רובר 10 – שפוץ מנוע י"ז – הקרבורטור (1).

פורסם על ידי lulisml בתאריך 16 ביולי 2014 ב-1 Rover 10 26-069, Rover 10 26-453 | השארת תגובה

והנה הגענו לשלב שיפוץ הקרבורטור, וכהרגלנו לא נעשה זאת מבלי להתעמק במבנהו ובדרכי בדיקתו.
ברובר 10 (סדרה P2), מהדגמים שלאחר מלחמת העולם השניה, מותקן קרבורטור מתוצרת סולקס, דגם 30FAI. זהו קרבורטור בסיסי, אלמנטרי כמעט. מעלתו העיקרית היא היותו חסכוני (יחסית…) בדלק – מעלה חשובה בימים בהם נמכר הדלק בקיצוב, וגם לאחריהם. זוהי גם הסיבה מדוע בחרה בו חברת רובר להחליף את הקרבורטור מתוצרת SU שהיה מותקן במכונית לפני המלחמה ואיפשר ביצועים טובים יותר, במחיר זלילת דלק. היות הקרבורטור הזה כל-כך בסיסי מקל על תיאורו, ומקל גם על הבנת פעולתו. הרשימה שלהלן, וההמשכים שלה יכולים לכן לשמש כמבוא נוח לקרבורטורי סולקס (ונגזרותיהם כגון קרבורטור וובר) ולעניין כל בעל רכב המצוייד בקרבורטור כזה, ולאו דווקא בעלי רובר נושנה.
לא מעט מכוניות אנגליות בנות התקופה היו מצויידות בקרבורטור הזה ביניהן הילמן, זינגר, טריומף ואחרות. הרשימות מבוססות על עלון של סולקס המיועד ליצרני רכב ועוסק בדרכים להתאים קרבורטור למנוע.
סולקס הייתה במקורה חברה צרפתית, ואי לכך רוב התבריגים בקרבורטורים מתוצרתה, גם במכוניות אנגליות או אמריקאיות (כגון ג’יפ) הם מילימטריים. קרבורטורים קיימים בשלוש תצורות עיקריות: עיליים (downdraught), תחתיים ואופקיים, והם נבדלים זה מזה בטופולוגיה שלהם. אנחנו נתמקד כאן בקרבורטור עילי בלבד – זה הקיים ברובר.

הקישו על התמונות כדי לראותן במלואן, וברזולוציה מלאה!

א. עקרונות.
תפקיד הקרבורטור הוא לספק למנוע תערובת של אוויר ודלק הדרושה לפעולתו. לבעירה מושלמת היחס בין משקל האוויר למשקל הדלק בתערובת צריך להיות 1:15. לעתים יש צורך בתערובת ביחס שונה: אם כמות הדלק בה גדולה יותר נקראת התערובת "עשירה" ואם היא קטנה יותר נקראת התערובת "עניה".
הפיסיקאי האיטלקי וונטורי גילה כי בתוך הצרה בצינור בו זורם גאז נוצר לחץ נמוך יותר מאשר בחלקים הרחבים יותר. ככל שמהירות הזרימה הנפחית (מספר הליטרים לדקה) גבוהה יותר – הפרש הלחצים גבוה יותר.

ככל שהלחץ נמוך יותר יעלה ("ימצץ") הנוזל לגובה רב יותר.
להצרה הזאת קוראים על שמו "וונטורי" ומשווים לה צורה אווירודינמית כדי שהזרימה בה תהיה חלקה וללא מערבולות (זרימה למינרית). בהפרש הלחצים ניתן להשתמש לצרכים מגוונים, למשל למדידת מהירות הזרימה. מישהו המשיל את "אפקט וונטורי" למה שקורה בתור לכניסה לקולנוע: לפני הדלת צפיפות גדולה (=לחץ גבוה) ובדלת עצמה, בהצרה, פחות צפוף (=לחץ נמוך). קצב הזרימה (מספר האנשים העוברים את הדלת לדקה) זהה משני צידי הדלת, כמובן.
עקרונית, מנצלים בקרבורטור סולקס את הפרש הלחצים הזה כדי ליצור את התערובת. כדי להבין איך, הבה נתבונן על מקרה פשוט של כלים שלובים:

כשלחץ האויר זהה מעל שתי העמודות יהיה גם גובהן שווה. אם נשים עכשיו את העמודה השמאלית בתוך וונטורי יקטן לחץ האוויר עליה והיא תתרומם.

