Карбюратор Dellorto: устройство, принцип работы и настройка

Карбюратор — один из немногих узлов двигателя, доступных пилоту для настройки без вскрытия пломб. Это и преимущество, и зона ответственности: понимание того, что происходит внутри карба, превращает настройку из угадывания в инженерное решение. Тема объёмная и требует внимания к деталям — разберём её основательно.

Функции карбюратора

У карбюратора две главных задачи.

Первая — тщательно распылить топливо на мельчайшие капли и смешать их с поступающим воздухом, чтобы получить постоянное соотношение воздух/топливо (A/F ratio) в камере сгорания. На этот процесс пилот напрямую не влияет — он целиком определяется базовой конструкцией карба, и эту часть работы инженеры производителя уже сделали за нас.

Обычное бензиновое топливо, которое мы используем в картинге, можно воспламенить и сжечь в диапазоне соотношений от 7:1 (очень богатая смесь) до 20:1 (предельно бедная). Идеальное соотношение — около 14,7:1: именно при нём достигается полное сгорание и максимальное использование химической энергии топлива. Это соотношение измеряется по массе, а не по объёму — то есть идеально нужно 14,7 кг воздуха на каждый 1 кг топлива. На бытовом языке: двигатель «вдыхает» примерно 9000 литров воздуха на каждый литр сожжённого топлива. Поэтому двигатель часто сравнивают с воздушным насосом.

Вторая задача — регулировать количество смеси, поступающей в двигатель, в зависимости от положения педали газа. Это достигается изменением площади сечения горловины карбюратора с помощью подвижного «дросселя» — обычно это вертикальный золотник (слайд) или поворотная заслонка (дроссельная бабочка).

Принцип работы

Из-за небольшого сужения сечения внутри горловины карбюратора проходящий через неё воздух немного ускоряется, и давление в этой точке оказывается чуть ниже атмосферного — возникает лёгкое разрежение (вакуум). Небольшая часть входящего воздушного потока «отщипывается» от основного потока и направляется к эмульсионной трубке.

Топливо в поплавковой камере карбюратора дозируется главным жиклёром (main jet), прежде чем попасть в эмульсионную трубку, где оно «эмульгируется» с этим подсосом воздуха. Эмульсия в данном случае — это тонкая дисперсия мельчайших капель одной жидкости (топлива) в другой среде (воздухе), в которой топливо не растворяется.

Поскольку эмульсионная трубка (или жиклёр) расположена внутри горловины карбюратора, где существует частичный вакуум, проходящий через горловину воздушный поток способен увлекать за собой контролируемое количество распылённого топлива — и нести его дальше, в двигатель.

Поплавковая камера и игольчатый клапан

Представь, что камера карбюратора — это колодец. Лёгкое разрежение в горловине карба работает как насос, поднимающий воду на поверхность, а эмульсионный жиклёр в горловине — это шланг. Из шланга идёт постоянный поток воды, но если уровень воды в колодце начинает падать — поток из шланга слабеет. Чтобы этого избежать, нужно поддерживать постоянный уровень в «колодце» — вот как это устроено в реальности.

Во-первых, в камеру карбюратора должен поступать постоянный приток топлива, восполняющий то, что потребляет двигатель — эту работу выполняет топливный насос (либо, в случае двигателя Comer для класса Bambino, гравитационная подача из бака, расположенного выше уровня камеры карбюратора).

Во-вторых, уровень топлива внутри камеры нужно держать постоянным, чтобы обеспечить неизменное соотношение воздух/топливо — за это отвечает поплавок (или несколько поплавков) и клапан, закреплённый на нём. Без поплавкового клапана (он же игольчатый клапан) топливный насос — или сила тяжести в случае двигателя Comer — попросту переполнили бы камеру карбюратора, так как обе системы способны подавать намного больше топлива, чем двигатель в состоянии потреблять.

