Економія палива Система приготування ідеальнорозпорошеного палива
Система приготування ідеально розпорошеного палива
Як відомо, процес горіння рідкого палива проходить наступні стадії: змішання крапель палива з повітрям, підігрів крапель та їх часткове випаровування, тобто перехід у газоподібну форму, запалення палива та саме горіння (оксидування).
Таким чином, основні умови ефективного спалювання рідкого палива зводяться до наступного: необхідно забезпечити дрібне та рівномірне розпилення палива, ретельне змішування частинок палива та повітря, підігрів паливної суміші та гарну займистість палива в циліндрі.
Величина поверхні частинок палива, що омиваються повітрям і вступають у реакцію з киснем, має вирішальне значення для інтенсивного та повного згоряння палива. Величина поверхні, що активно реагує, палива визначається ступенем і якістю його розпилення, а також якістю змішування його з повітрям.Однорідне та тонке розпилення палива є обов'язковим і важливим фактором підготовки палива до спалювання.
Розпилення палива - процес дроблення струменя на дрібні краплі. Для розпилення струменя рідкого палива необхідно подолати сили зчеплення та поверхневого натягу.
В інжекторних автомобілях розпиленням палива управляє паливна форсунка, що має від 2 до 6 дуже дрібних отворів, через які паливо, власне, і розпорошується. У карбюраторному автомобілі для розпилення палива слугує малий дифузор. Нижче наведено приклади малих дифузорів різних моделей карбюраторів.
Як можна помітити, рідний малий дифузор будь-якого карбюратора має посередині перемичку, з якої власне розпилюється паливо. У Солексов перемичка має вифрезерування, у МД Озонів перемичка є фактично носиком. Фотознизу.
Фото вифрезерування МД Солекса, з якого йде розпорошення суміші:
Наприклад нижче фото форсунки автомобіля Geely. Видна мебрана із соплами форсунки.
Порівняльна оцінка факела розпилення засміченої форсунки (ліворуч) та чистої (праворуч).
Різниця у витраті між цими двома форсунками може досягати літра. А тепер порівняйте діаметр сопла інжекторної форсунки та розмір вифрезерування в малому дифузорі та уявіть розмір крапель палива, що надходять у двигун карбюраторного авто.
Струмінь палива з МД схожий на струмінь, що йде з прискорювального насоса, тільки він не такий вузькоспрямований. Саме тому в інжекторних автомобілів витрата набагато менша - чим дрібніше спочатку крапля палива, що надходить у двигун, тим вона швидше випаровується, а сумарно площа окислення у безлічі дрібних крапель більше, ніж у однієї великої.
Після розпилення з малого дифузора паливо потрапляє у впускний колектор, де випаровується та пари палива засмоктуються у двигун. Саме тому на холодній карбюраторній машині рух неможливий – краплі палива, що не випарувалося, не можуть нормально спалахнути, доводиться прогрівати двигун і впускний колектор. У малих дифузорах карбюратора Озон є навіть спеціальна мідна перемичка під паливним каналом, яка за задумом інженерів повинна додатково дробити паливо, що виходить з паливного каналу. Та ось із цим завданням вона справляється з рук геть погано.
Частина палива у вигляді крапель, що не встигли випаруватися, теж засмоктується у двигун, і, не встигнувши згоріти, викидається з вихлопними газами. Частково паливо догоряє вже шляхом руху у випускному колекторі, осідаючи у вигляді сажі.Можете провести пальцем у вихлопній трубі та переконатися
Для поліпшення якості розпилення палива в карбюраторному автомобілі було розроблено СПІРТ.
Принцип дії СПІРТ простий - паливна емульсія надходить через паливний канал до кількох отворів, що виконують роль розпилювачів, на кшталт форсунки в інжекторному авто. Після змішування емульсії з потоком повітря, отриманий в результаті аерозоль засмоктується в двигун.
При цьому чим менше діаметр сопел СПІРТу, тим дрібніші краплі палива виходять на виході з малого дифузора.
