Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет.
Содержание статьи:
- Простейшие карбюраторы: барботажные и мембранно-игольчатые;
- Современные карбюраторы: поплавковые;
- Принцип работы поплавкового карбюратора;
- Классификация карбюраторов;
- Преимущества и недостатки карбюраторов.
Принцип работы и устройство простейшего карбюратора
В первом устройстве, изобретенном Л. Христофорисом в 1876 году, топливо нагревалось, испарялось, образовавшиеся пары и потоки воздуха смешивались. Спустя год решение усовершенствовали, использовав принцип топливного распыления, который стал основой для следующих проектов.
До широкого распространения привычных нам устройств были барботажные модели и мембранно-игольчатые. Первые — в виде бензинового бака, в котором близко от поверхности располагалась доска и пара патрубков для подачи из атмосферы и забора смеси топлива и воздуха в мотор. Воздух перемещался под доской, непосредственно над топливом, обогащался парами и становился горючей смесью. Это была простая, но рабочая система. Дроссельная заслонка находилась отдельно. На функционирование мотора с барботажным узлом влияли природные условия — испаряемость зависела от температуры. Такую систему было сложно регулировать, она была взрывоопасна.
Мембранно-игольчатое устройство размещается отдельно от бензобака. В нем было нескольких камер, жестко связанных с помощью штока. Седло клапана, через который подавалось топливо, запиралось иглой на штоке. Камеры были соединены топливным каналом и смесительной зоной. Параметры устройства определяли пружины, на которые надавливали мембраны. Такой карбюратор работал независимо от условий на улице и местоположения, был популярен в начале 19 века, когда его устанавливали на автомобилях и мототехнике, в самолетах с поршневыми моторами внутреннего сгорания.
Устройство карбюратора наших дней
Сегодня используются поплавковые модели, которые являются самыми усовершенствованными. Их можно увидеть на большинстве машин.
Поплавковый карбюратор состоит из множества элементов:
- Поплавковая камера для сохранения горючего на заданном уровне.
- Поплавок, оснащенный специальной иглой, который используется для дозирования уровня бензина.
- Смесительная камера ― для смешения топлива в мелкодисперсном виде с воздухом.
- Диффузор — зауженное место для увеличения скорости воздуха.
- Распылитель, оснащенный жиклером, который соединяет камеры, подает смесь в диффузор.
- Заслонка дросселя — для регулировки потока рабочей жидкости.
- Воздушная заслонка — для регулировки потока воздуха, поступающего в карбюратор. С помощью элемента создают смесь «обогащенную», «нормальную» или «бедную».
- Система холостого хода — подает горючее мимо смесительной камеры по спецканалам в задроссельное пространство.
- Эконостаты и экономайзеры — обеспечивают дополнительную подачу топлива при существенных нагрузках. Эконостаты работают от разрежения воздуха, экономайзерами управляют принудительно.
- Подсос горючего — для принудительного обогащения топливной смеси. С помощью рычага водитель приоткрывает дроссельную заслонку, воздух проходит сквозь смесительную камеру и забирает больше горючего. В результате смесь становится обогащенной, помогает запустить холодный двигатель.
Принцип работы карбюратора
Сначала горючее направляется в поплавковую камеру. В момент достижения необходимого уровня поплавок поднимается и перекрывает клапан, через который подается топливо. Когда поплавок опускается, подача топлива возобновляется.
Далее топливо идет в смесительную камеру, где создается горючая смесь. Сверху подается воздух, который соединяется с горючим. В камере находится распылительная трубка с жиклером, а также дроссель и диффузор. Жиклер — это пробка, которая не допускает вытекание топлива из поплавковой камеры. Заслонка, соединенная с педалью, называется дросселем. При надавливании ногой, она открывается, и горючая смесь попадает в цилиндр. В результате машина набирает скорость. В диффузоре находится распределительная трубка.
В момент запуска в смесительной камере формируется разрежение, из распылителя разбрызгивается топливо. Поднимается поток воздуха, который при смешении с топливом, переносит горючее в цилиндр.
