смеси при запуске карбюраторы снабжаются кнопкой-утопителем, получившей наибольшее распространение, или воздушной заслонкой.

Кнопка-утопитель расположена в крышке поплавковой камеры. При нажатии на кнопку-утопитель опускается поплавок с запорной иглой и в поплавковую камеру в избытке поступает горючее. Уровень горючего в поплавковой камере и распылителе поднимается, и горючее частично поступает в камеру смешения карбюратора. Поток воздуха, протекающий над поверхностью залитого в карбюратор горючего, увлекает наиболее легкие его частицы в цилиндр.

Воздушная заслонка устанавливается на входе воздуха в воздушный канал карбюратора. Перед запуском холодного двигателя воздушную заслонку закрывают.

При проворачивании коленчатого вала во всей полости воздушного канала карбюратора создается разрежение, обеспечивающее приток в воздушный канал из распылителя большого количества горючего, прежде всего его испарившихся легких частиц. В результате образуется богатая горючая смесь, что очень важно при запуске холодного двигателя.

Для устойчивой работы двигателя на холостом ходу карбюраторы снабжаются специальным устройством, называемым устройством холостого хода (рис. 66).

Рис. 66. Устройство холостого хода: 1 — жиклер холостого хода; 2 — воздушный канал; 3 — выходное отверстие; 4 — винт; 5 — топливный канал.

Устройство холостого хода состоит из жиклера холостого хода, винта, регулирующего качество смеси на холостом ходу, воздушного и топливного каналов и выходного отверстия, которое расположено за кромкой дроссельного золотника.

При работе двигателя на холостом ходу дроссельный золотник закрыт и разрежение создается только за его кромкой.

В результате разрежения горючее из поплавковой камеры через топливный канал поступает к винту, регулирующему качество смеси на холостом ходу. Здесь горючее смешивается с воздухом и поступает далее к выходному отверстию. При выходе из отверстия горючее снова перемешивается с воздухом, проникающим в щель между кромкой дроссельного золотника и стенкой камеры смешения, и проходит далее в цилиндры двигателя.

Качество смеси при работе двигателя на холостом ходу регулируется винтом. При вывертывании винта в топливный канал холостого хода поступает больше воздуха, поэтому разрежение, которое передается в топливный канал холостого хода, понижается, подача горючего уменьшается и состав смеси обедняется. При ввертывании винта подача воздуха в топливный канал уменьшается, разрежение и подача горючего увеличиваются и состав смеси обогащается.

Наличие одного выходного отверстия за кромкой дроссельного золотника не обеспечивает плавного перехода с режима холостого хода на режим средних нагрузок, так как по мере открытия дроссельного золотника количество поступающего в цилиндр воздуха увеличивается, разрежение за дроссельным золотником, а следовательно, и в каналах холостого хода уменьшается. Поэтому подача горючего через жиклер холостого хода резко падает. Одновременное увеличение подачи воздуха и уменьшение подачи горючего при начальном открытии дроссельного золотника приводят к резкому обеднению смеси.

Для обеспечения плавного перехода с холостого хода на режим работы средних нагрузок в канале холостого хода выполняют два отверстия, соединяющих топливный канал с камерой смешения карбюратора. Одно из этих отверстий расположено за кромкой дроссельного золотника, а другое перед кромкой. Во время работы двигателя на холостом ходу давление воздуха над отверстием, расположенным перед кромкой дроссельного золотника, равно атмосферному и скорость воздуха незначительна. Поэтому внешний воздух поступает через это отверстие и понижает разрежение, передаваемое в канал холостого хода через отверстие, расположенное за кромкой дроссельного золотника. При таком устройстве сечение жиклера должно быть несколько увеличено — только в этом случае можно избежать значительного уменьшения подачи горючего из-за снижения разрежения в каналах холостого хода. По мере открытия дроссельного золотника скорость воздуха и разрежение над отверстием, расположенным перед кромкой дроссельного золотника, увеличиваются и горючее из каналов холостого хода начинает поступать в камеру смешения через оба отверстия.

