من المؤكد أن الكثير منكم قد ركب دراجة نارية ، بل إن شخصًا ما يمتلكها. ربما كنت قد ذهبت إلى مضمار الكارتينغ وتنافست بإثارة على المضمار حتى صافرة المطاط وزئير المحرك. أو ربما تقوم فقط بتجهيز الدشا في عطلات نهاية الأسبوع بأداة البنزين. في هذه الحالات وغيرها ، نتعامل مع محركات احتراق داخلي صغيرة يتم التحكم فيها بواسطة مكربن. لكن ما هذه التفاصيل؟ ما هو وماذا تتكون؟ ما هي الخصائص التي تتأثر وكيف يتم تنظيمها؟ يمكنك العثور على إجابات لهذه الأسئلة وعدد من الأسئلة الأخرى في هذه المقالة.
دعنا نجعل الأسئلة التي يتم أخذها في الاعتبار أثناء القصة.
- .
- , .
- .
- , .
- , , .
- , .
اليوم سننظر فقط في الجزء الأول. في ضوء الحجم الكبير للمواد المقترحة للدراسة ، سيتم تشكيل أجزاء من المقالة كمنشورات منفصلة.
ملاحظة: أفهم أن هذا النوع من المواد يرتبط بشكل غير مباشر فقط بموضوع البوابة. ومع ذلك ، هنا في فئة النقل توجد أيضًا مقالات مخصصة لمحرك احتراق داخلي ثنائي الأشواط مصنوع محليًا وحتى محرك بخاري . هذه الأمثلة دفعتني لنشر العمل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إصدار منشور حول مصدر موثوق به ومفهرس جيدًا مثل Habr سيساعد في نشر المواد ونقلها إلى الجمهور المهتم مباشرة بالمكربنات. قراءة سعيدة وآمل أن تكون مفيدة للجميع!
المكربن: المبادئ الأساسية
تستهلك محركات أوتو للدراجات البخارية ، ثنائية الشوط وأربعة أشواط ، الوقود الذي يتبخر بسهولة وله خصائص مضادة للطرق تسمح له بالاختلاط مع الهواء الساخن قبل بدء اشتعال شمعة الإشعال. تشمل هذه الأنواع من الوقود ، على سبيل المثال ، البنزين التجاري ، وبنزين المنافسة الخاصة ، والميثانول ، والكحول الإيثيلي.
تتم عملية الخلط بطريقة مختلفة تمامًا في المحركات التي تعمل على دورة الديزل. إنها تستخدم وقودًا متطايرًا أقل ، تتطلب خصائصه المضادة للطرق الخلط مع الهواء مباشرة في غرفة الاحتراق ، حيث يتوافق الضغط ودرجة الحرارة مع معايير الاشتعال الذاتي للوقود.
لهذا السبب ، يمكن التحكم في قوة محرك الديزل عن طريق تعديل إمداد الوقود فقط ، دون الحاجة إلى التحكم في تدفق الهواء. في المحركات التي تعمل على دورة أوتو ، أثناء عملية تكوين الخليط ، من الضروري التحكم في كل من كمية الهواء وكمية الوقود التي يستهلكها المحرك.
تستخدم معظم محركات السيارات نظام حقن وقود يتم التحكم فيه مركزيًا. تنظم وحدة التحكم وقت فتح الحاقن ، والذي يتدفق خلاله الوقود إلى تيار الهواء. تم تكييف أنظمة مماثلة لبعض محركات الدراجات النارية المتطورة. ومع ذلك ، لا يزال استخدام المكربن (carburetors) مناسبًا.
خصوصية مبدأ تشغيل المكربن هو أن تدفق الوقود يحدث تحت تأثير الفراغ عبر نظام الفوهة. لذلك ، تم تصميم المكربن على أساس ثلاث وظائف رئيسية:
- إدارة طاقة المحرك وفقًا لاحتياجات السائق من خلال تغيير تدفق الهواء ؛
- قياس إمداد الوقود لتدفق الهواء مع الحفاظ على النسبة المثلى من الهواء إلى الوقود خلال نطاق التشغيل الكامل لسرعة المحرك ؛
- تجانس خليط الهواء / الوقود من أجل الاشتعال والاحتراق المناسبين.
تكوين خليط الهواء والوقود
نسبة الوقود (A / F) هي نسبة كتلة الهواء إلى الوقود التي يستهلكها المحرك. يتم تعريفه على أنه
من وجهة نظر كيميائية ، يجب أن تكون هذه النسبة متكافئة ، أي يجب أن يضمن الاحتراق الكامل بدون هواء زائد (خليط خفيف) أو بقايا وقود غير محترقة (خليط غني).
