В этой статье вы узнаете о системах впрыска топлива. Карбюратор – это самый первый механизм, который позволял соединять в нужной пропорции бензин с воздухом для приготовления топливовоздушной смеси и подачи ее в камеры сгорания двигателя. Эти устройства активно применяются и по сей день – на мотоциклах, бензопилах, мотокосах и так далее. Вот только из автомобильной индустрии они были давно вытеснены инжекторными системами впрыска, более продвинутыми и совершенными.
Немного истории
Ранние разработки на заре эпохи двигателестроения использовали в качестве горючего светильный газ. Карбюратор таким двигателям на раннем этапе был попросту не нужен. Светильный газ поступал в цилиндры благодаря разрежению, которое образовывалось в процессе работы двигателя. Главной проблемой такого горючего являлась его высокая стоимость и ряд сложностей в процессе использования.
Вторая половина XIX века стала тем периодом, когда изобретатели, инженеры и механики во всем мире старались заменить дорогой светильный газ более экономичным, дешевым и доступным видом горючего для двигателя внутреннего сгорания. Лучшим решением стало использование привычного для нас сегодня жидкого топлива. Стоит учесть, что такое топливо не может воспламениться без участия воздуха.
Для приготовления смеси из воздуха и топлива потребовалось дополнительное устройство. Мало того, но смешивать воздух с горючим необходимо было еще и в нужных пропорциях. Для решения этой задачи изобрели первый карбюратор. Устройство увидело свет в 1876 году. Создателем ранней модели карбюратора стал итальянский изобретатель Луиджи Де Христофорис. По своей конструкции и принципу работы первый карбюратор имел ряд существенных отличий от более современных аналогов.
Для получения качественной топливно-воздушной смеси горючее в первом устройстве нагревалось, а его пары смешивались с воздухом. По ряду причин этот способ образования рабочей смеси не получил широкого распространения. Разработки в данной области продолжились, а уже через год талантливые инженеры Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах создали конструкцию двигателя внутреннего сгорания, который имел карбюратор, работающий по принципу распыления топлива. Это устройство легло в основу для всех последующих разработок.
Что такое карбюратор
Карбюратором называют важнейший узел среди всех систем автомобиля. Он относится к устройству двигателя внутреннего сгорания и предназначен для образования топливовоздушной смеси. Карбюрация (то есть создание) смеси осуществляется путём смешения жидкого горючего и воздуха, при этом важное значение имеет пропорциональность частей.
Сегодня карбюраторы используются на самых разных двигателях для обеспечения работы разнообразных технических устройств. Первые типы карбюраторов (барботажные) ныне уже не используются, так как их вытеснили более производительные мембранно-игольчатые и поплавковые.
Мембранно-игольчатый карбюратор состоит из камер, которые разделены специальными мембранами. Между собой мембраны довольно жёстко фиксируются штоком, один из концов которого представляет собой иголку. Игла во время работы карбюратора движется вверх-вниз и то открывает клапан подачи горючего, то закрывает его. Это самый простой на сегодняшний день тип карбюраторных механизмов, который используют на газонокосилках, самолётах и некоторых видах грузовых автомобилей (например, на ЗИЛ-138).
Поплавковый карбюратор представлен сегодня в нескольких модификациях, однако все они имеют схожий принцип работы. В качестве основного элемента такого устройства выступает поплавок и поплавковая камера. Именно камера отвечает за своевременную подачу горючего и воздуха, в ней формируется топливовоздушная смесь и подаётся в камеру сгорания. Поплавковый карбюратор гарантирует бесперебойную работу мотора и обеспечивают хорошую динамику и тягу. Поэтому такой карбюраторный вид устройств получил в современном автомобилестроении особенную популярность.
КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ КАРБЮРАТОРА
Карбюратор поплавкового типа представляет собой единый узел, включенный в систему питания. За время использования такой системы на автомобилях было разработано большое количество карбюраторов, имеющие разные особенности по конструкции, но все они функционируют используя один принцип.
Простейший поплавковый карбюратор состоит из двух камер:
- поплавковой;
- и смесительной.
В задачу первой входит дозирование топлива и поддержание его на определенном уровне. Благодаря этой камере обеспечивается стабильная подача бензина при разных условиях работы мотора.
Конструктивно она очень проста. Внутри узла имеется полость с помещенным в нее поплавком, связанным с клапаном игольчатого типа, который размещен в канале подачи бензина от бензонасоса. По мере расхода топлива поплавок опускается, а с ним и клапан, в результате канал открывается и бензин закачивается в полость. При закачке необходимого уровня поплавок вместе клапаном поднимается вверх и полностью перекрывает канал.
Вторая камера обеспечивает смешивание топлива в проходящий воздушный поток. Для этого в ней установлен диффузор – специально суженый участок камеры. Благодаря этому диффузору, воздух, проходящий через него, значительно ускоряется.
Две эти камеры соединены между собой распылителем. Та его сторона которая установлена в поплавковой камере дополнительно оснащена жиклером – специальной вставкой со сквозным отверстием определенного диаметра. Его задача – обеспечивать подачу строго определенного количества бензина. Второй конец распылителя выведен в диффузор.
Работает все так: на такте впуска в цилиндре поршень движется вниз, создавая разрежения. Из-за этого происходит всасывание воздуха через воздухозаборник с установленным в него фильтром. Этот заборник располагается на карбюраторе, поэтому поток проходит через смесительную камеру.
Движение воздуха при ускорении в диффузоре, обеспечивает образование разрежения в распылительной трубке, из-за чего топливо начинает из него вытекать и подмешиваться в проходящий поток.