Таким образом, через отверстие, расположенное перед кромкой Дроссельного золотника, происходит не подсос воздуха в канал холостого хода, а истечение горючего в камеру смешения. При этом по мере открытия дроссельного золотника одновременно увеличивается подача горючего и воздуха, что обеспечивает получение смеси необходимого состава, а следовательно, устойчивую работу двигателя при переходе с холостого хода на средние нагрузки. С целью изменения состава смеси в зависимости от режима работы двигателя на средних и полных нагрузках в мотоциклетных карбюраторах применяются главные дозирующие устройства.

Главные дозирующие устройства включают распылитель, жиклер и иглу.

В зависимости от способа изменения расхода горючего в стенках распылителя иногда выполняются отверстия, через которые в него поступает воздух.

Для изменения состава смеси в зависимости от режима работы двигателя на средних и полных нагрузках в мотоциклетных карбюраторах применяются два способа, при помощи которых осуществляется торможение горючего, вытекающего через жиклер: механическое торможение и торможение воздухом (воздушное торможение). Часто в мотоциклетных карбюраторах применяются оба способа одновременно.

На рис. 67 показана схема карбюратора с механическим торможением горючего.

Рис. 67. Схема карбюратора с механическим торможением горючего: 1 — поплавковая камера; 2 — жиклер; 3 — распылитель; 4 — смесительная камера; 5 — трос управления дроссельным золотником; 6 — дроссельный золотник; 7 — игла золотника.

При полностью закрытом дроссельном золотнике, когда двигатель работает на холостом ходу, разрежение над распылителем ничтожно. При открывании дроссельного золотника 6 разрежение над распылителем 3 начинает увеличиваться и горючее из поплавковой камеры поступает через жиклер 2 в узкий кольцевой зазор между иглой 7 и стенками распылителя.

Таким образом, горючее проходит в распылителе через два последовательно расположенных отверстия — жиклер и кольцевой зазор между конической частью иглы и стенками распылителя.

До момента выхода из распылителя цилиндрической части иглы, закрепленной в дроссельном золотнике, карбюратор обогащает смесь.

При дальнейшем открытии дроссельного золотника сечение отверстия для прохода воздуха между стенками камеры смешения и дроссельным золотником резко увеличивается, а скорость воздуха, а следовательно, и разрежение уменьшаются одновременно с увеличением количества поступающего в цилиндр воздуха. В результате этого смесь обедняется.

Чтобы при открывании дроссельного золотника не происходило обеднения смеси за счет падения разрежения, в конструкции карбюратора предусмотрено одновременное открытие дроссельного золотника и иглы. При этом коническая часть иглы выходит из распылителя. Таким образом, кольцевой зазор между верхними кромками распылителя и иглой увеличивается. В этом случае горючее поступает последовательно через жиклер и увеличенный кольцевой зазор.

По мере дальнейшего открытия дроссельного золотника, когда форма проходного отверстия, образованного дроссельным золотником и стенками камеры сгорания, приближается к круглой, проходное отверстие увеличивается медленнее, чем кольцевой зазор. Вследствие этого горючая смесь при открытии дроссельного золотника обогащается и двигатель работает при мощностном составе смеси.

При неизменном положении дроссельного золотника, а следовательно, и при неизменном положении иглы подобные карбюраторы в случае увеличения оборотов коленчатого вала двигателя обогащают смесь. Поэтому карбюраторы с механическим торможением применяются на мотоциклах с двигателями небольшой мощности, которые во время движения работают с большой нагрузкой при мало изменяющемся числе оборотов коленчатого вала.

Воздушное торможение горючего применяется на карбюраторах с дросселем, выполненным в виде заслонки, расположенной за диффузором, в котором находится распылитель.

Схема карбюратора с воздушным торможением горючего показана на рис. 68.

Рис. 68. Схема карбюратора с воздушным торможением горючего: 1 — поплавковая камера; 2 — жиклер; 3 — распылитель; 4 — смесительная камера; 5 — трос управления дроссельным золотником; 6 — дроссельная заслонка; 7 — канал тормозного воздуха.

Принцип работы такого карбюратора основан на том, что при открывании дроссельного золотника или при увеличении оборотов коленчатого вала двигателя скорость воздуха и разрежение в диффузоре растут. Воздух, проходящий по каналу 7 в распылитель, уменьшает разрежение у жиклера и, снижая таким образом расход горючего, сохраняет неизменным состав смеси.

