Газоотделитель карбюратор для чего

Исследование и обзор конструкций газотделителей

В различных технологических системах с жидкими рабочими средами часто встает задача очищения и стабилизации потока. Широко распространенным примером таких систем являются установки разлива топлива (бензин, дизельное или авиационное топливо, керосин и т.п.). Корректность показаний измерительного расходомерного оборудования, расположенного на выходе данных установок, напрямую зависит от чистоты и равномерности потока рабочей среды (необходим ламинарный поток), для очищения и стабилизации которого применяется различное ёмкостное оборудование. Фильтры жидкостные очищают топливо от механических примесей и включений, газоотделители удаляют из среды воздух и излишние пары, фильтры-газоотделители объединяют в себе функционал двух аппаратов. Каждый тип обладает рядом характеристик и в зависимости от завода-изготовителя имеет свои особенности.

Детальное рассмотрение представленных на рынке простейших из вышеописанных аппаратов – газоотделителей различных производителей показало постоянство геометрических параметров и заявленных технических характеристик. На рисунке 1 представлены конструкция и основные параметры классических газоотделителей.

Рисунок 1. Конструкция и основные параметры классических газоотделителей

Газоотделитель состоит из корпуса, входного и выходного штуцеров и клапанного устройства (поплавкового клапана). Принцип работы данного оборудования заключается в закручивании потока жидкости по касательной к стенке и создания вихревого течения. Для получения данного эффекта входной штуцер располагается максимально близко к касательной стенки, что обеспечивает тангенциальное закручивание потока. В процессе вращения жидкости воздух и пары рабочей среды концентрируются в центре вихря и поднимаются вверх. С течением времени воздушная шапка под верхней крышкой аппарата увеличивается и при достижении определенных размеров позволяет опуститься поплавку до уровня, при котором происходит срабатывание клапана и газ стравливается в гозоотводящий трубопровод.

Исследование конструкций газоотделителей

По опыту поставок ООО «РГК «Палюр» наиболее часто применяются аппараты с условным проходом 100 и 150, диаметрами обечайки 500 и 600 мм (ГУ-100-1,6-500, ГУ-100-1,6-600 и ГУ-150-1,6-600). Для оценки корректности работы данного оборудования, выяснения реальной картины течения и расчёта скорости потока жидкости в вихре было проведено моделирование процесса движения рабочей среды в сосудах при разных значениях расхода . Расчеты произведены в вычислительном пакете CFX ANSYS 16.2 по трем точкам: минимальный заявленный расход, средний (условно, рабочий) и максимальный. В модель газоотделителей включены корпус и штуцеры входа и выхода. Клапанное устройство, включая поплавок, исключены как оказывающие малое влияние на течение жидкости в сосуде. В расчётной модели принято полное заполнение сосуда жидкостью и исключение газовой среды. Модель представлена на рисунке 2. Расчетная сетка построена в сеткопостроителе ANSYS ICEM CFD 16.2, рисунок 3.

Рисунок 2. Расчетная модель газоотделителя

Рисунок 3. Поперечный разрез сеточной модели ГУ в районе выходного патрубка

Неструктурированная сетка имеет в основе тетраэдры, пограничный слой на стенке описан призмами. Принятая модель турбулентности — «k-e» со схемой High Resolution. Граничными условиями на входе в расчётную область являются поля полного давления, полной температуры, на выходе – массовый расход, граничное условие на стенке «Smooth Wall» (гладкая стенка). Значения параметров при задании граничных условий представлены в таблице 1.

Таблица 1 — граничные условия расчётных областей

Источник

Газоотделитель и гидравлическая часть ТРК

Газоотделитель ТРК служит для отделения топлива от воздуха, который попадает в него при сливе в резервуары, а также при работе топливного насоса колонки.

В поплавковой камере отделяются пары топлива, осаждаются частицы топлива, унесенные вместе с паровоздушной смесью, выбрасывается воздух и пары в атмосферу.

