Nos, lassanként eljutottunk odáig, ahol már lehet játszadozni egy kicsit a fúvókákkal. De a miértek megértéséhez lássuk előbb az alapokat. Azt már tudjuk, hogy mi módon jut be a benzin az úszóházba, valamint a motort beindítva már értjük az alapjárat történéseit is. De mi történik nagy gázra? Sima ügy, gondolhatnánk, a benzin átmegy a főfúvókán, be a torokba, oszt’ jónapot! Igaz, ott van még az a féklevegő-fúvóka is, amivel kapcsolatban már nem ennyire tiszták a gondolatok – sokan csak egy szükséges, de működését illetően meg nem értett alkatrészként gondolnak rá. És amire a karburátort megbontó emberek túlnyomó többsége nem is gondol: ott van még az az emulziós cső is, azt sem véletlenül tették bele a karburátorba. Ha pedig benne van, akkor annak feladata is van. Nem is jelentéktelen!
Tehát lássuk, mi történik, ha gázadásra előbb az alapjárati, majd az átmeneti rendszert is elhagyjuk. Gázadásra a fojtószelep egyre nagyobb mértékben nyílik meg, így ezzel egyidejűleg egyre kisebb a nyomáskülönbség a fojtószelep két oldala között. És mivel a fojtószelep utáni tér vákuuma lecsökkent (megnövekedett abszolút nyomása), ezért az alapjárati és átmeneti rendszer egyre kisebb mértékben fog tudni szállítani. Viszont ahogy a fojtószelep nyitásával együtt nő az abszolút nyomás a fojtószelep mögött, úgy csökken a nyomás a fojtószelep előtt. Tehát ahogy az átmeneti rendszer egyre kevésbé tudja kiszolgálni a motor igényét, úgy fog a főfúvóka-rendszer folyamatosan belépni és fogja átvenni a teljes benzinszállítás feladatát!
De (egy hagyományos karburátor esetében) miért nem tudja kielégíteni a főfúvóka-rendszer a teljes üzemi tartományt? Alapvetően két fő oka van. Az első az az, hogy a legmagasabb nyugalmi benzinszint is mindig a porlasztócső kilépőnyílása alatt kell legyen, különben a benzin túlcsordul és olyankor is jut benzin a torokba, amikor nem tartozik hozzá (akkora) légáram, vagyis nem a levegő torokbéli sebessége indítja áramlásba a benzint, így tehát értelmetlen túlfogyasztást és adott esetben működésbéli problémákat okoz. A második ok pedig, hogy közel zárt fojtószelepnél annyira alacsony a torokbéli légsebesség, hogy esély sincs arra, hogy egy minimális szinten is elfogadható porlasztás valósuljon meg a Venturi-ban. Vagyis tényszerűen lényegében mintha csak vödörrel öntenénk a benzint a motorba. És mivel a benzin is a felülete mentén ég, ezért könnyen belátható, hogy egy adott térfogatú benzin apró cseppek millióira porlasztásával mennyivel nő a folyadék összfelülete az egy darab összefüggő térfogat felületéhez képest. Tehát konklúzió, hogy a jobb égéshez, ami a nagyobb teljesítmény egyik fő feltétele, alapvetően szükséges a benzin finom porlasztása, ami csak egy megfelelő szintű légáram hatására tud csak bekövetkezni. Ezt el kell érni, és utána tudjuk csak biztosítani a megfelelő porlasztást. Tehát másodsorban ezért szükséges a benzinszintnek egy határozott értékkel a kilépőnyílás alatt lennie, hogy csak egy előre meghatározott fordulat által létrehozott vákuum tudja átemelni a benzint a kilépőnyíláson, amely egyúttal már elég a megfelelő szintű porlasztáshoz is.
Tehát most már tudjuk, hogy a főfúvóka-rendszer csak egy bizonyos torokbéli légáram felett lép működésbe, s csak e felett hatásos. S most már akkor rátérhetünk a főfúvóka-rendszer sajátosságaira!
Nos, a fenti képen nagyon jól látszik minden, ami a történet szempontjából fontos. Kezdjük a jelöléseknél!
