Форсируем карбюратор в диапазоне высоких оборотов. Часть 1. Теория

Не забавы ради, развития для… С машинкой все хорошо. Ездит радует. И как обычно мне стало скучно и захотелось от нее большего. Решил я снова помучать карб. Только теперь основной целью является не безупречная и безотказная работа (это практически полностью осуществлено), а подгонка динамических параметров двигателя под свои желания. В целом меня устраивает, как машинка едет в черте моего небольшого города (особенно после установки 97-го жиклера в первую камеру), да и на трассе езда с крейсерской скоростью в 100…100 км/час не вызывает особых нареканий. Но вот не хватает уверенного разгона на 4 и 5 передаче после 2500 тыс/оборотов. А хотелось бы получить небольшой пинок под зад при обгонах и прочих маневрах на повышенных оборотах или желании резко ускориться. И тут на глаза попался угробленный мною прошлым летом брат нынче установленного АТ-шного карбюратора – аналог ДААЗа 21083. Вспомнилась мне одна идея, подсмотренная у многим известного карбюраторщика Наиля Порошина на его канале в YOUTUBE, где он доводит свои видения, как должна ехать машина и что для этого нужно делать. Один из его методов замена кулачка солексовского ускорительного насоса (УН) карбюратора с 7 на 4 номер. И не просто на стандартный №4, а еще и «пиленный». Суть такой доводки кулачка мне действительно понравилась: а почему бы не использовать резерв камеры ускорительного насоса, даже если это и приведет к чуть быстрейшему износу мембраны. Хвала Богу, ремкомплекты пока еще широко доступны, и даже у меня самого еще парочка запасных валяется. Но меня всегда отталкивает «слепая» замена одного элемента управления на другой да еще и с такой грубой доводкой. Как-то это не по-моему. Я люблю, чтобы все было правильно и выверено, а значить нужно разработать теорию.
Могу похвалиться и сказать, что 5 лет в университете я не только просиживал штаны, но и получал некие знания. Вооружённый ими я приступил к делу.
Снял кулачок с донора. Отсканировал его. Обвел контур – векторизовал изображение. Разбил на секторы, или если правильно сказать, произвел интеграцию… Ладно, ладно… Не буду больше применять таких слов. В общем вышло вот, что:

На рисунке толстая линия, которая первая по часовой стрелке, указывает на начальное положение рычага-толкателя мембраны. Пунктирной линией выделено сопряжённую поверхность кулачка с корпусом карбюратора. Замеры на карбюраторе показали, что толкатель может вплоть до этой линии находиться в контакте с мембранной. То есть это и есть тот самый запас хода (объема), который мы можем использовать. Если брать разницу в нулевом положении толкателя, то это приблизительно 4,5 мм. Максимальное перемещение толкателя во время работы по кривой кулачка составляет 6,68 мм. То есть мы можем увеличить количество подаваемого топлива УН за одно полное нажатие на педаль акселератора почти на 70%. Перспектива внушает. Вторая толстая линия по часовой стрелке на рисунке — момент открытия дроссельной заслонки второй камеры. Измеряв длину всех отрезков от оси до края кулачка, я получил характеристику кривой перемещения толкателя относительно угла поворота. Вот она:

Интересный факт. В диапазоне поворота кулачка 31-40 градусов подача топлива УН практически нулевая. Ну не зря же она там есть. То есть инженера посчитали, что практически при полностью открытой заслонке первой камеры двигателю уже практически не требуется подпитка дополнительным топливом УН – должно вполне хватать главной дозирующей системы (ГДС). Да и характеристики впрыска при открытии первой и второй камер разные – крывые загнуты в разные стороны, если говорить простым языком. Не в обиду Наилю, но это же не зря так.
Итак суть мы уловили. Теперь поставим задачу. Повторюсь, мне вполне хватает прыти машинки для повседневных поездок по моему небольшому городку. Хочется добавить динамики на высоких оборотах более 2500 в минуту, ибо на повышенных передачах испытываю недостаток тяги. При этом не хочу изменять характеристик работы двигателя до этой отметки для сохранения умеренного расхода при неторопливой езде. Для поддержания скорости на высоких передачах при оборотах более 2500 бензина из ГДС хватает – машинку разгонял и без проблем двигатель удерживал ее на 130-140 км/час, а вот толчка, чтобы быстро достигнуть нужной отметки нет. А это значит, что надо обогатить смесь при работе (открытии) заслонки второй камеры.
Не применяя умных слов продолжу. Вывел формулу кривой перемещения толкателя с момента открытия второй заслонки и до конца хода толкателя. Поменял немного коэффициенты и пересчитал все в обратном порядке. Для пробы прикинул 2 варианта: увеличение количества подаваемого бензине в пиковой точке на 10% и на 30%. Получил 2 вот такие кривые:

Из этих кривых получил данные для построение профиля кулачков. Далее в программе трехмерного моделирования их вычертил. На рисунке ниже оригинальный кулачок нижний, он же самый большой. То есть профиль модернизированных кулачков рассчитывался так, чтобы его можно было получить из уже имеющегося.

Задался проверкой правильности суждений. Для этого смоделировал модель подобную УН, задал начальные условия и запустил симуляцию. На видео ниже показано, как оно работает. Прошу не обращать внимание на немного вычурную форму не рабочих поверхностей кулачка. Пришлось прибегнуть к всяким методам адаптации модели для программы симуляции.

Сняв результаты моделирования в виде перемещения поршней (мембран) УН относительно друг друга в ключевых точках, построил график (на рисунке ниже), на котором видно, что профиль модифицированных кулачков практически идеально соответствует поставленной задаче. А значит теперь дело за малым: вооружиться маленькими тисочками, надфильками, прочим инструментом и промодернизировать кулачок и карбюратор.

Продолжение следует…