Поступая в газоотделитель топливо снижает скорость потока, так как увеличивается проходное сечение, в результате из топлива выделяются пары топлива и воздуха. Из газоотделителя топливо идет в измеритель объема. Поочередно заполняя цилиндры, поток топлива перемещает поршни из одного крайнего положения в другое.

Двигаясь поступательно, поршни вместе с кулисой, на которой они жестко закреплены, вращают вал измерителя. Вращение вала перемещает золотник, который поочередно заполняет цилиндры. Вращение вала измерителя объема передается на датчика импульсов.

Узлы гидравлики

Приемный клапан — устанавливается в начале линии подачи топлива. Служит для предотвращения слива топлива обратно в резервуар из топливной магистрали, когда насосы ТРК выключены.

Фильтр грубой очистки служит для предотвращения попадания посторонних частиц в гидравлическую часть системы, что приводит к раннему износу и поломке насосного моноблока. Фильтры грубой очистки имеют тонкость фильтрования до 80 мкм. Фильтры тонкой очистки имеют тонкость фильтрования до 20 мкм. Фильтрующий элемент — либо сетки, либо полнотелые пористые фильтрующие материалы.

Насосный моноблок – устройство, которое предназначается для подачи топлива из резервуара. Самые распространенные модели имеют роторно-шиберный принцип работы.

Клапан электромагнитный — устройство для снижения расхода в конце выдачи дозы с целью завершения работы колонки на малом расходе, что значительно повышает точность отпуска дозы. Существуют клапаны электромагнитные одинарного и двойного действия. Одинарные только снижают расход топлива в конце выдачи, двойные же в конце окончания выдачи дополнительно перекрывают трубопровод.

Измеритель объема служит для измерения объема выдаваемого топлива. Датчик импульсов, установленный на измерителе передает информацию о количестве отпущенного топлива в электронный блок управления. Но бывают отсчетные устройства других конструкций: механические, электронно-механические, электронные.

Индикатор воздуха обычно устанавливается перед выходом раздаточного рукава. Представляет собой стеклянный колпачок или окно, через которое можно следить за топлива и контролировать загазованность.

Раздаточные рукава выполняются резинотканевыми или из полимерных материалов. Раздаточные рукава часто подвергаются перегибам, скручиваниям. Качество рукавов, устанавливаемых на колонки, имеет большое значение при эксплуатации.

Мы работаем по всей России и
ближнему зарубежью

Мы гордимся тем, что нам доверяют крупнейшие фирмы мира и это лишний раз доказывает наши лучшие качества! Кликните на ссылку чтобы стать партнером.

Источник

Карбюраторы мотоциклетного типа с постоянным разрежением у распылителя

Здравствуйте, уважаемые читатели. Сегодня предстоит изложить заключительную часть статьи, посвященной карбюраторам мотоциклетного типа.

В этой, заключительной, публикации рассмотрим особенности карбюраторов для четырехтактных малолитражных двигателей.

В конце поста вас ждут ссылки на версию статьи в формате PDF. PDF версия включает все 6 опубликованных здесь по отдельности частей. Сохраните ее в своей библиотеке и перешлите интересующимся.

Помимо этого в конце приводится список литературы и заключительные слова автора по циклу публикаций «Карбюраторы мотоциклетного типа».

Общая проблематика смесеобразования

Общая проблема карбюраторов заключается в том, что скорость реакции двигателя на изменение положения дроссельной заслонки в действительности ограничена величиной разрежения, так как от нее зависит истечение топлива из главной дозирующей системы. В ранее рассмотренных конструкциях карбюраторов при резком открытии дросселя площадь сечения диффузора так же резко увеличивается. Однако это не приводит к одновременному резкому увеличению потребления воздуха двигателем, так как его обороты растут не столь быстро.

Получается, что расход воздуха не изменяется, а проходное сечение увеличивается — это ведет к уменьшению скорости потока и уменьшению разрежения. Другими словами, разрежение, за счет которого происходит истечение топлива из распылителя, уменьшается как раз в тот момент, когда подачу топлива надо увеличивать. Как следствие, из-за недостаточного разрежения часто приходится прикрывать дроссель для достижения требуемой динамики двигателя.