– V: Úszóház
– F: Fojtószelep
– D: Venturi
– S: Porlasztócső
– G: Főfúvóka
– Gf: Féklevegő-fúvóka
– T: Fúvóka-akna
A könnyebb megértés végett menjünk egy kicsit fordítva. Tehát adott fojtószelep-állás és adott motorfordulat egy adott szívócsőbéli vákuumot hoz létre. Ha tovább megyünk visszafelé, akkor a fojtószelepnél mérhető vákuumnál egy még nagyobb vákuum alakul ki a Venturi legszűkebb keresztmetszetében. (Illetve egy kicsivel alatta, de ezt csak a teljesség kedvéért említem meg, itt most nincs jelentősége.) A porlasztócső alja a Venturi legkisebb nyomású magasságában helyezkedik el, s mivel a porlasztócső is lényegében egy Venturi, így annak a legszűkebb keresztmetszetében a legkisebb a nyomás. Itt vezetik be a benzin-emulziót a torokba. Ennek a csatornának van egy átmérője, amely meghatározza, hogy mekkora keresztmetszeten hat az itt lévő vákuum a fúvóka-aknára. Megjegyzendőnek tartom, hogy a porlasztócső is ugyanúgy kalibrált alkatrész, mint a fúvókák, és egy másmilyen méretűre való cserélésével jelentős keverési-arány változást lehet produkálni, akár akaratlanul is! A legtipikusabb méretek a 3.5 és a 4.5mm-esek, de vannak 4.0-ás és 5.0-ás méretű porlasztócsövek is. Tehát eljutottunk odáig, hogy a szívócsőben uralkodó vákuum hogyan hat a fúvóka-aknára.
Miért álltunk meg itt? Mert itt az eddigi gondolatmenettel nehéz lenne továbbmennünk, a jobb megértéshez célszerűbb a másik oldal felől közelíteni. No, hát közelítsük meg a dolgot a másik oldalról is! Adott az úszóház, amiben (a légszűrő fojtását figyelembe véve közel) légköri nyomás uralkodik. Ez a nyomás hat felülről a folyadékfelszínre. És mivel a torokból vákuum hat a fúvóka-aknára, ezért a főfúvóka két oldalán lévő nyomáskülönbség áramlást indít azon. Az pedig, hogy egy adott nyomás-, akarom mondani vákuumviszony mekkora mennyiségű benzint visz áramlásba, azt logikusan a(z azonos geometriai arányokkal rendelkező) főfúvóka fogja meghatározni. Miért fontos az azonos geometriai arány? Könnyen belátható, hogy egy adott átmérőjű, és az átmérővel megegyező hosszúságú furat jóval kisebb fojtást fog képviselni, mint egy olyan furat, aminek a hossza az átmérőjének a többszöröse. Tehát belátható, hogy ha nem azonos a fúvóka kalibrált részének az átmérőhöz mért hossza, illetve eme átmérő előtti be-, illetve kivezető kúpos rész kialakítása, akkor azonos átmérő esetén is különböző lehet a két fúvóka benzinszállítása. Tehát a főfúvóka, a torokbéli légáram és a benzinszállítás rejtelmeit már nagyjából értük. De mi a helyzet az eddig kimaradt féklevegő-fúvókával? Lássuk!
A működést fejtegető cikkben említettem, hogy a Venturiban kialakuló áramlási sebesség növekedésével nem lineárisan, hanem exponenciális jelleggel nő a benzinszállítás, ergo a légáram növekedésével túldúsul a keverék. Ezt kiküszöbölendő van szükség a féklevegő-fúvókára. Nézzük meg a fenti képet még egyszer, de most a nyomások szemszögéből.