אם עמודת הדלק תנסה להתרומם מעל קצהו של "הכלי השלוב" השמאלי, יתחיל הנוזל להשפך לתוך זרם האויר וליצור תערובת. ככל שיעבור יותר אוויר ביחידת זמן כן ירד הלחץ בוונטורי ותעלה כמות הדלק הנשפכת לתוכו ביחידת זמן. כלומר (בקירוב ראשון) יחס התערובת לא תלוי בספיקה. קוטר החלק הצר ביותר בעמודה השמאלית, להלן “הנחיר”, קובע את קצב זרימת הדלק.
כמות האוויר הנשאבת על ידי מנוע נתון במחזור עבודה אחד (והשקולה למהירות הזרימה הנפחית) נקבעת על ידי נפח המנוע, מבנה סעפת היניקה וכו’ – וכל אלה קבועים למנוע נתון. הגורם המשתנה העיקרי היא זווית הפתיחה של המצערת, שלמעשה קובעת את חתך סעפת היניקה.

הנהג שולט על זווית המצערת וכך גם קובע את קצב כניסת התערובת למנוע.
לסיכום הנאמר עד כה: זרימת האוויר דרך הוונטורי גורמת, בקרבורטור סולקס, לזרימת דלק לתוך האוויר וליצירת תערובת. כמות הדלק הזורמת לתוך האוויר יחסית לקצב הזרימה הנפחית (של האוויר), וכך, עקרונית, ניתן ליצור תערובת בעלת יחס מרכיבים קבוע בכל זווית פתיחה של המצערת.
קרבורטור סולקס הוא בעצם שלשה קרבורטורים השוכנים בגוף אחד, וכל אחד מהם מיועד לפעול במנותק מהאחרים. הראשון הוא הקרבורטור העיקרי, הנכנס לפעולה כשהרכב נוסע; השני הוא קרבורטור הילוך הסרק, הנכנס לפעולה כשהמצערת סגורה לחלוטין; והשלישי נקרא המתנע והדרוש להתנעה קלה של הרכב – אך מפריע ואפילו מזיק כשהמנוע במצב עבודה נורמלי.
נעבור עתה על מבנה הקרבורטור חלק אחרי חלק ונראה מה תפקיד כל אחד מהם.
ב. תא המצוף.
תא המצוף הוא החלק הימני, “החלק השמן", בציור הכלים השלובים שלמעלה (והוא דווקא החלק השמאלי בציור שלהן – אני מתנצל בפני הקוראים).

חיוני לשמור על רמת דלק (fuel level) קבועה בתא המצוף, ועל משימה זאת אחראים המצוף (float) וברז המחט (needle valve). הדלק מוזרם בלחץ אל כניסת הדלק (fuel inlet connection). כשרמת הדלק בתא המצוף עולה, דוחף המצוף את המחט, החריר נסתם ואספקת הדלק נפסקת. חשוב לזכור כי זה מצב של שיווי משקל: אם הלחץ בכניסה גדל, תעלה גם רמת הדלק! נשוב לדון בכך בפרוטרוט כשנגיע לכוונון הקרבורטור.
ג. הנחיר הראשי.
הנחיר הראשי מוביל את הדלק מ"הצד השמן" של הכלים השלובים לצד הרזה, וקוצב את זרימתו.

