Даниил бернулли знал это 200 лет назад

ДАНИИЛ БЕРНУЛЛИ ЗНАЛ ЭТО 200 ЛЕТ НАЗАД

Архивная статья
]

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

ЛИКБЕЗ ДЛЯ «ЧАЙНИКОВ»

ДАНИИЛ БЕРНУЛЛИ ЗНАЛ ЭТО 200 ЛЕТ НАЗАД

Не все, с чем мы имеем дело в технике, легко объяснить на пальцах.

Более того, природа всем известных эффектов часто оказывается далекой от так называемого здравого смысла, то есть от привычных

житейских представлений...

Виктор СЛЕСАРЕВ.

Один из читателей буквально доконал нас: «Вы часто повторяете — тут „напряжение“, там „нагрузка“, здесь „разрежение“... А что означают эти и другие понятия, известно не каждому автолюбителю. Я тоже хотел бы изучить карбюратор, но с чего начать? В книгах уж очень все мудрено...»

Когда-то на школьных уроках всех, кто не слишком сопротивлялся, чему-то да учили! Начинающий автолюбитель мало-мальски соображал в физике и даже ориентировался в географии. О нынешней школе дипломатично промолчим... Между тем мы живем не в такой стране, где автомобилисту лишние познания ни к чему (автобан куда надо выведет!).

Откуда же в карбюраторе «берется разрежение»? Для начала сделайте модель из тонкой бумаги, показанную на рис. 1. Она позволит вам удивить каждого, кто скучал на уроках физики! Предложите «подопытному» ответить на вопрос, что будет с трубкой, если в нее подуть? Если для визави «очевидно», что трубку давлением воздуха раздует — это миг вашего торжества! Вы предлагаете неведающему осуществить эту идею — но трубка (подлая!) складывается, «запирается», словно не желая пропускать воздух!

«Подкованный» человек понимает, что иначе и быть не может. Здесь действует закон, без которого трудно пришлось бы автомобилям, а мухам, воробьям и самолетам — подавно.

Чтобы не травмировать запуганных «наукой» людей, мы только упомянем здесь Бернулли с его знаменитым уравнением. И, не прибегая к формулам, вспомним один-два эффекта, важных для нас.

Первый: почему «смялась» бумажная трубка? Это произошло потому, что в струе воздуха статическое давление ниже атмосферного — чем выше скорость струи, тем сильнее эффект.

Конечно, при «нагнетании» этот закон не очевиден. Но в карбюраторе-то поток воздуха движется потому, что всасывается двигателем. Так что появление разрежения во впускном коллекторе и в каналах карбюратора вряд ли должно вызывать вопросы.

На рис. 2 показана схема первичной камеры с главной дозирующей системой и автономной системой холостого хода карбюратора «Озон». В верхней части «трубы» расположена съемная деталь 12, в которой есть канал 14, соединяющийся с эмульсионным колодцем Е главной дозирующей системы. Эта важная деталь — малый диффузор.

Несколько ниже малого диффузора находится большой, образованный самими стенками трубы. Ниже его «горла» воздушный поток расширяется, а затем проходит около дроссельной заслонки 2, создающей сопротивление потоку и управляющей двигателем. Чем больше открыта заслонка, тем легче двигателю «дышать» — и выше мощность.

Какова роль диффузоров? Воздушный поток неразрывен, поэтому на повышенных мощностях через наименьшие сечения малых диффузоров он проходит с большей скоростью, около 100 м/с (360 км/ч), а значит, здесь давление воздуха еще ниже, чем до них или за ними. К тому же малый диффузор по отношению к большому выполняет роль распылителя, так как к «горлу» малого диффузора подсасывается топливно-воздушная эмульсия из эмульсионного колодца Е.

Почему — эмульсия? — возможно, спросите вы. Разрежение из малого диффузора по каналам в его распылителе 14 и в корпусе передается в «колодец», поэтому сюда не только засасывается бензин из поплавковой камеры через главный жиклер 17, но и воздух — через главный воздушный жиклер 16. Вырываясь из отверстий эмульсионной трубки 15, воздух словно вспенивает бензин — и эта «пена» всасывается в диффузор. Раздробить, измельчить, испарить капли эмульсии гораздо легче, нежели бензина.

Зачем нужны эти сложности, ведь есть немало простейших карбюраторов (особенно на старых мотоциклах), где диффузор всего один? При двух диффузорах смешивание топлива с воздухом происходит более полно. Сначала эмульсия распыляется и частично испаряется в малом диффузоре, затем — в большом. Эта смесь, в которой продолжается испарение бензина, поступает затем в коллектор, а оттуда в цилиндры двигателя.

Уравнение, когда-то написанное Бернулли, работает и в других системах карбюратора. Например, в переходной системе первичной камеры «Озона». Здесь ее задача — обеспечить плавный, без провалов, переход от холостого хода двигателя к работе с нагрузкой (см. рис. 2). Не будь этой системы (вообразите, что каналы Б на заводе не просверлили!), мотор нормально работал бы на холостом ходу — «Озон» имеет неплохую автономную систему холостого хода. И, вероятно, хорошо мог бы работать на режимах больших мощностей. А в «промежутке» между ними? Обратимся к рис. 3.