Tehát adott egy vákuum, ami a torok felől hat a fúvóka-aknára. Adott a légköri nyomás, ami hat egyrészt az úszóházban lévő benzin felszínére, másrészt pedig a féklevegő-fúvókára. Mi történik? Egyszerűen belátható: fúvóka-aknában kialakuló vákuum fog a főfúvókára hatni, ez fogja a fúvóka keresztmetszete által meghatározott mennyiségű benzint áramlásba indítani. De mi lesz az aknában kialakuló nyomás? A féklevegő-fúvóka egyik oldalán légköri nyomás van, a másik oldalára pedig a torokbéli vákuum hat. Ez a nyomáskülönbség pedig légáramlást indít, vagyis minél nagyobb a torok felől érkező vákuum, annál nagyobb lesz a féklevegő-fúvókán átáramló, légköri nyomású levegő térfogata, terhelésfüggően csökkentve az aknára, és ezáltal a főfúvókára ható vákuumot, így kompenzálva a terhelésfüggő túldúsulást. Zseniális ötlet, nem? 😀
Egyszerű példával szimbolizálva; kis fordulaton még nagy terhelésre sem tud a Venturiban érdemi vákuum kialakulni, így nem lesz említésre méltó a féklevegő-fúvóka két oldalán lévő nyomás különbsége sem, így gyakorlatilag a kiegyenlítés kvázi inaktív. De ha elképzelünk egy magasfordulatú-nagyterhelésű állapotot, ott már igen jelentős lesz a torokbéli vákuum értéke, ezáltal a féklevegő-fúvóka két oldalán lévő nyomás különbsége is nagy lesz, tehát elég nagy lesz a féklevegő-fúvókán átáramló légköri nyomású levegő mennyisége is, ami viszont eme üzemállapotban jelentősen csökkenti a fúvókaaknára és ezáltal a főfúvókára ható vákuum értékét.
Így most már értjük a féklevegő-fúvóka működését is, lássuk azt az alkatrész, aminek legalább akkora szerepe van a kívánt jelleg elérésében, mint a fúvókáknak, mégsem jut eszébe senkinek sem cserélgetni: emulziós csövek. Eme alkatrészek alakja, mérete és kialakítása is annyira szerteágazó, hogy az általa megvalósított működés a legnagyobb tapasztalattal is csak saccolható. Lássuk, hogy mit is csinál ez tulajdonképpen!
Induljunk ki a kisfordulatú-kisterhelésű állapotból. Ilyenkor – tudjuk, hogy – a legmagasabb a benzinszint, ami annyit jelent, hogy az ábrán is látható emulziós cső legmagasabban fekvő (oldalra néző) furata is a folyadékfelszín alatt található. S amíg ez nem változik, addig a féklevegő-fúvóka bizony nem is tud dolgozni. Növeljük a terhelést! Erre csökkenni kezd a benzinszint, vagyis az aknában lévő benzin szintje az emulziós cső legfelső kilépőnyílása alá kerül, ergo megnyílik egy út a féklevegős kiegyenlítés számára. Innen már simán kitalálható, hogy a terhelés növekedésével, ahogy csökken a benzinszint az úszóházban és vele együtt az fúvóka-aknában is, úgy kerül az emulziós csövön egyre több kilépőnyílás a folyadékfelszín alá, amelyek egyúttal be is kapcsolódnak a kiegyenlítésbe. Minél több furat lép be, annál több (fék)levegő tud a kiegyenlítésbe beleszólni.
