Карбюратор и топливная система автомобиля на примере спортивной конфигурации

Главная страница » Карбюратор и топливная система автомобиля на примере спортивной конфигурации

Трудно переоценить хорошо разработанную систему подачи смеси топлива с воздухом для мотора автомобиля. Если игнорировать эти две критические области, вся работа по созданию мощной автомобильной силовой установки теряет смысл. Между тем, топливное питание мотора – это, прежде всего, карбюратор автомобильного двигателя – важная деталь системы.

Карбюратор и система забора воздуха на капоте автомобиля

Для достижения пика движущей силы авто, на входе карбюратора необходимо обеспечить поступление охлаждённого воздуха высокой плотности. Рассмотрим «карбюраторную» концепцию мотора спортивного автомобиля. Такой подход даст лучшее представление о принципах топливного питания и о механике автомобильного карбюратора вообще.

Желательно свести к минимуму ограничения на входном тракте карбюратора, поддерживая повышенное давление воздуха. Чем плотнее воздух, тем больше смеси попадает в цилиндры мотора, тем больший объём смеси сжигает двигатель. Соответственно, производится больше энергии, затрачиваемой на движение автомобиля.

Специалисты автомеханики рекомендуют устанавливать наружный воздухозаборник на капоте машины, если такой подход допускают правила эксплуатации транспортных средств. Под капотом воздух прогревается от работающего двигателя, тепла, излучаемого головками блока цилиндров, что сопровождается уменьшением мощности мотора в целом.

Если снизить температуру подаваемого воздуха, допустим, на 10 градусов, появляется больше возможностей рассчитывать на увеличение мощности двигателя, примерно, на один процент.

В продаже доступны комплекты для герметизации карбюратора в точках сочленения с воздухозаборником. По возможности следует использовать воздушный колокол (радиусное заборное устройство) для увеличения потока воздуха в карбюратор.

Доставка топлива через карбюратор в камеру сгорания

Многие спортсмены автолюбители сталкиваются с проблемой доставки топлива в камеру сгорания, даже не подозревая, что главной причиной является топливная система гоночных автомобилей и в частности — карбюратор.

Стоит отметить: двигатели обычных современных автомобилей производят гораздо больше энергии, чем двигатели гоночных авто, разработанные десять-пятнадцать лет назад.

Конструкция классического карбюратора: 1 – вход воздушного потока; 2 – разгрузочное сопло подачи топлива в трубку Вентури; 3 – область низкого давления, создаваемого трубкой Вентури; 4 – дроссельная заслонка; 5 – выход рабочей смеси; 6 – игольчатый клапан управления смесью; 7 – подача топлива в поплавковую камеру; 8 – поплавковый механизм

Процесс производства лошадиных сил мотором любого автомобиля напрямую сопряжён с преобразованием топлива в энергию движения. Чем больше топлива двигатель способен эффективно сжигать за час работы, тем больше лошадиных сил, требуемых для движения, в конечном итоге производит автомобильный мотор.

Правильный подбор топливного насоса

На овальных треках (21 км гоночной трассы с односторонними поворотами) предпочтительным является топливный насос с ремённым приводом, если конкретно не указано использование механического топливного насоса.

Ременно-приводные насосы обеспечивают максимальный объём подачи топлива, по сравнению с любым механическим насосом, но поддерживают низкое давление топлива при низких оборотах автомобильного двигателя.

Эта своеобразная насосная функция облегчает «загрузку» свечей зажигания. Механические топливные насосы типа «BG» с шестью клапанами, а также серийные разработки по образу и подобию «Super Speedway», тоже обеспечивают достаточный объём топлива при использовании в соответствии с рекомендациями.

Конструкция одного из популярных топливных автомобильных приборов – карбюратора «Стромберг», заслужившего признательность пользователей на многие годы с момента начала изготовления и применения

Так, для гоночных автомобилей электрический топливный насос типа «BG400-2» позиционируется лучшим способом предотвращения нехватки топлива.

Если автомобилю характерна «медлительность» движения или остановки посередине пути, а на более высокой передаче мотор тянет удовлетворительно, возможно, двигатель испытывает периодически нехватку топлива. Почему такое происходит?