Управление уровнем топлива

Поплавок в камере карбюратора можно сравнить с лодкой в небольшом резервуаре с водой, чуть большем по размеру, чем сама лодка. Чем тяжелее лодка, тем глубже она садится в воду, и тем выше поднимается уровень воды в резервуаре — пока не наступит равновесие плавучести. Для более лёгкой лодки верно обратное.

Если поплавок в камере карбюратора тяжелее — уровень топлива поднимется выше, и это, по сути, приведёт к подаче более богатой смеси в двигатель (при том же положении дросселя и тех же жиклёрах). Поплавок закреплён на металлическом рычаге с возможностью поворота, и положение этого рычага в любой момент определяет, насколько открыт или закрыт игольчатый клапан.

Игольчатый клапан (иногда называемый «игла и седло») имеет конический наконечник на одном конце иглы, который садится в седло аналогичной формы, образуя герметичное закрытие. Во многих случаях кончик иглы оснащён резиновым наконечником для улучшения герметичности.

Таким образом, уровень топлива в камере карбюратора контролируется одновременно массой поплавка и высотой положения рычага, на котором он закреплён. Масса поплавка (в некоторых карбах используется два поплавка) строго регламентируется техническими требованиями конкретного класса, но обычно допускается небольшой допуск по высоте рычага в положении, когда игольчатый клапан полностью закрыт.

Управление количеством топлива

Количество топлива, подаваемого в двигатель, определяется пилотом через положение педали газа. При нажатии на педаль трос, связывающий её с золотником карбюратора, поднимает или опускает положение этого золотника внутри горловины карба.

К нижнему концу золотника прикреплена профилированная конусная игла (не используется в классе Bambino), которая, соответственно, поднимается или опускается внутри эмульсионной трубки. По мере этого изменяется площадь сечения, через которое может проходить топливо — увеличивается или уменьшается скорость подачи топлива в двигатель. Одновременно с этим пропорционально меняется и количество воздуха, проходящего через горловину карба, поэтому соотношение воздух/топливо остаётся постоянным на протяжении всего процесса.

Контуры внутри карбюратора

В большинстве карбюраторов работает несколько «контуров», управляющих составом смеси на разных этапах работы двигателя: контур холостого хода, переходный контур и главный контур.

Если упрощать: контур холостого хода работает до тех пор, пока дроссель открыт примерно на ⅛. На этом этапе двигателю требуется более богатая смесь, и именно этот контур добавляет в смесь дополнительное топливо. Без него двигатель не смог бы работать на холостых и, скорее всего, заглох бы из-за недостатка топлива.

Переходный контур вступает в работу, когда открытие дросселя превышает ⅛, и остаётся активным примерно до половины открытия. На бόльших открытиях, вплоть до полного газа, главную роль берёт на себя главный контур, хотя остальные два продолжают участвовать в процессе.

Каждый из первых двух контуров содержит один-два жиклёра. Но поскольку технический регламент фиксирует размеры этих жиклёров жёстко, подробно их рассматривать смысла нет.

Главный контур состоит из самого главного жиклёра, конусной иглы и эмульсионной трубки. Важно: как правило, регулировать разрешается только главный жиклёр — именно тот, который ты выбираешь под конкретную настройку. Хотя саму конусную иглу менять нельзя, разрешено изменять её положение внутри эмульсионной трубки, переставляя фиксирующее кольцо («клипсу») на верхнем конце иглы — это меняет площадь сечения для прохода топлива в кольцевом зазоре между эмульсионной трубкой и иглой, обогащая или обедняя смесь.

Конусная игла и фиксирующее кольцо

На игле выполнено пять проточек, и фиксирующее кольцо можно установить в любую из них для тонкой корректировки смеси.

Положение кольца на конусной игле

Для разных применений — дорожных мотоциклов, кроссовых машин, картов — Dellorto выпускает свыше 200 различных форм игл. Длина и профиль конуса определяют, сколько смеси подаётся двигателю на разных открытиях дросселя. К счастью, весь этот выбор за тебя уже сделан регламентом: разрешено использовать только три из всего модельного ряда.

