РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ДИФФУЗОРОВ КАРБЮРАТОРОВ ДЛЯ 4-ТАКТНЫХ
4-ЦИЛИНДРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Автор: -=SCORPION=-
08.10.2009.

Объем воздуха, поступающего в цилиндр за единицу времени в течение 1 такта впуска, будет

Sц*Wц*k (1)

Sц площадь поперечного сечения цилиндра (поршня)
Wц средняя скорость поршня
k коэффициент наполнения цилиндра горючей смесью это отношение действительного количества горючей смеси, поступившей в цилиндр, к тому ее количеству, которое могло бы заполнить рабочий объем цилиндра при температуре и давлении окружающей среды.

Т.к диффузор обслуживает 4 цилиндра, то его пропускная способность должна быть такой, чтобы обеспечить наполение горючей смесью 4 цилиндров двигателя:

4*Sц*Wц*k=Sd*Wd (2)

Sd площадь поперечного сечения узкой части диффузора
Wd скорость воздуха в узкой части диффузора
Коэффициент 4 число цилиндров.

Скорость поршня определяется следующим выражением:

Wц=Hц*N/2 (3)

Hц ход поршня
N максимальное число оборотов двигателя
Делить на 2 , т.к. за 2 оборота происходит 1 впуск

Выразим ход поршня, через известный объем цилиндра:

Vц=π*Dц^2*Hц /4 (4)

Vц объем цилиндра
Dц площадь поперечного сечения поршня

Из выражения (4) следует, что ход поршня равен:


Hц=(Vц*4)/( π* Dц^2) (5)

Подставим выражение (5) в выражение (3) и получим скорость поршня:

Wц=(Vц*2*N*k)/( π* Dц^2) (6)


Подставим скорость поршня (6) в основное выражение (2), тогда выражение (2) примет вид:

2*Vц*N*k=Sd*Wd (7)


Из (7) следует, что сечение диффузора равно:

Sd=2*Vц*N*k/Wd (8)

Выразим объем цилиндра через объем мотора и подставим в (8), тогда (8) примет вид:

Sd=Vм*N*k/(2*Wd) (9)

Vм объем мотора

Формула (9) это конечная формула для расчета сечения диффузора.
Для того чтобы двигатель мог развить максимальную мощность на высоких оборотах, коэффициент наполнения на этих оборотах не должен существенно уменьшаться, соответственно надо выбрать такую пропускную способность диффузора, которая обеспечит оптимальное наполнение цилиндров горючей смесью на высоких оборотах. Пропускная способность диффузора зависит от объема двигателя, максимальных оборотов, коэффициента наполнения цилиндров и скорости воздуха в диффузоре. Опытами установлено, что скорость воздуха в узкой части диффузора для всех типов современных двигателей одинакова и равна примерно 85м/с. [1. стр. 29]. Так же опытным путем установлено, что скорость воздуха в диффузоре 120м/с уже начинает очень отрицательно сказываться на наполнении цилиндров свежим зарядом (смесью воздуха с топливом). [1. стр. 25]. Основываясь на этих экспериментальных данных предположим, что скорость воздуха в диффузоре больше 85м/с не желательна и возьмем это значение как базовое в расчетах. Логично, что максимальную мощность на высоких оборотах двигатель сможет развить при коэффициенте наполнения k не меньшем 1. Поэтому возьмем k=1 как базовое значение в расчетах.
Для примера рассчитаем оптимальное сечение диффузоров для двигателя объемом 1300см.куб. Максимальное значение оборотов зададим 6000об/мин=100об/сек

Sd=(1300см.куб*100об/сек*1)/(2*8500см/сек)=7,65см.кв

Таким образом оптимальное суммарное сечение диффузоров для заданных параметров
равно 7,65см.кв.
Вычислим сечение диффузоров для карбюратора СОЛЕКС 2108 с диффузорами 21мм и 23мм.
S1(21)=3.46 см.кв.
S2(23)=4.15 см.кв.
S1+S2=3.46+4.15=7.61 см.кв. , что довольно близко совпадает с расчетным.
Задав другие параметры, можно определить максимальные обороты, на которых начнется падение мощности с известным карбюратором, скорость воздуха в известном диффузоре при заданных оборотах и коэффициент наполнения двигателя.

Литература:
1. Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания. В.И. Грибанов, В.А. Орлов. Ленинградское отделение издательства Машиностроение 1966.
2. Многочисленные Интернет форумы и сайты.