تكوين متكافئ
تعتمد القيمة العددية لنسبة القياس المتكافئ على نوع الوقود. بالنسبة للبنزين التجاري ، يتراوح من 14.5 إلى 14.8. هذا يعني أنه من أجل الاحتراق الكامل لجزء واحد من البنزين ، يلزم 14.5-14.8 جزءًا من الهواء. بالنسبة للمحركات التي تعمل بالميثانول ، تنخفض هذه النسبة إلى 6.5 ، بينما تبلغ 9 للكحول الإيثيلي.
تكوين مزيج حقيقي
لا يلزم أن يكون الخليط الذي ينتجه المكربن أثناء تشغيل المحرك متكافئًا. اعتمادًا على تصميم المحرك وظروف تشغيله (عدد الثورات وحجم الحمل) ، قد لا يحترق جزء من الوقود ، لأي سبب من الأسباب لا يدخل غرفة الاحتراق أو بسبب عملية الاحتراق غير الكاملة. يمكن أن يحدث تغيير في تكوين الخليط بسبب نواتج الاحتراق المتبقية في الأسطوانة ، بالإضافة إلى فقدان جزئي لشحنة الخليط الجديدة من خلال نظام العادم. تعتبر المحركات ثنائية الشوط حساسة بشكل خاص لتغيرات التكوين.
إذا أخذنا في الاعتبار شحنة الخليط ، التي تشارك بشكل مباشر في الاحتراق ، فيمكننا التوصل إلى استنتاج مفاده أن تركيبته يجب أن تكون أكثر ثراءً من القياس المتكافئ للتعويض عن الظواهر المذكورة أعلاه.
تكوين الخليط حسب ظروف العمل
يجب أن يختلف تكوين الخليط في حدود معينة ، اعتمادًا على ظروف تشغيل المحرك. لقد ثبت أنه ، في الحالة العامة ، يجب أن يكون تكوين الخليط أكثر ثراءً في حالة الخمول ، وفي وضع التسارع وفي وضع الطاقة القصوى. على العكس من ذلك ، في الحالة المستقرة ، يمكن أن يكون التكوين أكثر فقراً ، أي يمكن زيادة نسبة الهواء إلى الوقود مقارنة بأنماط التشغيل الأخرى.
كما هو مطبق على المحركات ثنائية الشوط ، فإن مفاهيم الهزيل والغني لا ترتبط عادةً بنسبة القياس المتكافئ ، لأنها تعمل باستمرار على مزيج أكثر ثراءً من القياس المتكافئ. هذا صحيح بالنسبة للعديد من المحركات رباعية الأشواط ، لكنها تعمل عمومًا على خليط أقل رشاقة من المحركات ثنائية الشوط.
نظام تزويد الوقود للمكربن
مبدأ التشغيل
يظهر متغير تصميم لنظام تزويد الوقود في الشكل.
نظام إمداد الوقود للمكربن: 1 - قناة تربط غرفة الطفو بالجو ؛ 2 - دليل تعويم ؛ 3 - تعويم 4 - ذراع التفاعل مع صمام الوقود ؛ 5 - اتحاد إمداد الوقود ؛ 6 - مرشح شبكي 7 - مقعد الصمام 8 - إبرة الصمام 9- دحرجة محور الرافعة 4
يتم الاحتفاظ بالوقود القادم من الخزان عند مستوى ثابت داخل غرفة الطفو. العوامة والصمام المرتبط به مسؤولان عن ذلك. يتحرك العوامة بحرية مع مستوى الوقود ، وبالتالي تعديل منطقة التدفق للصمام. عندما يستهلك المحرك الوقود ، ينخفض المستوى في حجرة العوامة ، ويسقط العوامة ويفتح الصمام ، مما يسمح للوقود بالتدفق من الخزان. يبدأ مستوى الوقود في الارتفاع ، ويرتفع العوامة ويغلق الصمام عند نقطة معينة ، وبعد ذلك تتكرر العملية.
منظر عام لغرفة الطفو (أ) ، صمام الوقود (ب)
وبالتالي ، من الممكن الحفاظ على ضغط وقود ثابت تقريبًا على مختلف الطائرات. بمعنى آخر ، يظل الارتفاع الذي يحتاجه الوقود للارتفاع لبدء الرش تحت التفريغ ثابتًا. يُظهر الرسم التوضيحي مقطعًا عرضيًا للمكربن يُظهر الأنظمة الرئيسية. يتم تمييز مستوى الوقود المحفوظ في غرفة العوامة باللون الأصفر.