Іншими словами, СПІРТ - це не магніти на бензиновий шланг, не таблетки в бак та інша алхімія. Звичайна фізика – чим краще розпорошити паливо, тим краще згоряє, і тим більше ККД згоряння, а значить, на педаль газу доводиться давити менше.
Ідея СПІРТу не нова. Система приготування ідеально розпорошеного палива (СПІРТ) або Пристрій гомогенної суміші (УПГС), як воно називалося раніше - досить простий пристрій, більш відомий як "Annular Booster". Розроблено було у 50-ті роки XX століття, а з 1959-го року компанія “Holley Carburetor Company” встановлювала його на свої карбюратори.
Подібного роду розпилювачі застосовуються досі.
Як бачите, ця ідея не нова, і дуже добре себе зарекомендувала. Ми просто розрахували втулку для наших карбюраторів відповідно до швидкостей повітря у великих дифузорах карбюратора та часу вступу головної системи дозування (ГДС) в роботу.
Ефект від установки системи СПІРТ замість рідного малого дифузора:
1. Збільшується потужність двигуна - паливна суміш більш однорідна, завдяки чому відбувається більшповне згоряння, при цьому ККД двигуна зростає. УОЗ при цьому можна збільшити на 2-4 град. без появи ознак детонації.
2. Заощаджується паливо. Економія становить від 5-10% до 15% залежно від характеру водіння. При цьому чим більше об'єм двигуна, тим більша економія.
3. Двигун працює більш плавно, дозволяючи перемикатися на підвищені передачі за меншої швидкості - підвищується еластичність.
4. Знижується токсичність вихлопних газів.
Чому українська УПГС не працює?
Кілька років тому на ринок було випущено так зване УПГС українського виробництва. Нижче для порівняння наведено фото УПГС (праворуч) та СПІРТ – Annular Booster (ліворуч)
Тут слід зробити невеликий відступ.
В основі роботи будь-якого карбюратора лежить так званийзакон Бернуллі –що більше швидкість рідини (газу) в якійсь частині труби, тим статичний тиск менше, тобто більше розрідження.
Коротко це все можна описати ось такою картинкою:
Якщо трубу, якою тече рідина, забезпечити впаяними у ній відкритими трубками—манометрами, можна буде спостерігати розподіл тиску вздовж труби. У вузьких місцях труби висота стовпа рідини в манометричній трубці менша, ніж у широких. Це означає, що в цих місцях тиск менший.Чим менше переріз труби, тим більша в ній швидкість течії і менше тиск. Або більше розрідження, кому як подобається.
Називається це Ефект Вентуррі, і є наслідком закону Бернуллі.
На цьому принципі побудована просто величезна кількість працюючих агрегатів, наприклад стандартний пульверизатор:
Йдемо далі. Фотографія найпростішого карбюратора (картинка не моя, а чесно зперта зінтернету):
Будь-який карбюратор має звуження, зване великим дифузором (поз. 3) і розпилювач, що називається малим дифузором, або малим розпилювачем. Умовно це поз. 4. Наприклад, карбюратор Солекс 2108 (81, 83) має діаметри великих дифузорів 21/23 мм (перша/друга камера), наприклад карбюратор 21073 – 24/24 мм.
Забігаючи вперед, скажу, що якщо поставити 073 карб на маленький об'єм, скажімо, 1200сс, то будуть провали - діаметр великого дифузора більше, швидкість повітря менше, розрядження менше, ГДС - головна система дозування - дуже пізно вступає в роботу. Якщо поставити 081 карб на об'єм 1700 – буде перевитрата – діаметр більшого дифузора менший, швидкість повітря більша, більше тягне суміш. На цьому всі й потрапляють, коли скажемо на Волзі з об'ємом 2.49 літрів змінюють К151 на Солекс, що перший-ліпший. А зазвичай трапляється 08-083, вони самі ходові. У результаті - витрата більше на літр, а то й на півтора.