У карбюраторов с дросселем в виде золотника при подъеме золотника, как указано выше, разрежение у распылителя падает, а следовательно, уменьшается и подача горючего. По этой причине у таких карбюраторов воздушное торможение горючего применяется только вместе с механическим.

На рис. 69 показана схема карбюратора с комбинированным воздушно-механическим торможением горючего.

Рис. 69. Схема карбюратора с комбинированным торможением горючего: 1 — поплавковая камера; 2 — жиклер; 3 — распылитель; 4 — смесительная камера; 5 — трос управления золотником; б — дроссельный золотник; 7 — игла золотника; 8 — канал тормозного воздуха.

В случае неизменного положения дроссельного золотника, а следовательно, и иглы, состав смеси при изменении оборотов коленчатого вала двигателя изменяется за счет воздушного торможения горючего, так как при изменении скорости воздуха и разрежения над распылителем воздух, поступающий по каналу 5, соответственно уменьшает подачу горючего. Состав смеси при этом поддерживается необходимым для данного режима работы двигателя.

При изменении положения дроссельного золотника, но при постоянном числе оборотов коленчатого вала изменяется и скорость воздуха, и разрежение над распылителем, а также изменяется и положение иглы в распылителе. При этом происходит одновременно и механическое, и воздушное торможение горючего.

Смесь в зависимости от условий эксплуатации может быть обогащена на всех режимах двумя способами: увеличением подачи горючего и уменьшением подачи воздуха.

Наиболее распространенным способом обогащения является увеличение подачи горючего, так как при этом способе обеспечивается возможность подачи в цилиндры двигателя максимального количества воздуха и, следовательно, получить максимальную мощность.

Подача горючего может быть увеличена или посредством увеличения проходного сечения жиклера с помощью иглы, или путем подъема иглы, изменяющей проходное сечение распылителя при постоянном сечении жиклера.

Положение иглы в распылителе можно изменить двумя способами: перестановкой иглы в дроссельном золотнике при помощи замка, позволяющего закреплять иглу в дроссельном золотнике в различных положениях, или перемещением иглы в дроссельном золотнике независимо от положения самого золотника. Перемещать иглу водитель может при помощи троса.

Обогащение смеси за счет уменьшения подачи воздуха в процессе эксплуатации осуществляется изменением положения воздушной заслонки, которая расположена на входе воздуха в воздушный канал карбюратора. При частичном закрывании воздушной заслонки сопротивление поступлению воздуха в карбюратор и разрежение в камере смешения увеличиваются и смесь обогащается. Но такой способ обогащения приводит к уменьшению наполнения цилиндров.

5. Устройство карбюраторов

Карбюраторы бывают различных типов и марок. Здесь будет описано устройство карбюраторов К-28, К-30 и К-37.

Карбюратор К-30. Этот карбюратор устанавливается на двигателе мотоциклов К-125 и M1А. Он работает с механическим торможением горючего.

Рассмотрим конструкцию и работу карбюратора К-30 (рис. 70).

Рис. 70. Карбюратор К-30: 1 — трос управления золотника; 2 — гайка; 3 — крышка корпуса; 4 — пружина золотника; 5 — дроссельный золотник; 6 — хомут; 7 — игла золотника; 8 — жиклер; 9 — пробка отстойника; 10 — канал топливный; 11 — поплавковая камера; 12 — поплавок; 13 — запорная игла; 14 — штуцер бензопровода; 16 — утопитель поплавка.

Горючее из бака по бензопроводу поступает к штуцеру 14, в нижней части которого выполнено гнездо запорной иглы 13. Запорная игла с помощью пружинного замка соединена с поплавком 12. Пройдя гнездо запорной иглы, горючее поступает в поплавковую камеру 11, из которой через канал 10 подводится к жиклеру 8, закрытому снизу пробкой 9 отстойника. Далее горючее через жиклер 8 поступает к распылителю, в котором находится игла 7, связанная с дроссельным золотником 5 с помощью пластинчатого замка. Уровень горючего в поплавковой камере должен находиться на высоте 22 мм от верхней крышки корпуса поплавковой камеры. Опускание дроссельного золотника осуществляется пружиной 4, расположенной под крышкой 3, подъем — тросом 1, оболочка которого опирается на регулировочную гайку 2.

