Sokat gondolkoztam azon, hogy hogyan is tegyem rendbe a karburátorok témát, mivel kezdjem, hol fűzzem bele azokat az elengedhetetlen részleteket, amik a megértéshez szükségesek, és végül is arra jutottam, hogy az elméleti alapokat tisztázom először, utána már elég lesz később csak erre hivatkozni. Ugyanakkor a későbbiekben kénytelen leszek „körkörös referenciákat” belevinni a dolgokba, mivel nem kezdhetem a leírást az emulziós csövek kialakításának a hatásaival, pedig a keverési arányra lényeges hatással van a benzinszint változásán keresztül az emulziós csövek kialakítása, s itt pedig már a tűszelep mérete is bejön a képbe. Na, de ne szaladjunk ennyire előre… 😀
Szóval a karburátor alapjaiban mozgó alkatrészeket nem tartalmazó, áramlástani elven működő szerkezet. Célja a motor számára a mindenkori megfelelő keverési arány biztosítása. Legyen szó hidegindításról vagy üzemi körülményekről, motorfékről vagy padlógázról, síkságon való haladásról vagy épp a többezer méteres hegyekben való közlekedésről. És nem utolsó sorban a megvalósítandó célok között megemlítendő a gazdaságosság, valamint az egyáltalán nem kevésbé fontos tény, a környezetvédelem is.
Az alapvető működés azt az áramlástani törvényszerűséget használja ki, ami zárt rendszeren belül a sűrűség, a nyomás és a sebesség egymásra hatását fejezi ki. Bernoulli egyenlete képletszerűen így néz ki:
A könnyebb megértés végett éljünk egy kis helytelenséggel és tekintsük az áramló közeg, vagyis a levegő sűrűségét (ρ) állandónak. Mi következik így ebből? Mivel a magasságot nem változtatjuk, így a „gh” tag elhanyagolható. S ha a sűrűséget is állandónak vesszük, akkor könnyen belátható, hogy ha növekedik a sebesség (v), akkor csökken a nyomás (p). És fordítva. Az már csak hab a tortán, hogy a sebesség lineáris változását a nyomás négyzetes jelleggel követi, de ennek most még itt nincs olyan nagy jelentősége.
Tehát, a karburátorban lévő Venturi működését már értjük: ahol kisebb a keresztmetszet, ott gyorsabb az áramlás és kisebb a nyomás. És mivel a sebesség-változással a nyomás is változik, mindezzel már világossá is vált a hogy ha legkisebb keresztmetszetű helyen vezetjük be a benzint, akkor egy kissé leegyszerűsítve a dolgot, a benzinmennyiség a légáram függvényében fog változni.
De mielőtt belemennék a további részletekbe, van itt még egy kis bibi, ami mindenképpen megemlítendő. A légtorokba érkező levegő egy rövid bevezető szakasz után a Venturi-ba érkezik, ami egy hosszasan kikísérletezett, pontos geometriával rendelkező csőszűkítő. Itt a szűkebb keresztmetszet miatt az áramlás sebessége megnő, ami Bernoulli egyenlete alapján nyomáseséssel jár. Ez az úszóházbéli mindenkori nyomáshoz képesti nyomásesés indítja meg a benzináramlást. És az apró bibi eme nyomásesés körül leledzik, mégpedig a levegő összenyomhatósága végett. A benzin a folyadék mivolta végett a nyomás hatására nem változtatja érdemben a sűrűségét, de a levegő viszont igen, mivel a különböző nyomásokon ugyanakkora tömegű levegő különböző térfogatot foglal el. Ez pedig a különböző fordulatszámokon okoz problémát azáltal, hogy a Venturi-ban lévő levegő nyomása csökken a fordulatszámmal. És mivel fordulatszámfüggő nyomáseséshez még a levegő összenyomhatósága miatti sűrűségváltozás is hozzáadódik, így a Venturi és az úszóház közötti nyomáskülönbség nemlineáris volta miatt a Venturiban létrejövő vákuum a fordulatszám növekedésével a szükségesnél nagyobb mennyiségű benzint indít áramlásba, ami túldúsítja a keveréket. Ez konkrétabban úgy néz ki, hogy a keverési arány a motorba jutó benzin és levegő hányadosa, ami függ
– Egyrészt a fúvóka ellenállási tényezőjétől. Ez a fúvókában áramló benzin mennyiségétől függ, de nem jelentős mértékben, hiszen az áramlás sebessége sem jelentős;
– Másrészt függ(ne) a fúvóka keresztmetszetétől, de ez konstans;
– Harmadrészt befolyásolja a benzin sűrűsége, ami szintén nem változik számottevő mértékben;
– Továbbá függ még a légtorok ellenállási tényezőjétől és keresztmetszetétől, melyek szintén nem igazán változnak;
– És végül függ a levegő sűrűségétől. Ez utóbbi viszont jelentős mértékben változik!