مكربن كوتاواي يعرض الأنظمة الرئيسية
طرق التصميم والتعديل
لنفكر بمزيد من التفصيل في النظام: تعويم - صمام.
يتكون صمام الوقود من إبرة إغلاق ومقعد يتم ضغطه أو تثبيته ببراغي في جسم المكربن. طرف الإبرة مطاطي. تتوافق تركيبة المطاط جيدًا مع البنزين التجاري ، ولكن عند استخدام أنواع الوقود المتخصصة ، مثل الوقود الكحولي ، يجب عليك التأكد من التوافق مع مواد الختم من أجل تدهور جودة المكربن. تستخدم العديد من تصميمات إبرة القفل متابعًا زنبركيًا يتفاعل مع عوامة لتقليل اهتزاز الإبرة الناتج عن حركة الدراجة النارية وحركة الوقود في غرفة العوامة.
صمام الوقود
تعد منطقة التدفق الخاصة بصمام الوقود معلمة تحكم ، حيث إنها تحدد الحد الأقصى لاستهلاك الوقود. إذا كان المقطع العرضي صغيرًا جدًا ، فقد تفرغ حجرة العوامة لأن استهلاك الوقود سيكون أعلى من الإدخال في ظل ظروف تشغيل المحرك الحالية (عادةً عند التحميل الكامل). بعد العمل لبعض الوقت في هذا الوضع ، قد يفشل المحرك بسبب استنفاد الخليط القابل للاحتراق.
مستوى الوقود هو أيضًا معلمة ضبط للمكربن ، والتي تتبع مبدأ التشغيل ، حيث تتغير جرعة استهلاك الوقود مع المستوى ، مما يؤثر على تكوين الخليط.
يتم ضبط مستوى الوقود عن طريق تغيير معلمتين:
- الوزن العائم
- هندسة الرافعة التي تربط العوامة بالصمام.
عن طريق تثبيت عوامة أثقل ، سيزداد مستوى الوقود بسبب تعويض انخفاض الطفو. سيؤدي ذلك إلى مزيج أكثر ثراءً إذا لم يتم تغيير المعلمات الأخرى. في الحالة المعاكسة ، عندما يتم تثبيت عوامة أخف ، ينخفض مستوى الوقود بسبب انخفاض الطفو. سيؤدي ذلك إلى إغلاق الصمام مبكرًا وتحويل المكربن إلى خليط أصغر حجمًا. لذلك ، يتم تصنيف العوامات حسب الوزن ويجب ضبطها على الارتفاع المناسب وفقًا للمعايير المحددة.
تظهر طريقة التحكم في ارتفاع العوامات في الشكل. عندما يكون من الضروري ضبط المستوى ولا يمكن تغيير وزن العوامة ، يمكنك تغيير هندسة الرافعة التي تعمل على الصمام. في هذه الحالة ، ستغلق العوامة الصمام في وقت مبكر (عند مستوى منخفض) أو لاحقًا (عند مستوى أعلى) بنفس الوزن.
قياس ارتفاع الطفو
ميزات ظروف العمل
يؤثر مستوى الوقود المرتفع ، تمامًا مثل المستوى المنخفض ، على تشغيل جميع أنظمة المكربن في جميع أوضاع تشغيل المحرك. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن مستوى الوقود المنخفض جدًا في غرفة العوامة يمكن أن يؤدي إلى ضغط وقود غير كاف على الفتحات ، مما يؤدي إلى استنفاد الخليط بشكل مفرط مما يشكل خطورة على تشغيل المحرك. يمكن أن يحدث هذا عندما يتحرك الوقود داخل غرفة الطفو أثناء التسارع الذي تتعرض له السيارة. في هذه الحالة (التي تحدث غالبًا على الطرق الوعرة أو الدراجات الهوائية عند الانعطاف والكبح الشديد) ، إذا كان المستوى منخفضًا جدًا ، يمكن أن تصبح أي طائرة نفاثة جيدة التهوية فجأة.
لمنع هذا الموقف ، تستخدم بعض التصميمات انحرافات خاصة حول الفتحات ، وتسمى أيضًا المخمدات (سيتم تقديم مثال على هذا الجهاز في المنشور التالي). الغرض من المخمد هو الحفاظ على أكبر قدر ممكن من الوقود بالقرب من الطائرة في جميع ظروف التشغيل الممكنة.
يتبع...