В патрубке карбюратора имеется разрез, который обеспечивает закрепление карбюратора на патрубке двигателя. В крышке поплавковой камеры выполнен утопитель поплавка 15.

Дроссельный золотник внизу имеет плоскость. Когда дроссельный золотник закрыт, эта плоскость находится над распылителем. При работе двигателя на холостом ходу между плоскостью дроссельного золотника и кромками карбюратора создается разрежение. Под действием разрежения горючее из поплавковой камеры проходит через жиклер и, выходя из распылителя, смешивается с воздухом, проходящим над дроссельным золотником. Затем горючее поступает в цилиндры двигателя. При подъеме дроссельного золотника вместе с ним поднимается и игла, которая, увеличивая кольцевой зазор между иглой и стенками распылителя, обеспечивает приготовление смеси необходимого для данного режима состава.

При запуске и прогреве двигателя смесь обогащается при помощи воздушной заслонки, расположенной в воздухоочистителе.

Кроме того, при запуске уровень горючего в поплавковой камере может быть повышен с помощью утопителя, расположенного на крышке поплавковой камеры.

Изменение состава смеси в зависимости от условий эксплуатации осуществляется перестановкой в дроссельном золотнике иглы, на которой вверху имеются выточки.

Минимальные обороты холостого хода регулируются изменением положения золотника с помощью регулировочной гайки 2.

Карбюратор К-28. Этот карбюратор устанавливается на двигателе мотоцикла ИЖ-350 (рис. 71).

Рис. 71. Карбюратор К-28: 1 — поплавковая камера; 2 — поплавок; 3 — запорная игла; 4 — утопитель; 5 — крышка поплавковой камеры; 6 — штуцер; 7 — воздушная заслонка; 8 — пружина заслонки; 9 — оболочка троса; 10 — регулировочный штуцер; 11 — дроссельный золотник; 12 — хомут; 13 — отверстие для винта качественной регулировки; 14 — канал холостого хода; 15 — распылитель; 16 — жиклер; 17 — соединительная гайка; 18 — топливный канал; 19 — канал тормозного воздуха.

Он имеет воздушно-механическое торможение горючего, устройство холостого хода и воздушную заслонку.

Горючее поступает из бака через бензопровод в штуцер 6, который расположен в крышке 5 поплавковой камеры. Пройдя штуцер, горючее попадает в поплавковую камеру 1, в которой расположен поплавок 2 с запорной иглой 3. После того, как горючее в поплавковой камере достигнет необходимого уровня, запорная игла закроет входное отверстие в штуцере.

Из поплавковой камеры горючее по каналу 18 поступает к распылителю 15. В нижнюю часть распылителя ввернут жиклер 16. Затем горючее через жиклер 16 попадает в распылитель, в котором находится коническая игла. Верхний конец иглы при помощи пружинного кольца закреплен в дроссельном золотнике 11. Дроссельный золотник соединен с тросом. Внешний конец троса соединен с ручкой управления дроссельным золотником. В вырезе дроссельного золотника расположена воздушная заслонка 7, на которую действует пружина 8 заслонки. Управление заслонкой осуществляется тросом, оболочка 9 троса опирается на регулировочный штуцер 10 с контргайкой.

В корпусе карбюратора выполнены канал 14 холостого хода, имеющий два выходных отверстия: одно из них расположено перед кромкой дроссельного золотника, а другое — за кромкой. Через отверстие 13, величина проходного сечения которого регулируется винтом, в топливный канал холостого хода поступает воздух.

Поплавковая камера соединяется с корпусом карбюратора при помощи соединительной гайки 17.

Карбюратор крепится к патрубку двигателя хомутом 12.

При работе на холостом ходу разрежение создается за дроссельным золотником. Поступающее из поплавковой камеры горючее смешивается с воздухом, входящим в топливный канал холостого хода 14 через отверстие 13. В дальнейшем горючее снова смешивается с воздухом, поступающим в канал через выходное отверстие, расположенное перед кромкой дроссельного золотника.

Смешанное с воздухом горючее поступает далее через выходное отверстие, расположенное за дроссельным золотником, в камеру смешения и, перемешиваясь там с воздухом, поступающим из-под кромки дроссельного золотника, подается потом в цилиндр.