Képletszerűen:
Mivel a levegő sűrűsége kivételével a képletben szereplő értékek egyike sem igazán változik a légsebesség hatására, így könnyen belátható a fordulatszám növekedésével bekövetkező dúsulás.) Szóval az már látszik, hogy ez a probléma még megoldásra vár, ezt majd a kiegyenlítésnél tárgyaljuk.
——————————————————————————————————————————————————————-
És végül, még mielőtt rátérnénk a részegységek működésének a bemutatására, meg kell említeni egy pár jellemző üzemállapotot, amelyek valamiért tipikusak és meghatározóak a jármű üzemeltetése szempontjából. A karburátor feladata a motor mindenkori üzemállapotának megfelelő keverék előállítása. A különböző üzemállapotokat és velük együtt a rájuk jellemző rövid leírást alább sorolom:
- Alapjárat: az alapjárat az a legalacsonyabb fordulatszám, ami mellett az összes fogyasztót bekapcsolva megbízhatóan egyenletes fordulatszámot kapunk. Ez motorkonstrukciótól függő érték, szgk-k esetében percenként 500 és 1000 közé esik. A nagy lökettérfogatú, alacsony fordulatú motorok kisebb fordulatszámnál is már egyenletesen járnak, de a kis lökettérfogatú, forgós motornak magasabb alapjáratra van szüksége. Az alapjárati keverékigény ~1:10. Ezt a meglehetősen dús keveréket az indokolja, hogy alapjáratnál annyira kevés levegőt szív be, hogy a szívási ütem végén a hengertérben még nagyfokú vákuum van, így elképzelhető, hogy a sűrítés végén is csak kevéssel vagyunk a légköri nyomás felett. Márpedig ilyen kevés jelenlévő üzemanyagot ilyen kis nyomás alatt meglehetősen nehéz begyújtani, így muszáj dúsítani a keveréket, mivel a keverék begyújthatósága a keverék dúsításával javul;
- Kis terhelésű, egyenletes haladás: ekkor már túlléptünk az alapjáraton, így az azt kiszolgáló részek nem képesek biztosítani az üzemállapotnak megfelelő keveréket. Viszont a kis terhelés miatt annyira csekély a légtorokban a légáram, hogy ez még nem képes megindítani a benzináramlást a főfúvóka-rendszerben. Ezt hivatott áthidalni az átmeneti berendezésnek nevezett rész;
- Részterhelés: az az állapot, amikor már a főfúvóka-rendszer dolgozik, de kicsi vagy csak átlagos a teljesítményigény;
- Teljes terhelés: ekkor a fogyasztással szemben a teljesítmény kerül előtérbe, így a főfúvókarendszerrel párhuzamosan egy külön fúvókarendszer plusz benzint ad a keverékhez;
- Motorfék: ebben az állapotban környezetvédelmi és gazdaságossági megfontolások végett célszerű lezárni a benzin útját, amit egy – adott esetben – beépített mágnes-szelep végez;
- Hidegindítás: alacsony hőmérsékleten, de legalábbis, amíg relatív hideg szívócső fala, addig az üzemanyag kicsapódik a szívócső falára és ez olyan nem elporlasztott üzemanyag hengerbe jutását eredményezi, ami nem tud elégni. A benzinrészecskék a felületük mentén tudnak elégni, így annál nagyobb a hatásfok, minél kisebbek az elporlasztott „cseppek”, mivel annál nagyobb az összfelületük.
És akkor, ha semmi fontosat nem felejtettem ki, akkor folytathatjuk a karburátor részeinek a bemutatásával a benzin útja mentén.
2010.02.14.