Оптимизационный тюнинг МД карбюратора ДААЗ «ОЗОН»
Если эволюция аэродинамики привела к тому, что все современные автомобили стали практически неотличимы друг от друга по внешнему виду, кроме логотипов компаний и решёток радиаторов на которых они ставятся, то про эволюцию карбюраторов как-то говорить не приходится и правильнее бы её назвать эволюцией компромиссов. Так и не появилось идеальной конструкции карбюратора, которая бы позволяла качественно удовлетворить все потребности ДВС с одной стороны и всё более возрастающие требования экологов к чистоте ДВС с другой. Ясно, что это всё, а также развитие электроники, послужило отказу автопроизводителей от карбюратора как системы питания ДВС, и завершило «золотой век» достаточно простых для обслуживания автомобилей.
Но так было не везде и не всегда! В России уровень эволюции карбюраторостроения остановился на отметке 1965-1970 гг., а сроки запрета выпуска карбюраторных автомобилей всё дальше и дальше переносятся в будущее. В то время, как внутренние цены на топливо в нефте- и газодобывающей стране стремятся достичь мировых. В таких условиях пытается развиваться народная эволюция российских карбюраторов, что выражается в таких устройствах как УПГС (устройство приготовления гомогенной смеси), АСК (автомобильный синтезатор катализатора), УОТС (устройство образования топливной смеси), статические и динамические завихрители, распылители водяной эмульсии и т.д. и т.п. Также по народному эволюционирует и система зажигания… Оценить уровень достижений может каждый из вас, кто хоть раз использовал подобные устройства, оптимизаторы и подобные ноу-хау.
Раскрыть полный список противоречий карбюратора (технических физическим и наоборот) не входит в объём данной статьи, но на основной недостаток такой системы карбюратора, как по назначению, так и по потреблению топлива, как главная дизирующая система (ГДС), указать хотелось бы. Даже мимолётный взгляд на ГДС улавливает явное несоответствие такой красивой, симметричной системе главного диффузора (сопло Лаваля или большой диффузор - БД) и стоящей ей поперёк горла дроссельной заслонки, которая будучи частично открытой (75% городского цикла движения) перекрывает центральную часть БД, нарушая условия оптимального смесеобразования. При этом приходится настраивать ГДС на более обогащённую рабочую смесь, чтобы компенсировать более позднее вступление в работу ГДС и неоптимальное смесеобразование при частично открытой ДЗ.
Проблема известна давно. Более того, существует несколько путей её решения:
- Высокие (или более вытянутые при горизонтальном расположении) БД менее восприимчивы к этому противоречию чем низкие БД. Наглядный пример из отечественных карбюраторов – «высокие» БД «Солекса» и «низкие» БД «ОЗОНа». Солекс имеет обеднённые настройки ГДС благодаря своей высоте, хотя для обеспечения мощностного режима ему необходима дополнительная дозирующая система – экономайзер мощностных режимов (ЭМР). Высокие БД требуют более высоких скоростей движения воздуха, что ограничивает диаметр БД, снижая наполнение цилиндров двигателя на высоких оборотах. Если всё-таки увеличить диаметр БД, как это было сделано в ДААЗ-21073 «Солекс», то появляются провалы на малых оборотах двигателя или/и при резких стартах с места (зависит от рабочего объёма двигателя и его конструкции). Наглядно видно как из-за «чуть-чуть» резко изменяется характер работы ГДС.
- Исключение из БД так называемого малого диффузора (МД), как это было реализовано в однокамерных карбюраторах фирмы Pierburg GmbH (русский вариант описания – Ю.Казедорф «Карбюраторы зарубежных автомобилей. Устройство, регулировка, ремонт», издательство «За рулём» 1999г). Серия 30…34 PICT-5, серия PDSIT-2/3 вместо МД имеют простейший распылитель, что позволяет использовать большие диаметры БД и смесительных камер (СК), при этом отпадает необходимость во второй камере карбюратора и работа двигателя становится оптимальной в широком диапазоне оборотов и нагрузки. Но основной недостаток этого подхода – большой расход топлива по сравнению с более поздними вариантами многокамерных карбюраторов. Но если «безмалодиффузорный» вариант перенести на первую камеру многокамерного карбюратора и при этом (как полагается) снизить диаметр БД, то окажется, что на больших оборотах двигателя гомогенность приготавливаемой топливной смеси грубо говоря не оптимальна или просто ГДС начинает лить бензин каплями. И для дальнейшей карбюрации топлива пришлось бы снова увеличивать высоту БД.
- Вариант «из-за такта» или другими словами – МД стоит по высоте намного выше БД, что позволяет сочетать в себе п.2. в качестве первой камеры многокамерного карбюратора, но из-за несогласованности скоростей в МД и БД вспомогательные системы (ускорительный насос (УН), механический и пневматический экономайзер, переходные системы ГДС) стали гипертрофированными для поддержания баланса ГДС, что приводило к перерасходу топлива на переходных режимах и ухудшению экологичности ДВС. Изначально вариант был испробован на однокамерном 35 PDSI и далее на Solex 2 B- E и 2 E- E. Данный тип ГДС часто использовался в карбюраторах с электронным управлением ( Ecotronic и т.п.), где недостатки переходных процессов корректировались электромеханическими устройствами, управляемыми по сигналам от дополнительных датчиков.
