Pasti banyak dari Anda pernah mengendarai sepeda motor, bahkan ada yang memilikinya. Mungkin Anda pernah ke lintasan karting dan berkompetisi dengan keseruan di lintasan dengan peluit karet dan deru mesin. Atau mungkin Anda hanya melengkapi dacha di akhir pekan dengan alat bensin. Dalam kasus ini dan banyak kasus lainnya, kita berurusan dengan mesin pembakaran internal kecil yang dikendalikan oleh karburator. Tapi apakah detail ini? Untuk apa dan terdiri dari apa? Karakteristik apa yang terpengaruh, bagaimana mereka diatur? Anda dapat menemukan jawabannya dan sejumlah pertanyaan lainnya di artikel ini.
Mari kita konkretkan pertanyaan-pertanyaan yang dipertimbangkan di sepanjang cerita.
- .
- , .
- .
- , .
- , , .
- , .
Hari ini kita hanya akan membahas bagian pertama. Mengingat besarnya volume bahan yang diusulkan untuk dipelajari, beberapa bagian dari artikel akan dibuat sebagai publikasi terpisah.
PS Saya memahami bahwa materi semacam ini hanya terkait secara tidak langsung dengan topik portal. Namun, di sini, di kategori pengangkutan, ada juga artikel yang dikhususkan untuk mesin pembakaran internal dua langkah buatan sendiri dan bahkan mesin uap . Contoh-contoh ini memotivasi saya untuk menerbitkan karya tersebut. Selain itu, publikasi tentang sumber daya yang berwibawa dan terindeks dengan baik seperti Habr akan membantu menyebarkan materi dan menyampaikannya kepada audiens yang tertarik secara langsung dengan karburator. Selamat dan semoga bacaan yang bermanfaat, semuanya!
Karburator: prinsip dasar
Mesin sepeda motor siklus Otto, baik dua langkah maupun empat langkah, mengkonsumsi bahan bakar yang mudah menguap dan memiliki sifat anti-benturan untuk bercampur dengan udara panas sebelum busi memulai penyalaan. Bahan bakar ini termasuk, misalnya, bensin komersial, bensin kompetisi khusus, metanol, dan etil alkohol.
Proses pembentukan campuran berlangsung dengan cara yang sangat berbeda pada mesin yang beroperasi pada siklus Diesel. Mereka menggunakan lebih sedikit bahan bakar yang mudah menguap, sifat anti-ketukan yang memerlukan pencampuran dengan udara langsung di ruang bakar, di mana tekanan dan suhu sesuai dengan parameter penyalaan sendiri bahan bakar.
Untuk alasan ini, tenaga mesin diesel dapat dikontrol hanya dengan mengatur suplai bahan bakar, tanpa perlu mengontrol aliran udara. Dalam mesin yang beroperasi pada siklus Otto, selama proses pembentukan campuran, perlu untuk mengontrol jumlah udara dan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh mesin.
Sebagian besar mesin otomotif menggunakan sistem injeksi bahan bakar yang dikendalikan secara terpusat. Unit kontrol mengatur waktu buka injektor, selama bahan bakar mengalir ke aliran udara. Sistem serupa telah diadaptasi untuk beberapa mesin sepeda motor kelas atas. Meski demikian, penggunaan karburator tetap relevan.
Keunikan prinsip pengoperasian karburator terletak pada kenyataan bahwa aliran bahan bakar terjadi di bawah aksi vakum melalui sistem nosel. Karenanya, karburator dirancang berdasarkan tiga fungsi utama:
- Manajemen tenaga mesin sesuai dengan kebutuhan pengemudi dengan mengubah aliran udara;
- Mengukur pasokan bahan bakar ke aliran udara sambil mempertahankan rasio udara-ke-bahan bakar yang optimal di seluruh rentang pengoperasian kecepatan engine;
- Menghomogenkan campuran udara / bahan bakar untuk penyalaan dan pembakaran yang tepat.