В новейших устройствах помимо смесительной и поплавковой камер, находится также пусковое и дозирующее устройство, конструкция холостого хода, экономайзер, ускорительный насос. Устаревшие модели не обеспечивают полноценную работу мотора, поскольку в зависимости от того, холодный или горячий двигатель, смесь должна быть разной. Если запускают холодный двигатель, требуется горючая смесь, обогащенная топливом. В случае, когда мотор долго работал, необходима смесь с небольшим включением топлива.
Для увеличения скорости или езды в нагруженной машине, нужна смесь, сильно обогащенная топливом. Аналогичная ситуация при движении на холостом ходу, на малых оборотах. Такие условия простой карбюратор обеспечить не в силах.
С целью обогащения смеси топливом применяют насос-ускоритель. Когда резко выжимают педаль, проходит воздух, который движется быстрее топлива. С этим связана нехватка топлива в горючей жидкости. При наличии насоса силовой агрегат работает мощнее.
Система холостого хода идеальна для малых оборотов. При таком режиме силовой агрегат функционирует на обогащенной смеси. Однако, одной дозирующей системы недостаточно, ведь на холостом ходу дроссель открывается лишь частично. В новейших карбюраторах горючая смесь формируется около дросселя, поскольку в этом месте, даже если дроссель открыт не полностью, создается необходимое разрежение.
Для запуска мотора требуется смесь, которая обогащена топливом. С этой целью в смесительной камере предусмотрена заслонка с клапаном, через который проходит воздух. На приборной панели автомобиля есть ручка для управления клапаном. При вытягивании ручки клапан приоткрывается, и объем воздуха в смесительной камере сокращается. А количество горючего в смеси возрастает. В результате даже первые порции смеси достаточно насыщены, и мотор быстро заводится. При наличии спускового устройства двигатель работает даже при пониженных температурах.
Возможности дозирующего устройства позволяют создавать смесь, подходящую для работы двигателя в разных режимах. С помощью системы автоматически регулируется состав смеси при работе мотора с малой и средней нагрузкой. В таком режиме топливо подается через дозирующую систему. Однако, даже при полном открытии дросселя горючего часто недостаточно. По этой причине, когда дроссель практически полностью открыт, рычаг, соединенный с ним, воздействует на тягу привода экономайзера — так открывается дополнительный проход из поплавковой камеры. В итоге двигатель функционирует более мощно.
Классификация карбюраторов
Все карбюраторы можно различать по следующим признакам:
- По направлению движения потока различают горизонтальные и вертикальные модели.
- По регулировке отверстия распылителя и формированию разрежения разделяют: системы с постоянным разрежением; с постоянным сечением (серийные устройства); с золотниковым дросселированием — модели для мототехники, в них вместо дроссельной заслонки объем поступающей смеси регулирует шибер-золотник.
- По числу смесительных камер выпускают одно- и многокамерные модели. «Сдвоенные» устройства используются в моторах с цилиндрами, которые находятся далеко друг от друга. В результате каждая половина осуществляет впрыск в свои цилиндры.
Преимущества и недостатки карбюраторов
| + Преимущества | — Недостатки |
| Простая конструкция. Во многих моделях отсутствует электроника, используется механика, поэтому ремонт и обслуживание упрощены. | Когда возникла необходимость в системе топливной подачи с гибкой подстройкой, устройства с постоянными параметрами проигрывали. В результате карбюраторы сменили инжекторные системы, которые постоянно усовершенствуются. |
| Ремонтопригодность. Любые поломки можно устранить по доступной цене. | Минусом является зависимость от климатических условий. Зимой внутри формируется конденсат, существует риск обледенения. Жара также мешает полноценной работе — по причине активного испарения подача смеси работает со сбоями. |
| При использовании некачественного топлива карбюратор дольше и стабильнее работает по сравнению с инжектором. Он не капризен к загрязнениям, при засоре достаточно почистить своими силами. | По экологическим показателям карбюраторы уступают инжекторам, вредные выбросы у них значительно выше. |
| Устройству не страшно попадание небольшого объема воды, по истечении времени потребуется чистка и калибровка. | Есть мнение, что по расходу топлива карбюраторы уступают инжекторам, но это больше относится к неправильно настроенным карбюраторам. |
| Нет необходимости подключаться к электросети, процессору, датчикам. Карбюратор функционирует за счет энергии всасываемого воздуха, поэтому актуален для установки на старых авто, где нет электроники. |