Как доработать карбюратор (тюнинг) для максимальной отдачи мощности (в разумных пределах, учитывающих ресурс двигателя и его экономичность) было изложено в ранних статьях по тюнингу карбюраторов на izh .2126.ru. Также был рассмотрен вариант оптимизационного тюнинга ГДС, который позволяет улучшить параметры бензовоздушной смеси на этапе её получения в эмульсионных колодцах (карбюратор ДААЗ «ОЗОН») и повысить экономичность ДВС.
Теперь настала очередь оптимизационного тюнинга МД первой камеры карбюратора ДААЗ-2107/2140 «ОЗОН».
Основной идеей доработки МД является выполнение дополнительного «окна» ( windows 2004 :) ) на боковой поверхности МД напротив щели, которую образует дроссельная заслонка (ДЗ) при неполном своём открытии. Ясно, что ДЗ образует при открытии две симметричные щели, что также будет учтено, но на данный момент более логично использовать «окно» напротив отверстий х/х и переходной системы ГДС 1 камеры. Другими словами – «окно» смотрит на центр карбюратора.
Если просто обрезать МД снизу, то на высоких оборотах (аналогично п.2. и п.3.) получим неоптимальную топливную смесь на высоких оборотах двигателя и падение максимальной скорости автомобиля на 10-15% (в зависимости от размера обрезки МД), т.е. сколько выиграем в экономичности в городском цикле, столько проиграем в экономичности по трассе (при более обогащённой настройке ГДС2 для компенсации ГДС1) или в максимальной скорости авто. Если автомобиль используется в основном в городском цикле, можно просто обрезать МД1 на 2,5-3,5мм и установить ГТЖ1 (главный топливный жиклёр ГДС) меньшего сечения, например, вместо ГТЖ1=112 установить ГТЖ1=109. Это немного снизит динамические характеристики автомобиля, но не приведёт к провалам и подёргиваниям двигателя. И на этом остановиться. Но это не есть оптимизация, а опять очередной компромисс.
На каком расстоянии от низа МД нужно выполнить окно? Какой формы и размеров должно быть окно в МД? Сколько окон в МД предпочтительнее – одно или два? Все эти вопросы разрешить без хорошей экспериментальной базы невозможно. Зато можно сделать эту базу прямо на рабочем двигателе в хорошем состоянии, руководствуясь лишь своими впечатлениями и ощущениями. Но при этом необходимо привлечь к этому как можно больше автовладельцев, что будет хоть как-то соответствовать реальности и создавать статистику. Что и было сделано.
База представляет собой МД с круглым отверстием 3-4мм на месте предполагаемого «окна». Внешняя поверхность МД закопчена обычной горящей парафиновой свечой. При некотором навыке это делается легко и красиво. Небольшой пробег (25-35км) и собственные впечатления дают представление о правильности выполненных действий. Более светлый след на копоти оставляемый смесью при выходе из окна, указывает на предпочтительную форму окна в МД. Методом последовательных итераций, были получены несколько форм и размеров окон МД (представлены на фото ниже). Наиболее понравившиеся варианты были подвержены долгосрочным испытаниям на других автомобилях (двигатели ВАЗ-21011,2106, УЗАМ-1500, 1700, ЗМЗ-402) с анализом отзывов водителей.
На данный момент для двигателей ВАЗ и УЗАМ оптимальными как по динамическим, так и по экономическим характеристикам является треугольное окно (см. фото). Причём треугольное окно позволяет уменьшить сечение ГТЖ1 на 0,05мм (например со 125 до 120) без заметных ухудшений в динамике разгона и максимальной скорости авто, что также даёт максимальную экономию топлива (для данного вида тюнинга) на 10% относительно среднего расхода до внедрения тюнинга. Окно без изменения ГТЖ исключает провалы в начале движения автомобиля, позволяет двигаться на полупрогретом двигателе при низких температурах воздуха без провалов и подёргиваний, а также поддерживать заданную скорость движения при менее открытой ДЗ 1 камеры чем требовалось до тюнинга. Это также экономит топливо до 5% от прежнего среднего расхода. 3-х щелевое окно предпочтительнее для тех водителей, кто постоянно эксплуатирует автомобиль с полной загрузкой, т.к. эта форма окна менее всего реагирует на загрузку автомобиля.
Для двигателей ЗМЗ оптимальным оказалось обычное прямоугольное окно МД (см. фото, карбюратор К-151) и два косых окна (см. фото: с двух сторон МД, карбюратор ДААЗ-4178). Хотя вариант треугольного окна так же убирал провалы и подёргания в работе двигателей, но практически не сказывался на улучшении топливной экономичности двигателей.
Поскольку точные геометрические данные с полученных окон МД снять трудно, но имеются хорошего качества фотографии, то можно повторить окна прямо по наглядному пособию. Точность копии строго на глаз практически не отличается от оригинала.
P. S. Тема полностью не разработана. Автор имеет право вносить изменения в МД и типы окон МД. По мере получения уточнённых данных статья будет исправлена и/или дополнена. Принимаются любые конструктивные пожелания и рекомендации по заданной теме тюнинга в форуме Автоклуба izh .2126.ru