Малий дифузор, через який розпорошується суміш, до речі, теж усередині має звуження. Тобто розрідження всередині малого дифузора підсумовується з розрідженням зовні дифузора – нижній край малого дифузора знаходиться чітко у зоні найбільшого звуження великого дифузора. Але це так, до відома, зараз мова йде не про те, щоб розповісти спосіб розрахунку статичного тиску в карбюраторі, а показати, що карбюратор є досить точно розрахованим пристроєм, і змінюючи один якийсь його параметр, ми торкаємося роботи ГДС – головної дозуючої системи, вірніше час вступу їх у роботу.
Отже.У двох словах - чим менше діаметр карбюратора (великого або малого дифузорів), тим більше тягне суміш. І навпаки – що більше внутрішній діаметр карбюратора, то менше тягне суміш.
Коли кілька років томумене захопила ідея економії палива і я почав поглиблено вивчати теорію роботи карбюратора, я, звичайно ж, зіткнувся з українським УПГС і звичайно ж він у мене не заробив. У результаті спортивна агресія і кілька відер спалених під час випробувань бензину народили на світ те, що зараз називається СПІРТом – Системою Приготування Ідеально Розпорошеного Палива. І просувати назву СПІРТ я почав лише через те, що неправильно розрахований український УПГС поховав на корені весь принцип роботи Annular Booster.
У двох словах, чому український УПГС не працює - дуже великий внутрішній діаметр призводить до падіння швидкості повітря всередині нього, а внаслідок цього знижується розрядження - ГДС - головна система дозування - пізніше вступає в роботу. Коли на якихось оборотах палива із системи ХХ та перехідної системи вже не вистачає, а ГДС ще не вступила в роботу, відбувається процес, який називається автолюбителями як «провал».
Крім цього, український УПГС для розпилення суміші має лише 6 отворів діаметром приблизно 1.5 мм. Мій СПІРТ має кілька десятків отворів набагато меншого діаметра. Скринька відкривається просто - чим менше діаметр отвору, з якого розпорошується суміш, тим дрібнішими будуть краплі палива, тим швидше вони випаровуються і тим більше палива бере участь у згорянні, а не просто вилітає в трубу.
Ви, звичайно ж, поставите питання - звідки 10% економії, які я ганраную?
Дивіться все просто. Спочатку з рідного малого дифузора, вірніше з його вифрезерування, в двигун надходять краплі різного діаметра. Для того щоб зробити корисну роботу, краплям спочатку потрібно випаруватися - в двигуні горять не краплі, а пари палива. Багато хто не знає, але однією з причин детонації є саме краплі палива – вони незгоряють, а вибухають, і дають детонаційну хвилю. Отже, зменшивши діаметр краплі, ми зменшимо час, необхідний їх випаровування, і якщо крапель зовсім не буде, ми приберемо одну з причин детонації (друга причина – це бідна суміш, третя – графік УОЗ, званий «зоною детонації». Втім, це тема окремої статті).
Як можна зменшити діаметр краплі? Ну, напевно, розпорошувати бензин не з однієї великої «дірки» в малому дифузорі, а з кількох дуже дрібних отворів, як це зроблено у форсунці інжекторного автомобіля.
Ось і все завдання. СПІРТ має втулку, яка, у свою чергу, має дуже багато дрібних отворів, з яких розпорошується паливо.
Так звідки ж та мінімальна економія в 10%, яку я гарантую – знову поставить запитання цікавий читач?
А це, дорогі друзі, ті великі краплі палива, які раніше не встигали випаровуватися, і частина їх вилітала в трубу і догоряла у впускному колекторі. Так-так, виявляється сажа у вихлопній трубі це вуглець, це незгорілі краплі палива, які осідають у випускному колекторі і догоряють уже в трубі від нагрітого металу. Мій СПІРТ просто «відловлює» великі краплі палива, і за допомогою молотка і великого і могутнього дробить їх на дрібніші.
Доказом того, що це так є поступове очищення свічок, поршня, вихлопної труби від сажі. Через кілька тисяч кілометрів у вихлопній трубі пропадає свіжий наліт сажі, а свічки набувають нормального червонувато-коричневого відтінку без слідів сажі.
Як це працює?
Паливна суміш, що готується СПІРТ, схожа на дрібнодисперсний пил або туман.