У карбюраторов, в которых сечение диффузора находится в прямой зависимости от положения ручки газа, обороты двигателя никак не влияют на смесеобразование. У карбюраторов с постоянным разрежением сечение диффузора и соответствующая подача топлива являются функциями не только открытия дросселя, но и оборотов двигателя. При такой конструкции карбюратора достигается оптимальная динамика работы двигателя, так как количество топлива всегда соответствует текущему количеству потребляемого воздуха.

Основные элементы в конструкции, регулировочные параметры

В конструкциях карбюраторов с постоянным разрежением есть два элемента для контроля скорости воздушного потока:

  1. Плоская дроссельная заслонка, управляемая водителем (a на рисунке ниже)
  2. Цилиндрическая заслонка с дозирующей иглой, приводимая в действие разрежением (b на рисунке ниже)


Элементы управления воздушным потоком

Рассмотрим цилиндрическую заслонку более подробно.


Продольное сечение карбюратора с постоянным разрежением

Цилиндрическая заслонка 1 соединена с вакуумной камерой через резиновую мембрану 2. Верхняя полость вакуумной камеры 3 одним или несколькими отверстиями 4 сообщается с наименьшим сечением диффузора — под цилиндрической заслонкой. Нижняя часть камеры 5 сообщается с атмосферой посредством канала 6, выведенного во входное устройство карбюратора.

В карбюраторах постоянного разрежения пружина 7 и отверстия в нижней части цилиндрической заслонки являются регулировочными элементами, так как совместно влияют на характеристику перемещения заслонки.

Принцип действия

Под действием разрежения заслонка поднимается, пока сила упругости пружины не уравновесит подъемную силу. При увеличении разрежения высота подъема заслонки увеличивается. При закрытом или частично открытом дросселе (плоская заслонка) разрежение под цилиндрической заслонкой мало́, поэтому заслонка лишь приподнята. При бо́льших открытиях дросселя скорость потока воздуха в диффузоре увеличивается, что вызывает пропорциональное увеличение подъема заслонки. При резком полном открытии дросселя цилиндрическая заслонка не открывается столь же быстро. Ее подъем зависит от набора оборотов двигателем, а не от механического воздействия ручки газа. Теперь становится понятно, как карбюратор с постоянным разрежением приготавливает смесь независимо от положения ручки газа.

Из рассмотреннного принципа работы следует, что высота подъема цилиндрической заслонки зависит от двух переменных:

  • угол открытия плоского дросселя;
  • обороты двигателя.

Эти два параметра задают условия работы двигателя, согласно которым происходит регулирование количества воздуха и топлива, поступающих в двигатель. Интересно, что работа главной дозирующей системы зависит от тех же параметров, что и работа системы электронного впрыска.

Сравнительная характеристика карбюраторов

Хоть данный тип карбюраторов и называется «с постоянным разрежением», в действительности численное значение величины пониженного давления не является константой в стогом смысле слова. Это хорошо видно на графике зависимости величины разрежения от расхода воздуха при полностью открытой дроссельной заслонке.


Зависимость величины разрежения от расхода воздуха

Из графика видно, что у карбюратора с постоянным разрежением разрежение в диффузоре сначала резко возрастает до некоторой величины, после чего продолжает медленно нарастать (кривая а). У карбюраторов, в которых дозирующая игла вместе с дроссельной заслонкой жестка связана с ручкой газа, эта зависимость гораздо более линейна (кривая б). Из-за существенной разницы в характере графиков термин «с постоянным разрежением» является вполне допустимым.