אבל כאן מסתבך במשהו התיאור הפשטני של הכלים השלובים שהבאנו למעלה.
ראשית, רצוי לפורר את קילוח הדלק שנובע במרכז הוונטורי לטיפות זעירות כדי להקל ולהחיש את התאדות הדלק; בסופו של דבר מדובר בתערובת של גאזים ולא של אוויר וטיפות דלק. שנית, היחס בין קצב זרימת הדלק וספיקת האוויר קבוע רק בקירוב, וללא מנגנון קיזוז ישתחרר יותר מדי דלק בספיקות אוויר גבוהות. לכן המציאו בסולקס את "שפופרת האמולסיה"

שפופרת האמולסיה מורכבת משני צינורות קונצנטריים, המהווים יחד את "השלוב הרזה". בראש הצינור הפנימי הוסיפה סולקס פתח לאטמוספירה. הפתח נמצא מחוץ לוונטורי, כלומר בלחץ אטמוספרי. גודל הפתח מבוקר וידוע בתור “חריר האוויר”. הצינור הפנימי מחורר, ובחיצוני נקובים ארבעה חורים הנמצאים במרכז הוונטורי. נשמע מסובך? מה לעשות. התוצאה היא שתת הלחץ בוונטורי מקוזז בחלקו. הקיזוז מורגש בעיקר בספיקות אוויר גבוהות, וגורם לתערובת אחידה בכל ספיקה.
הדלק נובע מהחרירים שבצינור הפנימי, עובר לחלל שבין הצינור הפנימי והחיצוני ומתרסק שם להמוני טיפות זעירות, ואז מגיח, במרכז הוונטורי ומתמזג בזרם האוויר.
שתי הערות שוליים:
א. ללא הצינור החיצוני והמצאות החורים שבו במרכז הוונטורי (באותו גובה של פני הדלק בתא המצוף), היה הדלק ממשיך לזרום לכיוון המנוע גם אחרי שהמנוע מודמם – בגלל חוק הכלים השלובים, ובעד החרירים הנמוכים שבצינור הפנימי. התופעה נקראת "הצפה".
ב. כאמור, בתא המצוף חייב להיות פתח לאטמוספרה. אחת התוצאות לכך היא התאדות הדלק ממנו, ו"התיבשות" תא המצוף כשהמכונית עומדת זמן רב לא מותנעת. תוצאה נוספת היא ריח דלק.
כך נראה המעגל הראשי של דלק אוויר בקרבורטור סולקס:

הדלק עובר לשפופרת האמולסיה דרך הנחיר הראשי ("הדיזה הראשית" בשפת המכונאים) הקובע את ספיקתו. בסולקס הנחיר הזה מורכב משני חלקים: בית הנחיר, המתברג לתוך גוף הקרבורטור, והנחיר עצמו המתברג לבית הנחיר.
קרבורטורי סולקס הם במידה ידועה "לגו" כלומר כולם בנויים מאוסף של אבני בניין משותפות. סולקס גם מסמנת אותם בתרשימיה באותיות קבועות. הרי למשל נתיב הדלק לתערובת:

Y הוא בית הנחיר הראשי; Gg הוא הנחיר הראשי; K הוא הוונטורי (הקרוי בתרשים chock); שפופרת האמולסיה היא s; ונחיר קיזוז האוויר הוא a. את כולם ניתן לפרק מתוך הקרבורטור ולהחליף באחרים.
מידת הנחיר הראשי נקובה בקוטרו, ביחידות של מאיות מילימטר, ובצעדים של 2.5 מאיות. לדוגמה: 115.
מידת הוונטורי נקובה בקוטר ההצרה ובקוטר החיצוני, במילימטרים, למשל 30 – 22.
עד עכשיו עסקנו ב"קרבורטור הראשי" המתפקד כשהרכב בנסיעה. בהמשך נעסוק במעגל העזר להילוך-סרק, ובמתנע.
NEXT