Карбюратор и фактор периодической недостачи топлива в цилиндрах

Как правило, ёмкость карбюратора заполнена до уровня «стартовой» линии, поэтому автомобиль начинает движение уверенно, но далее по ходу движения машины ёмкость карбюратора опорожняется.

На пониженных передачах автомобиль разгоняется быстро, двигатель также быстро набирает обороты. Такое ускорение увеличивает потребление топлива системой карбюратора.

Когда же уровень топлива в поплавковой камере карбюратора снижается, мотор автомобиля теряет мощность по причине недостачи топливного ресурса. На высокой передаче частота вращения двигателя увеличивается медленнее, поэтому ёмкость карбюратора стабильно пополняется.

Тестирование карбюратора мотора под топливным ресурсом

Работа топливной системы автомобилей вполне понятно расписана в соответствующей литературе. Однако начинающие гонщики, да и некоторые опытные спортсмены не до конца понимают физику расхода топливного ресурса и лошадиных сил. Для получения крутящего момента и лошадиных сил требуется оптимальная смесь воздуха с топливом в системе карбюратора.

Такой, примерно, выглядит внешне ещё одна достаточно популярная конструкция – «Holley» карбюратор, реализуемая в торговых сетях меньше чем за сотню долларов. Однако цена сильно меняется в зависимости от моделей карбюраторов «Holley»

Так, для производства 1 лошадиной силы за 1 час требуется примерно 0,25 л бензина. Например, если запустить одноцилиндровый двигатель газонокосилки под нагрузкой в 1 лошадиную силу на 1 час работы и взвесить топливный бак до и после процесса, бак облегчится на те самые 0,25 литра. Поэтому уравнение по расходу топлива фактически можно записать как:

1 – Л.С. = 0,250 г/час

Как правило, автомобильному двигателю мощностью 600 л.с. требуется примерно 135 л бензина в час, а по той же формуле двигателю мощностью 800 л.с. требуется примерно 180 л бензина в час. Указанные объёмы топливного ресурса требуется доставить с учётом прохождения через:

• игольчатые клапаны,
• рабочие сёдла,
• регулятор давления топлива.

Следует учитывать противостояние системы подачи топлива силам нагрузки, которые настолько велики, что способны остановить движение топлива в линии. Этот фактор даёт понимание того, почему топливная трубка карбюратора чрезмерно большого диаметра столь же вредна, как трубка карбюратора крайне малого диаметра.

Удельный расход топлива и моменты потерь

На Западе практику вождения легковых (спортивных и обычных) машин сопровождает аббревиатура «B.S.F.C.» (Brake Specific Fuel Consumption). Так называемая мера эффективности использования топливного ресурса любым первичным двигателем, сжигающим топливо и воспроизводящим вращение или мощность на валу.

Меру «B.S.F.C.» применяют под сравнение эффективности двигателей внутреннего сгорания с выходом на валу.

Моторы гоночных машин, прошедшие тюнинг высокого класса, отмечаются высокой эффективностью и демонстрируют показатель «B.S.F.C.» не менее 40 (18 л/час).

Так что же происходит, если подача топлива слаба? Двигатель автомобиля при таком состоянии теряет мощь или «выгорает». Эксплуатируемые детали:

• новый распредвал,
• гоночный карбюратор,
• пропускающая головка цилиндров,

способны перегружать и без того нагруженную систему доставки топлива. Карбюратор не в силах распределять оптимальную воздушно-топливную смесь, если топливная система не способна поддерживать правильный уровень внутри поплавковой камеры.

Низкие уровни топлива карбюратора, правда, не приводят к потерям или «сгоранию» поршней мотора, но уменьшают расход топлива в карбюраторе, снижая производительность.

При помощи информации: AA1CAR

Ветряная турбина дома: анализ практики внедрения домашнего ветрогенератора

Что такое ночное видение автомобиля и как работает система CNV?

Головка цилиндров: деталь двигателя автомобиля и техническая роль

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Устройство и виды топливных систем бензиновых и дизельных двигателей

Топливная система – важнейшая часть автомобиля, которая служит для подачи топлива из бака в камеру сгорания двигателя. Она состоит из множества элементов, предназначенных для транспортировки, фильтрации, учета, подготовки и отвода топлива. В статье подробнее рассмотрим топливные системы бензиновых и дизельных двигателей, а также узнаем, что такое линия возврата топлива (“обратка”) и зачем она нужна.