Дроссельная заслонка 2 на холостом ходу полностью закрыта (рис. 3, а), зазор между нею и стенкой корпуса дросселей 1 очень мал — и течения воздуха через него практически нет. Но при небольшом ее повороте (рис. 3, б) образуется щель, через которую в задроссельное пространство устремляется воздух, что стало бы причиной резкого обеднения смеси в цилиндрах и провала в работе двигателя. Открывая дроссель и дальше, мы только ухудшали бы эту ситуацию до начала приемлемой работы диффузоров главной дозирующей системы (вспомните начало беседы!). Обеспечить нормальную работу машины при малых мощностях двигателя — медленный разгон, небольшая скорость и т. п. — позволяет несложная дополнительная система, питающаяся той же топливно-воздушной эмульсией (из канала В), что и система холостого хода. Если дроссель немного приоткрыт, щель играет роль диффузора с «горлом» возле нижней кромки — здесь максимальное разрежение. Если кромка правильно расположена относительно нижнего отверстия Б, через него подсасывается струя эмульсии, здесь дробится, мелко распыляется, частично испаряется и, в конечном счете, поддерживает требуемый состав смеси в цилиндрах двигателя. Плавное открывание дросселя не должно приводить к обогащению смеси и токсичному составу выхлопных газов, что порой случается из-за неточности взаимного расположения дросселя и отверстий Б.

Дальнейший поворот дросселя переносит «горло» диффузора выше (рис. 3, в), подключая к работе верхнее отверстие Б. Параметры переходной системы тщательно подобраны — особенно важны здесь, кроме сечений каналов, толщина и расположение относительно них закрытой дроссельной заслонки. Но это тема уже другого разговора...

Другая важная для нас особенность воздушного потока тоже давно известна профессионалам — специалистам по газодинамике. Это — понижение температуры струи воздуха, если увеличивается его скорость, и наоборот. Дополнительно струя охлаждается благодаря испарению бензина. Охлажденная струя отбирает тепло у деталей карбюратора и тем предохраняет его от перегрева даже на самых тяжелых режимах. Знакомый же многим перегрев карбюратора — своего рода «тепловой удар» в нем — возможен при долгой работе горячего двигателя в уличных пробках — в частности, на холостом ходу, когда скорость потока воздуха в диффузорах мала. И особенно — сразу после выключения сильно нагретого двигателя, о чем мы не раз уже говорили!

Но и переохлаждаться карбюратору нельзя. Для надежного смесеобразования температура поступающего в него воздуха должна быть хотя бы 20–30°С. Поэтому, если автомобиль не оснащен автоматикой, следящей за соблюдением этого условия, ее функции придется выполнять водителю, вовремя переключая воздухозаборник с «лета» на «зиму». Забыв об этом, владелец какой-нибудь устаревшей модели «Жигулей» вполне может попасть в ситуацию, когда машина по непонятным причинам «не едет». Если быстро остановиться и снять крышку воздухофильтра, увидите в малом диффузоре слой льда: он-то и препятствует поступлению и распылению топлива. Через минуту-другую лед успевает растаять (неработающий карбюратор, соседствуя с горячим мотором, отогревается быстро) — и мотор снова удается пустить. Но стоит проехать километра три-четыре «с ветерком», как все повторяется. Ведь именно при большой скорости потока малые диффузоры охлаждаются настолько, что возможно их «замораживание».

Обледенение происходит не всегда, а только при высокой влажности воздуха. Например, в туманную оттепельную погоду зимой. При крепком морозе и сухом воздухе льда на диффузорах нет. Но низкая температура под капотом проявляется и по-другому: если в холодное время вы заметили падение мощности двигателя, стоит проверить, не слишком ли холодный воздух поступает в карбюратор. Тут не помешает уменьшить приток воздуха не только к радиатору, но и вообще под капот, так как даже отведенный от выпускного коллектора воздух может быть недостаточно теплым. К тому же и сам двигатель может переохлаждаться (независимо от радиатора).

При подходящих для этого условиях многим удавалось наморозить лед в диффузоре даже при положительных температурах «за бортом». У нас были такие случаи при 5°С. Возможно, и это не предел.

А закончим беседу просто: всюду вокруг нас, независимо от наших настроений, «работает» бесстрастная наука — физика. Можете любить ее или не любить, но не считаться с нею не удастся! В частности, с законами, описанными больше 200 (!) лет назад Даниилом Бернулли, членом Российской Академии наук.

Рис. 1. Наша бумажная модель уравнения Бернулли.

Рис. 2. Схема первичной камеры и системы холостого хода карбюратора «Озон»: 1 — корпус дроссельных заслонок; 2 — дроссельная заслонка; 3 — распылитель системы холостого хода; 4 — винт количества; 5 — винт качества (токсичности); 6 — жиклер байпасного канала; 7 — корпус диффузоров; 8 — подстроечный винт; 9 — держатель; 10 — топливный жиклер холостого хода; 11 — воздушный жиклер холостого хода; 12 — малый диффузор; 13 — крышка карбюратора; 14 — распылитель главной дозирующей системы; 15 — эмульсионная трубка; 16 — воздушный жиклер главной дозирующей системы; 17 — топливный жиклер главной дозирующей системы. А, Б, В, Г и Д — каналы карбюратора.

Рис. 3. Работа переходной системы: а — дроссель закрыт; б — начало повышения нагрузки; в — переход к средним нагрузкам. 1 — корпус дроссельных заслонок; 2 — дроссельная заслонка. Б и В — каналы.

Даниил бернулли знал это 200 лет назад
Даниил бернулли знал это 200 лет назад

Источник: “http://www.zr.ru/content/articles/6128-daniil_bernulli_znal_eto_200_let_nazad/”

ТОП новости

Вход

Меню пользователя