Винты регулировки смеси

Винты смеси позволяют тонко корректировать дополнительную подачу топлива или воздуха в двигатель. У Dellorto принцип таков: расположение винта относительно золотника определяет, что именно он регулирует — топливо или воздух. Конвенция производителя: винт выше по потоку (upstream) от золотника — воздушный, винт ниже по потоку (downstream) — топливный.

Если винт смеси расположен ниже золотника по потоку — он регулирует топливо: заворачивание винта по часовой стрелке обедняет смесь, и наоборот. Если винт расположен выше золотника — он регулирует воздух: заворачивание по часовой стрелке даёт прямо противоположный эффект и обогащает смесь.

Внешне эти два типа винтов можно отличить визуально по форме наконечника: воздушные винты обычно имеют достаточно тонкий острый кончик, а топливные — заметно более тупой. Хотя оба винта работают во всём диапазоне оборотов, их основная функция — совместно с винтом упора дросселя — найти оптимальную настройку смеси на холостом ходу.

Карбюраторы по классам

Bambino — Dellorto SHA 14-12L

Очень простой карбюратор для класса Bambino. Не имеет конусной иглы и регулирует подачу смеси исключительно за счёт вертикального перемещения золотника внутри горловины карба. Если посмотреть в горловину сверху, видна эмульсионная трубка, расположенная прямо на пути входящего воздуха.

Карб использует один поплавок «бубликовой» формы массой 3,5 г, выбор главного жиклёра свободный. Резьба жиклёров — M5×0,75. Доступ к поплавку, главному жиклёру и игольчатому клапану осуществляется после снятия камеры карбюратора с нижней части корпуса.

На карбе также установлен регулировочный винт холостого хода — его заворачивание слегка приподнимает золотник, пропуская больше смеси в двигатель и повышая обороты холостого хода.

Kid-Rok и Mini-Rok — Dellorto PHBG 18 BS

Этот карбюратор оснащён парой поплавков массой по 4,0 г каждый, выбор главного жиклёра свободный в установленных пределах. Для Kid-Rok главный жиклёр может быть регламентирован (нужно проверять актуальный регламент), для Mini-Rok обычно действует свободный выбор. Резьба жиклёров — та же M5×0,75. Доступ к поплавкам, главному жиклёру и игольчатому клапану — после снятия камеры с нижней части корпуса.

Конусная игла на золотнике задана регламентом — для обоих классов это модель W23. Положение фиксирующего кольца сделано свободным, но это нужно перепроверять по актуальному регламенту и бюллетеням. Карб также оснащён винтом упора дросселя и винтом регулировки смеси — как было сказано выше, это топливный винт. Для старта рекомендуется выворачивать винт смеси на 1,5 оборота.

Rok OKJ — Dellorto VHST 24 BS

Этот карбюратор оснащён парой поплавков по 4,0 г каждый, выбор главного жиклёра полностью свободный. Резьба жиклёров — M6×0,75 (отличается от всех предыдущих карбов). Доступ к поплавкам, главному жиклёру и игольчатому клапану — после снятия камеры с нижней части корпуса.

Если нужен доступ только к главному жиклёру — для этого достаточно снять большую гайку на нижнем конце камеры карбюратора. Конусная игла на золотнике задана регламентом — модель D55, положение фиксирующего кольца свободное. На карбе установлены винт упора дросселя и винт регулировки смеси — это воздушный винт. Стартовая настройка — выворачивание на 1,5 оборота. Дополнительно установлен рычаг подсоса (воздушной заслонки) для облегчения толкача в холодную погоду.

Rotax — Dellorto VHSB 34 XS

Все классы Rotax используют один и тот же карбюратор. Он оснащён парой поплавков по 4,0 г каждый, выбор главного жиклёра полностью свободный. Резьба жиклёров — M6×0,75. Доступ к поплавкам, главному жиклёру и игольчатому клапану — после снятия камеры с нижней части корпуса. На некоторых экземплярах карба доступ только к главному жиклёру также возможен через снятие большой гайки на нижнем конце камеры.