Bonyolítsuk a helyzetet! Vizsgáljuk meg a fenti képet kissé tüzetesebben. Jól látható, hogy az akár szűk száz különböző emulziós cső közül kiragadott 10 darabon is nem csak a kiegyenlítésre szolgáló furatok száma, átmérője és magassága igen szerteágazó, hanem még maga a cső átmérői sem állandóak. Ezen átmérők nem csak egy másik emulziós csőhöz viszonyítva nem állandóak, de még alkatrészen belül a magasság mentén is változik! El tudom képzelni, ahogy egyesek itt tépték ki a falból a PC konnektorát, de aki mazochistaként még velem tart, annak ezen dolgok miértjeit is felfedem. 😀
Közelítsük meg a helyzetet úgy, hogy a fúvóka-akna is kalibrált „alkatrész”. Ebbe kerül az emulziós cső, aminek minden mérete pontos tűréssel rendelkezik: az átmérő(k), az átmérőlépcsők magassága, a furatok átmérői, a furatok magassága. Ami most érdekesebb számunkra, az az emulziós cső külső átmérője. A fúvóka-akna átmérője adott, ebbe pedig mondhatjuk, hogy egy meghatározott illesztéssel kerül az emulziós cső. Természetes laza illesztés, hiszen a benzin az akna fala és a cső külső felülete között tud áramlani. Akkor itt viszont kialakul egy meghatározott keresztmetszet? IGEN! Az akna és az emulziós cső átmérőjének a különbsége lesz az a keresztmetszet, ahol a benzin fel tud áramlani az aknában a főfúvókától a porlasztócsőig. Tehát akkor logikusan következik, hogy fordulat- és terhelésfüggően eme keresztmetszet változtatása is keményen hat a főfúvókára ható vákuumra. És igen, már látom egyes fanatikusok agyában felcsillanó szikrát: igen, jogos a felvetés, hogy akkor az emulziós cső átmérője is meghatározza keverési arányt! (Változatlan főfúvóka mellett) minél kisebb, annál dúsabb a keverék; és fordítva. És innentől, főleg ha megnézünk egy-egy csövet a fenti képen, akkor sejthető, hogy nagyon a zavarosba kotorászunk. Nézzük meg a legjobboldalit és próbáljuk meg elképzelni, ahogy a benzinszint változásával hogyan változik az emulziós cső átmérőjével és annak az átmérőnek a hosszával az aknában a cső mellett elszökni kívánó benzin által leküzdendő áramlási ellenállás. És közben még különböző magasságokban (fék)levegő is belép, ami egyrészt a benzinszinttel együtt változtatja a kiegyenlítés mértékét, valamint az emulziót is hígítja. Fincsi, nem? 😀
Egyébként itt tartom megemlítendőnek, hogy az átmérőlépcső nélküli emulziós csövekben is több különböző átmérőjűt talál a szemfüles érdeklődő, szokásosan 0.2mm-es lépcsőkben, amivel szintén a felhasználás jellegétől függően lehet játszani a keverési aránnyal.
No, akkor foglaljuk össze a fejezetben elhangzottakat, hogy mindez, amit ebben a fejezetben tárgyaltunk, a gyakorlatban hogy is néz ki!
- Főfúvóka: a szállítási jelleggörbe kiindulási szakaszát, alias a fordulatszám-tartomány alsó részét határozza meg; minél nagyobb, annál dúsabb a keverék.
- Féklevegő-fúvóka: a szállítási jelleggörbe felső szakaszára hat, vagyis a nagyfordulatú-nagyterhelésú üzemállapotokra van hatással; minél nagyobb, annál inkább elszegényíti a keveréket.
- Porlasztócső: az aknára ható vákuum mértékét, vagyis az aknából kiszippantott emulzió mennyiségét határozza meg. Minél nagyobb, annál dúsabb a keverék.
- Emulziós cső: a terhelésfüggő kiegyenlítésért felelős. Minél kisebb az átmérője, annál dúsabb a keverék. A kiegyenlítő furatok száma, magasságbéli elhelyezkedése, átmérője pedig a a terhelésfüggő féklevegős kiegyenlítésre van hatással. Itt nehéz általánosítani, az adott cső kialakítása alapján kell végiggondolni, hogy milyen benzinszinteknél mely kiegyenlítő-furatok dolgoznak és azoknak milyen hatása lehet.
Nos, címszavakban összefoglalva körülbelül ennyi lényegeset gondoltam megemlítendőnek eme fejezeten belülre, de ez persze nem jelenti azt, hogy ne lehetne akár háromszor ennyit írni akár csak a főfúvókáról is. A szinte számtalan különböző emulziós cső részletezéséből pedig simán egy kisnovellányit lehetne írni. De ezzel senki, egyelőre még lelkes érdeklődő lelkesedését nem szeretném letörni. És egyben meg is ígérem, hogy ennél már csak könnyebben emészthető részek fognak következni!
2010. június 2.