Заключение по циклу публикаций

Современные карбюраторы являются сложными устройствами, состоящими из ряда основных и вспомогательных систем, конструкции которых тщательно выверены. Для облегчения задачи понимания принципов функционирования и особенностей конструкции тех или иных систем, каждая из них была рассмотрена отдельно с описанием взаимовлияния. Перед этим были рассмотрены общие вопросы смесеобразования и выделены основные функции карбюратора. Системы рассматривались на примерах карбюраторов различных моделей с выделением плюсов и минусов конкретных решений. В ходе описания принципов функционирования отмечались возможные способы регулировки систем и давались практические рекомендации по осуществлению настройки. Таким образом, материал статьи и способ его изложения направлены на повышение компетентности читателя в вопросах работы с карбюраторами мотоциклетного типа.

Заключение от автора

Вот и подошел к концу цикл публикаций, посвященных карбюраторам. Вы, читатели, встретили его хорошо. Приятно видеть, что на хабре есть люди, интересующиеся машиностроением.

Благодаря вам роль автора хабра мне понравилась, так что встретимся еще под катом. А вот в каком хабе — вопрос открытый, ибо мир слишком интересен, чтобы ограничиться одним.

Выражаю большую благодарность всем, кто принял участие в подготовке работы. Особую благодарность выражаю Rightech_IoT за наибольший вклад в редактуру.

Источник

Карбюраторы мотоциклетного типа. Основные принципы

Здравствуйте, уважаемые читатели. Представляю вашему вниманию статью, посвященную карбюраторам мотоциклетного типа.

Наверняка многие из вас ездили на мотоцикле, а кто-то даже имеет его в собственности. Может быть, вы бывали на картодроме и с азартом соперничали на трассе под свист резины и рокот мотора. А может, вы просто по выходным обустраиваете дачу с помощью бензоинструмента. В этих и многих других случаях мы имеем дело с малолитражными двигателями внутреннего сгорания под управлением карбюратора. Но что это за деталь? Для чего нужна и из чего состоит? На какие характеристики влияет, как регулируется? На эти и ряд других вопросов вы сможете найти ответы в предлагаемой статье.

Давайте конкретизируем вопросы, которые рассмотрены по ходу повествования.

  • В первой части будут рассмотрены основные вопросы образования и воспламенения горючей смеси.
  • Вторая часть посвящена главной дозирующей системе, в ней же приводится описание методики подбора главного топливного жиклера по анализу состояния свечи зажигания.
  • Третья часть посвящена вопросам формы и особенностям конструкции диффузора и дроссельной заслонки.
  • Система холостого хода рассмотрена в четвертой части, помимо этого в ней рассматриваются вопросы работы системы в переходных режимах.
  • В пятой части рассмотрен ряд вспомогательных устройств карбюратора, описываются их назначения, конструкции и способы регулировки.
  • Шестая часть посвящена карбюраторам с постоянным разрежением у распылителя, получившим широкое распространение на четырехтактных двигателях.

Сегодня рассмотрим только первую часть. В виду большого объема предлагаемого к изучению материала части статьи будут сформированы как отдельные публикации.

P.S. Я понимаю, что материал подобного рода имеет только косвенное отношение к тематике портала. Однако и здесь в категории транспорт есть статьи, посвященные самодельному двухтактному ДВС и даже паровому двигателю. Эти примеры мотивировали меня опубликовать работу. Помимо этого, публикация на таком авторитетном и хорошо индексируемом ресурсе, как Хабр, поможет распространить материал и донести его до аудитории, интересующейся непосредственно карбюраторами. Всем приятного и, надеюсь, полезного чтения!

Карбюратор: основные принципы

Двигатели мотоциклов, работающие по циклу Отто, как двухтактные, так и четырехтактные, потребляют топливо, которое достаточно легко испаряется и имеет антидетонационные свойства, позволяющие образовывать смесь с горячим воздухом перед тем, как свеча зажигания инициирует поджиг. К таким видам топлива относится, например, коммерческий бензин, специальный бензин для соревнований, метанол и этиловый спирт.

Совсем иначе процесс смесеобразования проходит в двигателях, работающих по циклу Дизеля. В них применяется менее испаряемое топливо, антидетонационные свойства которого требуют производить смешивание с воздухом непосредственно в камере сгорания, в которой давление и температура соответствуют параметрам самовоспламенения топлива.