Конусная игла на золотнике задана регламентом — модель K57 для всех классов, положение фиксирующего кольца свободное.

На карбе установлены винт упора дросселя и винт регулировки смеси — учитывая расположение выше золотника по потоку, это воздушный винт. Вставка карбюратора (она же диффузор, venturi) — доступная после снятия золотника — должна иметь маркировку «12,5», как требует регламент. Цифра «12,5» относится к диаметру переходного отверстия в верхней части вставки, которое фактически составляет 1,25 мм. На верхней части вставки расположено два отверстия, и переходное — то, что больше по размеру. Для старта рекомендуется выворачивать винт смеси на 1,5 оборота.

Важно: ограничители горловины карбюратора (throttle body restrictors) обязательны для классов Микро Макс и Мини Макс. Эти пластиковые вставки сокращают доступную площадь сечения горловины карба до 35 мм по высоте × 18 мм по ширине.

Расшифровка обозначений карбюраторов

Возможно, тебя интересовало, что означают буквенно-цифровые обозначения на разных карбах — вот как это читать.

Число в обозначении — это диаметр горловины (диффузора) карба: например, 34 означает диаметр 34 мм, а 14-12 означает диаметр горловины 14 мм, сужающийся до 12 мм в зоне диффузора.

Следующие одна-две буквы перед числом описывают способ регулирования воздушного потока и направление потока:

Буквенные обозначения типа дросселя

После размера карба следуют одна-две буквы. За исключением карба Bambino, обычно встречается либо S, либо D — они обозначают, с какой стороны карба расположены регулировочные винты, если смотреть со стороны входящего воздуха: S — Sinistra (по-итальянски «левая»), D — Destra («правая»).

Другие буквы в обозначении:

Дополнительные буквенные обозначения

Настройка положения рычага поплавка

На карбе VHSB 34, используемом во всех классах Rotax, регулировка высоты рычага поплавка выполняется с помощью специального калибра (Rotax 277400), доступного у дистрибьютора. При выполнении этого замера корпус карба должен быть перевёрнут, прокладка камеры карбюратора снята. Рычаги поплавка под собственным весом будут лежать горизонтально. Калибр затем продвигается вдоль нижней поверхности карба, и оба рычага должны попадать внутрь паза калибра.

Для карба PHBG 18, используемого в Kid-Rok и Mini-Rok, регламент не указывает конкретное значение высоты рычага поплавка (измеряется между корпусом карба и верхней стороной рычага при перевёрнутом положении карба), но ориентировочно идеальная настройка составляет 16 ± 0,5 мм.

Технические нарушения

При проверке техническими комиссарами любое отклонение от требований регламента для соответствующего класса считается техническим нарушением. Карбюратор — это узел, который не опломбирован заводом-изготовителем двигателя, поскольку пилоту необходим доступ к его внутренним частям для изменения жиклёров и прочих настроек по ходу гоночного дня.

Пилот или его заявитель полностью несут ответственность за любые нарушения, обнаруженные при проверке. Согласно регламенту, наказание за это — дисквалификация. Поэтому убедись на 100%, что твой карбюратор соответствует требованиям в любой момент соревнования.

Соотношение воздух/топливо и производительность

Как уже было сказано, соотношение воздух/топливо 14,7:1 для бензина (также называемое стехиометрическим) даёт полное сгорание. Однако наилучший расход топлива достигается на бедной смеси, а максимальная мощность — на смеси чуть богаче упомянутых 14,7:1.

Отношение фактического соотношения воздух/топливо к идеальному часто называют лямбда (греческая буква λ). Например, если ты работаешь на более богатой смеси, скажем 13,5:1, то:

λ = 13,5 ÷ 14,7 = 0,92

Когда в цилиндр на высокой нагрузке и высоких оборотах подаётся больше топлива, это охлаждает камеру сгорания — за счёт испарения топлива и поглощения тепла, — что в свою очередь позволяет двигателю развивать максимальный крутящий момент, то есть максимальную мощность.