1. Состав и функции системы подачи топлива
2. Виды питания бензиновых двигателей
3. Карбюраторные
4. Инжекторные
5. Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя
6. Common rail
7. Разделенная и насос-форсунка
8. Линия возврата топлива (“обратка”)
9. Полезное видео

Состав и функции системы подачи топлива

Главная функция любой топливной системы – это подача необходимого количества топлива из бака в камеру сгорания в определенный момент времени. Функционально она разделяется на две основных системы:

• транспортировка топлива, его фильтрация и создание давления в системе – выполняется механическими и гидравлическими устройствами;
• расчет количества и момента впрыска топлива, а также распределение его по цилиндрам – осуществляется электронными устройствами.

Топливная система автомобиля

В состав топливной системы входят следующие элементы:

• Бак – герметичная емкость для хранения топлива.
• Трубопроводы (прямой и обратный) – трубки и гибкие шланги, по которым осуществляется транспортировка топлива.
• Фильтры (грубой и тонкой очистки) – выполняют очистку от механических загрязнений.
• Регулятор давления – необходим для обеспечения заданного уровня давления.
• Насос – как правило, погружной, приводимый в движение электродвигателем.
• ТНВД – для систем непосредственного впрыска (дизельных двигателей).
• Топливные форсунки.

Виды питания бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают топливные системы:

• карбюраторные;
• инжекторные.

Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторные

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

1. Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
2. Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
3. В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
4. Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторные

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Какое давление в топливной системе инжекторного двигателя создает насос зависит от типа впрыска:

• С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
• С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
• Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

1. Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу.
2. Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива.
3. Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры.
4. В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь.

Схема, устройство и принцип работы для дизельного двигателя

Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

• Сommon rail (или аккумуляторная);
• С насос-форсунками;
• Разделенные.

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизелей – аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

1. Участок низкого давления – состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
2. Участок высокого давления – состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок.

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

1. Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод.
2. Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления.
3. ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
4. Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха.

Разделенная и насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, насос-форсунка – устройство, одновременно создающее нужный уровень давления и производящие впрыск топлива. Она располагается в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. Прямая и обратная магистрали при этом реализованы как каналы, находящиеся непосредственно в головке блока.

Рабочее давление при такой схеме составляет до 2 200 бар.

Этот способ имеет важный недостаток – он характеризуется зависимостью давления от режима работы двигателя.

Линия возврата топлива (“обратка”)

Как правило, топливный насос имеет постоянную производительность, то есть закачивает топливо из бака в рампу под постоянным давлением. Двигатель же работает на разных режимах, потребляя разное количество топлива, в зависимости от его нагрузки. Таким образом, возникает необходимость контролировать давление и количество топлива в топливной рампе.

Этим занимается регулятор давления топлива, который сливает излишки топлива обратно в бак через линию возврата топлива, так называемую “обратку”. В настоящий момент существует два вида топливных систем, отличающихся наличием или отсутствием линии возврата топлива (обратной магистрали).

1. Система подачи топлива с линией возврата. Топливо, которое не было впрыснуто форсункой, является избыточным и оно возвращается обратно в бак через регулятор, который расположен на топливной рампе, и линию возврата. Таким образом в топливном коллекторе поддерживается постоянное давление.
2. Топливная система без линии возврата. Регулятор давления топлива в таких системах обычно устанавливается в модуле погружного топливного насоса. Избыточное топливо, подаваемое насосом, возвращается обратно в бак через короткую линию возврата. При этом в топливную рампу подается только то количество топлива, которое впрыскивается форсунками. Данная система имеет следующие преимущества – меньшая стоимость и меньший подогрев топлива в баке.

Полезное видео

Ознакомьтесь с дополнительной информацией о системе питания инжекторного двигателя на видео ниже:

Как правило, основные элементы топливной системы одинаковы для большинства моделей автомобилей, находящихся в одной категории. С другой стороны, практические характеристики могут изменяться, в зависимости от технических особенностей конкретного двигателя.

Какой бензин используют в болиде «Формулы-1»? А обычный с заправки подойдет? Можно залить гоночное топливо в обычную машину?