По этой причине управлять мощностью дизельного двигателя можно, регулируя только подачу топлива, без необходимости контроля воздушного потока. В двигателях, работающих по циклу Отто, в процессе смесеобразования необходимо контролировать как количество воздуха, так и количество топлива, потребляемого двигателем.

В автомобильных двигателях в большинстве случаев применяется система впрыска топлива с централизованным управлением. Блок управления регулирует время открытого состояния форсунки, в течение которого происходит поступление топлива в воздушный поток. Аналогичные системы были адаптированы и для некоторых высококлассных мотоциклетных двигателей. Однако применение карбюраторов все ещё остается актуальным.

Особенность принципа работы карбюратора заключается в том, что истечение топлива происходит под действием разрежения через систему жиклеров. Поэтому карбюраторы проектируют исходя из трех основных функций:

  1. Управление мощностью двигателя согласно потребности водителя путем изменения воздушного потока;
  2. Дозирование подачи топлива в воздушный поток с сохранением оптимального соотношения воздуха к топливу во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя;
  3. Гомогенизация топливовоздушной смеси для правильного воспламенения и горения.

Состав топливовоздушной смеси

С химической точки зрения данное соотношение должно быть стехиометрическим, т.е. должно обеспечивать полное сгорание без избытка воздуха (бедная смесь) или остатков несгоревшего топлива (богатая смесь).

Стехиометрический состав

Числовое значение стехиометрического отношения зависит от типа топлива. Для коммерческого бензина оно варьируется от 14.5 до 14.8. Это значит, что для полного сгорания одной части бензина требуется 14.5-14.8 частей воздуха. Для двигателей, работающих на метаноле, это отношение снижается до 6.5, в то время как для этилового спирта оно равно 9.

Реальный состав смеси

Состав смеси, производимой карбюратором во время работы двигателя, не обязательно должен соответствовать стехиометрическому значению. В зависимости от конструкции двигателя и условий его работы (количества оборотов и величины нагрузки) часть топлива может не сгорать, по каким-либо причинам не попадая в камеру сгорания или вследствии неидеальности процесса горения. Изменение состава смеси может быть вызвано остатками продуктов сгорания в цилиндре, а также частичной потерей свежего заряда смеси через выхлопную систему. К изменению состава особенно чувствительны двухтактные двигатели.

Если рассмотреть заряд смеси, который непосредственно участвует в сгорании, можно прийти к выводу, что его состав должен быть богаче стехиометрического для компенсации вышеописанных явлений.

Состав смеси в зависимости от условий работы

Состав смеси должен варьироваться в определенных пределах, зависящих от условий работы двигателя. Установлено, что в общем случае состав смеси должен быть богаче на холостом ходу, в режиме ускорения и в режиме максимальной мощности. Напротив, в установившемся режиме состав может быть беднее, т.е. отношение воздуха к топливу может быть увеличено в сравнении с другими режимами работы.

Применительно к двухтактным двигателям понятия бедная и богатая смесь, как правило, не связаны со стехиометрическим отношением, так как они постоянно работают на смеси более богатой, чем стехиометрическая. Это верно и для многих четырехтактных двигателей, но в основном они работают на более бедной смеси, чем двухтактные.

Система подачи топлива в карбюратор

Принцип работы

Вариант конструкции системы подачи топлива представлен на рисунке.


Система подачи топлива в карбюратор: 1 — канал, соединяющий поплавковую камеру с атмосферой; 2 — направляющая поплавка; 3 — поплавок; 4 — рычаг взаимодействия с топливным клапаном; 5 — штуцер топливоподачи; 6 — сетчатый фильтр; 7 — седло клапана; 8 — игла клапана; 9 — ось качения рычага 4

Топливо, поступающее из бака, поддерживается на постоянном уровне внутри поплавковой камеры. За это отвечает поплавок и связанный с ним клапан. Поплавок свободно перемещается вместе с уровнем топлива, регулируя тем самым проходное сечение клапана. По мере расхода топлива двигателем уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается и приоткрывает клапан, тем самым позволяя поступить топливу из бака. Уровень топлива начинает расти, поплавок поднимается и в определенной точке закрывает клапан, после чего процесс повторяется.