Плавный переход с холостого хода на режим средних нагрузок обеспечивается тем, что при начале подъема дроссельного золотника разрежение действует на оба выходных отверстия. Подсос воздуха в канал прекращается.

Таким образом, с увеличением подачи воздуха увеличивается и подача горючего.

При работе на режимах средних и полных нагрузок горючее из поплавковой камеры через жиклер поступает в распылитель, проходное сечение которого в верхней части изменяется иглой. Воздух, поступающий через канал 19, понижает разрежение у распылителя.

При изменении положения дроссельного золотника при работе на режиме средних нагрузок состав смеси изменяется в соответствии с режимом работы двигателя за счет механического торможения горючего иглой и за счет воздушного торможения горючего, поступающего в полость, окружающую распылитель. При неизменном положении дроссельного золотника состав смеси изменяется за счет воздушного торможения горючего.

Обогащение смеси при запуске и прогреве двигателя осуществляется при помощи воздушной заслонки.

Для повышения уровня горючего в поплавковой камере при запуске холодного двигателя в крышке поплавковой камеры установлен утопитель.

Карбюратор К-37. Этот карбюратор (рис. 72) устанавливается на двигателе мотоцикла М-72.

Рис. 72. Карбюратор К-37: 1 — поплавковая камера: 2 — поплавок; 3 — крышка поплавковой камеры; 4 — утопитель; 5 — запорная игла; 6 — штуцер; 7 — канал подачи воздуха к винту качественной регулировки; 8 — канал тормозного воздуха; 9 — дроссельный золотник; 10 — крышка корпуса; 11 — регулировочный штуцер; 12 — ограничитель; 13 — упорный винт; 14 — камера смешения; 15 — игла золотника; 16 — выходное отверстие устройства холостого хода; 17 — винт качественной регулировки; 18 — жиклер холостого хода; 19 — главный жиклер; 20 — соединительная гайка; 21 — распылитель; 22 — сетчатый фильтр.

Он имеет воздушно-механическое торможение горючего, устройство холостого хода и утопитель для обогащения смеси перед пуском.

Горючее подается из бака по бензопроводу и через штуцер поступает в поплавковую камеру 1.

Когда горючее в поплавковой камере достигнет нормального уровня, поплавок 2 закроет запорной иглой 5 входное отверстие в штуцере.

Из поплавковой камеры горючее поступает через сетчатый фильтр, расположенный на соединительной гайке 20, к распылителю 21, в нижний конец которого ввернут главный жиклер 19. В верхнюю часть отверстия распылителя входит коническая игла 15, закрепленная верхним концом в дроссельном золотнике 9. В верхней части распылителя имеются два боковых отверстия, через которые проходит воздух, поступающий в окружающую распылитель полость по каналу 8.

Дроссельный золотник, соединенный тросом с ручкой управления, опускается вниз под действием пружины, верхний конец которой опирается на крышку 10 корпуса. Зазор между кромкой дроссельного золотника и стенками камеры смешения устанавливается при помощи упорного винта 13.

Рядом с распылителем расположен жиклер холостого хода 18. В топливный канал холостого хода воздух поступает через канал 7 и канал, защищенный фильтром 22. Количество поступающего в топливный канал воздуха регулируется винтом 17. Выходное отверстие 16 устройства холостого хода расположено в камере смешения 14 за кромкой дроссельного золотника.

В крышке 3 поплавковой камеры расположен утопитель 4. В крышке 10 помещен ограничитель 12, ограничивающий подъем дроссельного золотника при обкатке нового мотоцикла.

При работе двигателя на холостом ходу горючее проходит через жиклер холостого хода, смешивается с воздухом, поступающим в топливный канал у винта 17, и затем через отверстие 16 выходит в камеру смешения, где перемешивается с воздухом, проходящим под кромкой дроссельного золотника. Перемешанное с воздухом горючее образует горючую смесь, которая поступает далее в цилиндр двигателя.

При работе на средних и полных нагрузках горючее из поплавковой камеры поступает через жиклер в распылитель, проходное сечение которого изменяется при перемещении в нем конической части иглы.

Воздух, поступающий по каналу 8 в полость, окружающую распылитель, понижает там разрежение и изменяет состав смеси в зависимости от режима работы двигателя.