Вы в блоге «Окей гугл: «Формула-1», где каждый новый пост будет ответом на популярный запрос о главном гоночном чемпионате в поисковиках. Поможем тем, кто хочет больше знать о быстрейших гонках на планете – или просто расширяет кругозор.

Разберемся, как сильно отличается гоночное горючее от обычного бензина, на какие параметры влияют специальные добавки и каким станет топливо будущего.

«Формула-1» – фантастический пример стремления к совершенству: в погоне за сотыми долями секунды пилоты работают над малейшими нюансами пилотажа и оттачивают каждую деталь в физическом и ментальном состоянии так же, как инженеры – в их технике.

Машины «Ф-1» принято считать чудом современной конструкторской мысли (и не зря), поэтому и топливо для главных автогонок в мире по идее должно быть волшебной смесью, недоступной обычным смертным и несовместимой с гражданскими автомобилями. Но так ли это?

Безусловно, бензин в «Ф-1» особенный и космически дорогой, но на удивление похож по составу на стандартное высокооктановое топливо, которое можно найти на любой заправке: регламент ограничивает сходство лимитом в 99 процентов . При этом секретная формула сама по себе не делает болиды ракетами – они способны катить приблизительно так же и на обычном бензине, однако едва заметные даже для титулованных пилотов прибавки в итоге могут стать решающим фактором.

Почему же в «Формуле-1» используется именно горючее, подозрительно близкое по составу к стандартному бензину? Как хитрая работа с всего одним процентом состава позволяет выжимать из машины максимум? Давайте разбираться.

Бензин – лучшее горючее даже для самых быстрых машин

Бензин не просто так до сих пор остается самым распространенным топливом для автомобилей, и в «Формулу-1» его привели те же качества, что и в бак вашего «Соляриса»: он обладает крайне высокой плотностью энергии (как по массе, так и по объему), способен быстро ее высвобождать, а также довольно безопасен при хранении и транспортировке – немаловажный фактор для серии, путешествующей по всему миру.

Безусловно, век ископаемого топлива не будет тянуться вечно, но на данный момент альтернативные источники энергии для гонок выглядят не слишком привлекательно. К примеру, электричество требует тяжелых батарей, которые не протянут дистанцию Гран-при: «Формула E» проводит 45-минутные заезды на куда более скромных скоростях по сравнению с «Ф-1». А водородной энергетике с ее экологичностью и беспрецедентной плотностью энергии на единицу массы (но не столь впечатляющей – по объему) предстоит решить проблему удобного и безопасного хранения топлива.

Сближение гоночного и дорожного топлива началось более двух десятилетий назад – до этого «Формула-1» значительно менее жестко контролировала состав бензина. С 1996 года содержимое баков болидов соответствует текущим стандартам «Евро» , применяемым к обычным автомобилям, а впоследствии серия стала двигаться в данном направлении даже с опережением.

Решение облегчило работу команд с производителями топлива, так как компании смогли использовать знания, полученные в Гран-при, на разработках для гражданских автомобилей. Раньше делать это было сложнее: в гонках использовались экзотические смеси, который порой были тяжелее воды (например, адская смесь «Мереседеса» из середины 50-х: 45 процентов обычного бензина, 25 – высокооктанового (почти авиационного керосина), 25% метанола и присадку из ацетона и закиси азота). К тому же данный подход рифмуется с переходом чемпионата на гибриды и повышением эффективности силовых установок – это гарантирует автопроизводителям хорошую маркетинговую историю, а серии – актуальный имидж заботы об окружающей среде.

Командам разрешено изменять лишь один процент состава топлива – это делает бензин очень похожим на привычный нам, но в то же время максимально эффективным и дорогим. Кратко сходство дорожного и гоночного горючего можно описать словами директора моторного отдела «Мерседеса» Хайвела Томаса:

«Они на удивление похожи. Но в то же время очень разные».

Болид «Ф-1» не превращается в тыкву с обычным топливом

«Феррари» вместе с моторным партнером Shell и Фернандо Алонсо опробовали обычный бензин на гоночном болиде еще в 2011-м – двигатель действительно не стал мотором GP2:

Двукратный чемпион мира почувствовал незначительную потерю скорости на выходах из поворотов, в то время как на прямых машина гнала так же стремительно:

«Все немного лучше, чем я ожидал. Есть небольшие сложности при разгоне, но мощность не изменилась. Максимальная скорость осталась той же или даже стала чуточку выше».

