Течение воздуха по впускному тракту

Конструктивно воздушный канал карбюратора и впускной тракт представляют собой сложный трубопровод с целым рядом местных сопротивлений, на преодоление которых затрачивается часть энергии потока. Наиболее широкая часть воздушного канала находится на входе в карбюратор (сечение А—А) (рис. 2), наиболее узкая — в сечении Б—Б (минимальный диаметр диффузора).

Рис. 7.2. Схема воздушного канала карбюратора

Если пренебречь изменением плотности воздуха по длине впускного тракта, т. е. рассматривать воздух как несжимаемую жидкость, то согласно уравнению Бернулли

где h₀ и h_д — высота сечения на входе в карбюратор и высота сечения минимального диаметра диффузора соответственно относительно уровня, принятого за начало отсчета;

υ₀ и υ_д — скорости воздуха на входе в канал и в самом узком сечении диф­фузора соответственно;

р₀ и р_д — давления в вышеуказанных сечениях;

ξ — коэффициент сопротивления впускного тракта на участке от входа в канал до минимального сечения диффузора.

Учитывая небольшой удельный вес воздуха и незначительную разность уровней между рассматриваемыми сечениями можно принять, что

.

Считая, что скорость воздуха на входе в канал равна 0, получим

(1)

где ∆р_д — разряжение в горловине диффузора ∆р_д = р₀ – р_д.

Из уравнения (1) получим скорость воздуха в диффузоре:

.

Обозначив 1/ через φ_с, получим

(2)

где φ_с — скоростной коэффициент, учитывающий потери скорости из-за гидравлических сопротивлений впускного тракта, а также поправку на сжимаемость воздуха, равный 0,75—0,9.

Если скорость воздуха в сечении диффузора составляет 150—200 м/с, то разряжение в диффузоре составит 20—35 кПа. Следовательно, давление р_д, действующее на топливо в распылителе (см. рис. 1), становится меньше давления р₀ в поплавковой камере. Под действием разности этих давлений ∆р_д = р₀ – р_л происходит истечение топлива из распылителей со скоростью примерно в 25 раз меньшей скорости воздуха, что обеспечивает хорошее распыление топлива и перемешивание его с воздухом.

Скорость истечения топлива можно определить и по уравнению Бернулли:

(3)

где φ_ж — скоростной коэффициент топлива, проходящего через жиклер (φ_ж равен 0,7—0,85);

ρ_т — плотность топлива (для бензинов ρ_т равно 690—810 кг/м³).

Так как разряжение в диффузоре р_д определяет не только расход воздуха, но и истечение топлива, то при конструировании карбюратора стремятся к тому, чтобы это разряжение было наименьшим и в то же время обеспечивало поступление топлива из жиклера, распыление и достаточное испарение.

При площади минимального проходного сечения диффузора f_д количество воздуха, проходящего по воздушному каналу, определяется уравнением

(4)

где μ_д ^— коэффициент расхода диффузора.

Величина μ_д определяется экспериментально и зависит от формы диффузора, состояния его поверхности, сопротивления на входе воздушного канала, разряжения и т. п. примерно равно 0,7—0,8.

Современные карбюраторы имеют два или даже три диффузора, расположенные последовательно. При этом распылитель устанавливают в области наибольшего разряжения (рис. 3). В последующих диффузорах происходит плавное уменьшение разряжения.

Рис. 7.3. Три последовательно расположенных диффузора
и изменение давления в них

Применение многодиффузорных карбюраторов дает наибольший эффект на больших нагрузках. На малых нагрузках разряжение у распылителя уменьшается, и распыливание топлива ухудшается.