Общий вид поплавковой камеры (a), топливный клапан (b)

Таким образом удается поддерживать практически постоянный напор топлива на различные жиклеры. Другими словами, высота, на которую необходимо подняться топливу для начала распыления под действием разрежения, остается постоянной. На рисунке показан карбюратор в разрезе с изображением основных систем. Желтым выделен уровень топлива, поддерживаемый в поплавковой камере.


Карбюратор в разрезе с изображением основных систем

Конструкция и способы регулировки

Рассмотрим более подробно систему: поплавок — клапан.

Топливный клапан состоит из запорной иглы и седла, впрессованного или вкрученного в корпус карбюратора. Кончик иглы обрезинен. Состав резины хорошо совместим с коммерческим бензином, но при использовании специализированных топлив, например спиртосодержащих, необходимо убедиться в совместимости с материалами уплотнений на предмет ухудшения качества работы карбюратора. Во многих конструкциях запорных игл применяется пружинный толкатель, взаимодействующий с поплавком для уменьшения вибрации иглы, порождаемой движением мотоцикла и перемещением топлива в поплавковой камере.


Топливный клапан

Проходное сечение топливного клапана является регулировочным параметром, так как определяет максимальный расход топлива. Если сечение слишком маленькое, поплавковая камера может опустеть, потому что расход топлива будет превышать приход в текущих условиях работы двигателя (как правило, в режиме полной нагрузки). Поработав какое-то время в таком режиме, двигатель может выйти из строя вследствие переобеднения горючей смеси.

Уровень топлива также является регулировочным параметром карбюратора, что следует из принципа работы, так как дозировка расхода топлива меняется с уровнем, тем самым влияя на состав смеси.

Регулировка уровня топлива осуществляется изменением двух параметров:

  • веса поплавка;
  • геометрии рычага, соединяющего поплавок с клапаном.

С установкой более тяжелого поплавка уровень топлива повысится вследствие компенсации его более низкой плавучести. Это приведет к обогащению смеси, если не менять другие параметры. В обратной ситуации, при установке более легкого поплавка, уровень топлива понизится вследствии уменьшения выталкивающей силы. Это приведет к раннему закрытию клапана и перестройке карбюратора на более бедную смесь. Поэтому поплавки классифицируются по весу и должны быть установлены на соответствующую высоту согласно предписанным стандартам.

Способ контроля высоты установки поплавков показан на рисунке. Когда необходимо произвести регулировку уровня и нет возможности изменять вес поплавка, можно изменить геометрию рычага, воздействующего на клапан. В этом случае, поплавок закроет клапан раньше (при меньшем уровне) или позже (при большем уровне) при одинаковом весе.


Замер высоты установки поплавка

Особенности условий работы

Высокий уровень топлива точно так же, как и низкий, влияет на работу всех систем карбюратора на всех режимах работы двигателя. Однако нужно отметить, что слишком низкий уровень топлива в поплавковой камере может привести к недостаточному напору топлива на жиклерах, что вызовет опасное для работы двигателя переобеднение смеси. Это может произойти при перемещении топлива внутри поплавковой камеры во время ускорений, которым подвергается транспортное средство. В этом случае (что в основном происходит на внедорожных или на трековых мотоциклах при поворотах и резких торможениях), если уровень слишком низкий, какой-либо жиклер может внезапно завоздушиться.

Для предотвращения подобной ситуации в некоторых конструкциях применяются специальные дефлекторы вокруг жиклеров, их также называют успокоители (пример подобного устройства будет приведен в следующей публикации). Назначение успокоителя — удержать как можно больше топлива рядом с жиклером во всех возможных условиях работы.

Источник

Читайте также:  Принцип работы карбюратора ваз 21053
Поделиться с друзьями
ОтветАвто