Алонсо отметил, что может пилотировать еще быстрее, если настроить картографию силовой установки под стандартное топливо.

« Да, «Феррари» может работать на обычном топливе , – подтвердил менеджер Shell по инновациям Гай Ловетт, – Но мощность и скорость будут ниже, что ожидаемо – в противном случае это означало бы, что мы не смогли дать «Феррари» нечто большее, чем просто горючее».

Преимущество складывается из маленьких деталей: производители помогают болидам стать чуточку быстрее, минимизируют износ деталей, а еще учитывают особенности конкретной машины и даже температурные условия на трассе. В итоге прибавка может стать довольно существенной – разница между различными топливными смесями доходит до полсекунды на круге!

«Пилоты вряд ли ощутят разницу между двумя последовательными итерациями состава топлива. Однако если они протестируют первый и последний вариант бензина на сезон, то, уверен, увидят отличия в скорости и управляемости», – утверждает Ловетт.

Если провернуть обратный фокус и залить в бак вашей машины чудо-бензин, ничего страшного тоже не произойдет: она просто будет функционировать в нормальном режиме и не станет быстрее, ведь уровень гоночного топлива проявляется именно в условиях повышенного давления в гоночных системах впрыска бензина. Правда, автомобиль должен уметь «переваривать» высокооктановое горючее, так что кормить старенькую «Волгу» бензином, который стоит больше, чем она сама, не следует.

«Да, все очень просто: обычный бензин вполне успешно будет работать в болиде, а топливо «Ф-1» – в вашей машине», – отмечает менеджер Shell по технологиям Майк Гранди.

Оказывается, гонки суперкаров проводят даже на гражданских дорогах. С пит-стопами на обычных заправках (и оплатой счетов!)

Будущее «Формулы-1»: синтетика и биотопливо

В ближайшей перспективе «Ф-1» не собирается отказываться от бензина, но уйдет от традиционного способа его получения: с 2023 года топливо станет полностью CO₂-нейтральным. Другими словами, при производстве топлива из атмосферы будет забираться столько же углекислого газа, сколько выделится при его сгорании.

Шаг кажется неизбежным с имиджевой точки зрения: экология абсолютно заслуженно заняла важное место в списке актуальных проблем человечества. Да, «Ф-1» никак нельзя назвать главным загрязнителем окружающей среды (миллион сожженных литров бензина в год – смешная цифра в масштабах планеты, а сами заезды отвечают лишь за один процент углекислого газа, выделенного в атмосферу при организации чемпионата), однако серия обладает колоссальной аудиторией и, как следствие, влиянием. Нельзя сбрасывать со счетов и маркетинговые нужды автопроизводителей: им становится все труднее рекламировать себя через «Ф-1» из-за возрастающей роли электромобилей и грядущего запрета на двигатели внутреннего сгорания в Европе (именно поэтому «Формула E» пользуется у компаний таким успехом).

Пока не совсем ясно, что будет в баках болидов будущего – один путь предполагает использование синтетического горючего, другой – получение топлива с помощью переработки биоотходов.

«Нельзя исключать ни один из этих способов, – отмечает технический директор ФИА Жиль Симон, – Мы хотим привлечь топливные компании, которые смогут идти собственным путем, и в данный момент изучаем плюсы и минусы каждого решения. Главный вызов – сделать так, чтобы не пришлось фундаментально менять силовые установки».

Так меняется топливо в «Формуле-1»: если раньше серия следовала за современными трендами, то сегодня стремится к тому, чтобы их задавать.

Понравилась «Формула-1»? Подписывайся на наши соцсети – там важнейшие и интереснейшие истории из мира самого быстрого спорта на планете. Трансферы, техническая аналитика, экономика команд, лучшие цитаты пилотов – только ценная информация!

Источник Источник Источник http://zetsila.ru/%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%B1%D1%8E%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8F/
Источник Источник http://techautoport.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/toplivnye-sistemy-benzinovyh-i-dizelnyh-dvigateley.html
Источник Источник Источник http://www.sports.ru/tribuna/blogs/f1easy/2791449.html