Komposisi campuran udara-bahan bakar
Rasio Bahan Bakar (A / F) adalah rasio massa udara terhadap bahan bakar yang dikonsumsi mesin. Ini didefinisikan sebagai
Dari sudut pandang kimia, rasio ini harus stoikiometri, yaitu harus memastikan pembakaran sempurna tanpa udara berlebih (campuran tanpa lemak) atau sisa bahan bakar yang tidak terbakar (campuran kaya).
Komposisi stoikiometri
Nilai numerik dari rasio stoikiometri tergantung pada jenis bahan bakar. Untuk bensin komersial berkisar antara 14,5 hingga 14,8. Ini berarti bahwa untuk pembakaran sempurna satu bagian bensin, dibutuhkan 14,5-14,8 bagian udara. Untuk mesin yang menggunakan metanol, rasio ini turun menjadi 6,5, sedangkan untuk etil alkohol menjadi 9.
Komposisi campuran nyata
Campuran yang dihasilkan karburator saat mesin sedang bekerja tidak perlu stoikiometri. Bergantung pada desain mesin dan kondisi operasinya (jumlah putaran dan besarnya beban), sebagian bahan bakar tidak boleh terbakar, karena alasan apa pun tidak masuk ke ruang bakar atau karena proses pembakaran yang tidak sempurna. Perubahan komposisi campuran dapat disebabkan oleh sisa hasil pembakaran di dalam silinder, serta hilangnya sebagian muatan baru campuran melalui sistem pembuangan. Mesin dua langkah sangat sensitif terhadap perubahan komposisi.
Jika kita mempertimbangkan muatan campuran, yang secara langsung terlibat dalam pembakaran, kita dapat sampai pada kesimpulan bahwa komposisinya harus lebih kaya daripada stoikiometri untuk mengimbangi fenomena di atas.
Komposisi campuran tergantung pada kondisi kerja
Komposisi campuran harus bervariasi dalam batas tertentu, tergantung pada kondisi pengoperasian mesin. Telah ditetapkan bahwa, dalam kasus umum, komposisi campuran harus lebih kaya saat idle, mode akselerasi, dan mode daya maksimum. Sebaliknya, pada kondisi mapan komposisinya bisa lebih buruk, yaitu. rasio udara terhadap bahan bakar dapat ditingkatkan dibandingkan dengan mode operasi lainnya.
Sebagaimana diterapkan pada mesin dua langkah, konsep lean dan rich biasanya tidak dikaitkan dengan rasio stoikiometri, karena mereka terus-menerus beroperasi pada campuran yang lebih kaya daripada stoikiometri. Hal ini berlaku untuk banyak mesin empat tak, tetapi umumnya berjalan pada campuran yang lebih ramping daripada mesin dua tak.
Sistem suplai bahan bakar ke karburator
Prinsip operasi
Varian desain sistem suplai bahan bakar ditunjukkan pada gambar.
Sistem suplai bahan bakar ke karburator: 1 - saluran yang menghubungkan ruang pelampung ke atmosfer; 2 - panduan mengapung; 3 - mengapung; 4 - tuas interaksi dengan katup bahan bakar; 5 - serikat pemasok bahan bakar; 6 - filter jaring; 7 - dudukan katup; 8 - jarum katup; 9 - sumbu putar tuas 4
Bahan bakar yang berasal dari tangki disimpan pada tingkat yang konstan di dalam ruang pelampung. Pelampung dan katup terkait bertanggung jawab untuk ini. Pelampung bergerak bebas dengan ketinggian bahan bakar, dengan demikian menyesuaikan area aliran katup. Saat mesin mengonsumsi bahan bakar, ketinggian di dalam ruang pelampung berkurang, pelampung turun dan membuka katup, sehingga memungkinkan bahan bakar mengalir dari tangki. Level bahan bakar mulai naik, pelampung naik dan menutup katup pada titik tertentu, setelah itu proses diulang.
Tampilan umum dari ruang apung (a), katup bahan bakar (b)
Dengan demikian, dimungkinkan untuk mempertahankan tekanan bahan bakar yang hampir konstan pada berbagai jet. Dengan kata lain, ketinggian yang dibutuhkan bahan bakar untuk mulai menyemprot di bawah vakum tetap konstan. Ilustrasi memperlihatkan penampang karburator yang menunjukkan sistem utama. Tingkat bahan bakar yang dipertahankan di ruang apung disorot dengan warna kuning.