Так же как и у карбюратора К-28, изменение положения дроссельного золотника вызывает изменение кольцевого зазора между иглой и стенками распылителя. При этом подача горючего изменяется.

При неизменном положении дроссельного золотника состав смеси изменяется за счет торможения горючего воздухом, поступающим к распылителю по каналу 8.

Начало подъема дроссельного золотника изменяется при помощи штуцера 11, на который опирается оболочка троса.

6. Воздухоочистители

Мотоциклы наиболее часто используются в теплое время года, когда, как известно, дороги, особенно грунтовые, покрыты пылью. Дорожная пыль, поступая с воздухом в цилиндры двигателя, способствует быстрому увеличению износа цилиндров, поршней и поршневых колец, а также образованию нагара в цилиндрах. Пыль, попадающая внутрь картера двигателя, увеличивает износ подшипников и, загрязняя масло, затрудняет подачу его к подшипникам.

Для предотвращения попадания пыли в цилиндры двигателя применяются воздухоочистители.

Воздухоочистители должны обеспечивать: высококачественную очистку поступающего в цилиндр воздуха от содержащейся в нем пыли; незначительное сопротивление прохождению воздуха через воздухоочиститель.

Качество очистки воздуха, прошедшего через воздухоочиститель, оценивается содержанием в нем пыли. Принято считать, что количество пыли не должно превышать 0,001 г/м³ воздуха.

Качество очистки воздуха зависит от степени загрязненности воздухоочистителя. Своевременная очистка воздухоочистителя от пыли и устранение неплотностей в соединениях обеспечивают высокое качество очистки воздуха.

Несвоевременная очистка воздухоочистителя приводит к снижению его пропускной способности, а также к уменьшению мощности двигателя, вследствие того, что при загрязнении воздухоочистителя уменьшается подача воздуха и увеличивается разрежение в карбюраторе, рабочая смесь обогащается и процесс горения ухудшается.

Воздухоочистители, применяемые на мотоциклетных двигателях, могут быть центробежными, контактно-масляными или инерционно-масляными.

На рис. 73 представлен центробежный воздухоочиститель, применяемый на мотоциклах ИЖ-350 и ИЖ-49.

Рис. 73. Центробежный воздухоочиститель: 1 — горловина; 2 — защитный колпак; 3 — направляющие лопатки; 4 — кожух; — отверстия; 5 — пылесборник.

Внешний воздух поступает под защитный колпак 2 на направляющие лопатки 3, которые создают вихревой поток воздуха в кожухе 4. Под действием центробежной силы пыль отбрасывается к стенкам кожуха и, опускаясь вниз, попадает через отверстия 5 в крышке в пылесборник 6.

Контактно-масляный воздухоочиститель показан на рис. 74.

Рис. 74. Контактно-масляный воздухоочиститель: 1 — корпус; 2 — сетка; 3 — воздушная заслонка.

Подобные воздухоочистители устанавливаются на двигателе мотоциклов М1А, К-125.

В корпусе воздухоочистителя устанавливаются две металлические сетки 2, между которыми находится набивка. Набивка периодически смачивается маслом.

Поступающий в цилиндр воздух проходит через сетку 2 и набивку, разбиваясь там на мелкие струи и оставляя на набивке частицы пыли.

На двигателе мотоцикла М-72 устанавливается инерционно-контактно-масляный воздухоочиститель (рис. 75).

Рис. 75. Инерционно-контактно-масляный воздухоочиститель: 1 — корпус воздухоочистителя; 2 — масляная ванна; 3 — фильтрующая набивка.

Воздух поступает под крышку корпуса 7, затем, опускаясь вниз, проходит над поверхностью масла в масляной ванне, оставляя там наиболее тяжелые частицы пыли. После этого воздух проходит через набивку сетчатого фильтра, смоченную маслом, и очищенный поступает в карбюратор.

Уход за воздухоочистителями заключается в периодической их очистке, пропитке маслом набивки и замене масла.

Периодичность очистки зависит от условий эксплуатации.

Фильтрующая набивка после промывки чистым бензином пропитывается моторным маслом. На место воздухоочиститель устанавливается только после того, как все избыточное масло из набивки вытечет.