Karburator cutaway menampilkan sistem utama
Metode desain dan penyesuaian
Mari pertimbangkan lebih detail sistemnya: float - valve.
Katup bahan bakar terdiri dari jarum pemutus dan jok yang ditekan atau disekrup ke badan karburator. Ujung jarum dilapisi karet. Komposisi karet sangat cocok dengan bensin komersial, tetapi bila menggunakan bahan bakar khusus, seperti bahan bakar berbasis alkohol, kompatibilitas dengan bahan segel harus dipastikan untuk menurunkan kinerja karburator. Banyak desain jarum pengunci menggunakan pengikut bermuatan pegas yang berinteraksi dengan pelampung untuk mengurangi getaran jarum yang dihasilkan oleh gerakan sepeda motor dan gerakan bahan bakar di ruang pelampung.
Katup bahan bakar
Area aliran katup bahan bakar adalah parameter kontrol, karena ini menentukan konsumsi bahan bakar maksimum. Jika penampang terlalu kecil, float chamber dapat kosong karena konsumsi bahan bakar akan lebih tinggi daripada input pada kondisi pengoperasian mesin saat ini (biasanya pada beban penuh). Setelah bekerja selama beberapa waktu dalam mode ini, mesin mungkin gagal karena menipisnya campuran yang mudah terbakar.
Level bahan bakar juga merupakan parameter penyetelan karburator, yang mengikuti prinsip pengoperasian, karena dosis konsumsi bahan bakar berubah sesuai level, sehingga mempengaruhi komposisi campuran.
Tingkat bahan bakar disesuaikan dengan mengubah dua parameter:
- mengapung berat;
- geometri tuas yang menghubungkan pelampung ke katup.
Dengan memasang pelampung yang lebih berat, ketinggian bahan bakar akan meningkat karena kompensasi daya apung yang lebih rendah. Ini akan menghasilkan campuran yang lebih kaya jika parameter lainnya tidak diubah. Sebaliknya, ketika pelampung yang lebih ringan dipasang, ketinggian bahan bakar akan menurun karena penurunan daya apung. Ini akan menyebabkan penutupan katup lebih awal dan membangun kembali karburator menjadi campuran yang lebih ramping. Oleh karena itu, pelampung diklasifikasikan menurut beratnya dan harus diatur ke ketinggian yang sesuai sesuai dengan standar yang ditentukan.
Cara untuk mengontrol ketinggian pelampung ditunjukkan pada gambar. Jika perlu untuk menyesuaikan level dan berat pelampung tidak mungkin diubah, Anda dapat mengubah geometri tuas yang bekerja pada katup. Dalam hal ini, pelampung akan menutup katup lebih awal (di level yang lebih rendah) atau kemudian (di level yang lebih tinggi) dengan bobot yang sama.
Mengukur ketinggian pelampung
Fitur kondisi kerja
Tingkat bahan bakar yang tinggi, seperti halnya yang rendah, memengaruhi pengoperasian semua sistem karburator di semua mode pengoperasian mesin. Namun, perlu dicatat bahwa tingkat bahan bakar yang terlalu rendah di ruang apung dapat menyebabkan tekanan bahan bakar yang tidak mencukupi pada nosel, yang akan menyebabkan penipisan campuran yang berlebihan yang berbahaya untuk pengoperasian mesin. Hal ini dapat terjadi ketika bahan bakar bergerak di dalam ruang pelampung selama akselerasi yang dialami kendaraan. Dalam hal ini (yang kebanyakan terjadi pada sepeda off-road atau track saat menikung dan mengerem keras), jika levelnya terlalu rendah, sembarang jet bisa tiba-tiba menjadi airy.
Untuk mencegah situasi seperti itu, beberapa desain menggunakan deflektor khusus di sekitar nozel, mereka juga disebut peredam (contoh perangkat semacam itu akan diberikan dalam publikasi berikutnya). Tujuan peredam adalah untuk menjaga bahan bakar sedekat mungkin dengan jet dalam semua kondisi pengoperasian yang memungkinkan.
Bersambung...