Регулировка подаваемой смеси в цилиндры обеспечивается дроссельной заслонкой, которая установлена за диффузором. Путем перекрывания канала, по которому движется топливовоздушная смесь, регулируется скорость движения воздуха. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на акселератор.
Устройство карбюратора подразумевает еще одну заслонку – воздушную. Если дросселем регулируется подаваемое количество уже готовой смеси, то вторая заслонка перекрывает подачу воздуха. А поскольку в цилиндрах разрежение при работающем моторе все же создается, то смесь получается обогащенной, которая характеризуется повышенным содержанием топлива.
Роль дроссельной заслонки в работе карбюратора
Количество топливной смеси, которое поступает в цилиндры, зависти от положения дроссельной заслонки, которая, в свою очередь, связана с педалью газа.
Кроме того, в салоне некоторых карбюраторных автомобилей на приборной панели есть специальный рычаг, которым также можно управлять заслонкой. Обычно его называют «подсос», хотя технически это «устройство холодного пуска». Вытягивая его ручку на себя, водитель прикрывает воздушную заслонку, ограничивая доступ воздуха и увеличивая разрежение в смесительной камере карбюратора. В результате бензин из поплавковой камеры высасывается более интенсивно и при недостатке воздуха готовит для мотора обогащенную горючую смесь, которая и необходима для пуска холодного двигателя.
Для того чтобы двигатель работал на холостом ходу, в карбюраторе есть специальные дополнительные калиброванные воздушные жиклеры, через которые строго определенное количество воздуха попадает под дроссельную заслонку и смешивается с топливом, даже если убрать ногу с педали газа.
Достоинства и недостатки карбюратора
Основное достоинство карбюратора заключается в его ремонтопригодности. К этому устройству можно приобрести ремкомплект, который можно заменить, в случае необходимости, даже на улице. Однако это достоинство давно уже утратило практический смысл: развитие компьютерной диагностики сделало ремонт инжектора, практически равноценным по простоте занятием. Программу диагностики можно установить даже на iPhone, и успешно считывать ошибки при помощи кабеля-переходника.
Недостатки карбюратора связаны с тем, что он представляет собой достаточно тонкое и сложное механическое устройство. Его необходимо время от времени регулировать, чистить и беречь от засоров. Кроме того, его работа зависит от погодных условий: зимой в нем может замерзнуть конденсат, летом он перегревается, и топливо начинает интенсивно испаряться. В общем и целом можно сказать, что это устройство морально устарело.
Сравнение моновпрыска и карбюраторной системы
Моновпрыском называется одна из разновидностей электронной системы впрыска топлива в двигатель. Можно сказать, что моновпрысковые системы являются своего рода переходной моделью от карбюратора к инжектору.
Впервые моновпрыск был разработан и установлен для самолётов как более современная модификация карбюраторного агрегата, которая исключала «провалы» в подачи топлива во время исполнения фигур в воздухе.
Существенной разницей между моновпрыском и карбюраторной системой можно считать наличие у моновпрыскового устройства компьютерного блока контроля подачи и расхода горючего, а также бензинового насоса и одной форсунки, работающей от электричества. Тип работу моновпрыска аналогичен карбюратору, только с использованием более современных компонентов.
Главным достоинством системы моновпрыска является бесперебойная работа мотора, так как в агрегате постоянно поддерживается минимальное давление в 1 бар. То есть транспортные средства с моновпрыском могут бесперебойной работать при резком обгоне или торможении, когда как карбюраторные механизмы не всегда могут гарантировать стабильность мотора в этих режимах.
К тому же моновпрыск гарантирует повышение мощности силового агрегата засчёт отсутствия провалов в питании.
Однако карбюраторы и по сей день считаются более экономичными устройствами, так как впрыск топлива осуществляется не в одной точке, а по всей камере, что позволяет использовать весь поступающий объём горючего. По этой причине двигатели с карбюраторами легче заводятся в зимнее время.
Таким образом, карбюраторные устройства обладают хорошими характеристиками в плане экономного потребления горючего и возможности запуска в любых климатических условиях. Моновпрыск обеспечивает более стабильную работу мотора и высокие качества мощности автомобиля.
РЕГУЛИРОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ КАРБЮРАТОРА
При своей сложной конструкции регулировок у карбюратора не так уж и много, и касаются они только системы холостого хода и уровня топлива в камере с поплавком.
Чтобы установить стабильную работу мотора на ХХ, имеются два специальных винта – количества (воздушный) и качества (топливный). Первый представляет собой упорный элемент, которым регулируется степень открытия дросселя для поступления через зазор между ним и стенкой воздуха для создания смеси.
Второй винт – игольчатый, установлен в канал, по которому эмульсия попадает в задроссельный канал. Путем вкручивания и выкручивания изменяется сечение этого канала, и как следствие – количества подаваемой эмульсии.
Недостатком карбюратора является то, что у него имеется большое количество каналов и жиклеров небольшого сечения. Поэтому в процессе эксплуатации загрязняющие элементы, попадающие вместе с воздухом и бензином, оседают в них и закупоривают каналы и жиклеры.
Поэтому важно периодически проводить чистку узла. Сделать это можно вручную, с полной разборкой узла, промывкой и продувкой каналов.
Но последнее время появились специальные чистящие средства. Такие очистители представляют собой особую смесь, которая попадая в каналы обеспечивает отслоение и растворение отложение и смол в каналах, после чего они попадают в цилиндры вместе с топливом и сгорают. Но стоит отметить, что таким средством удается удалить только небольшие засорения. В случае большого количества отложений удалить их можно только вручную.
Карбюраторный двигатель описание,проблемы и решения,фото,видео,плохой холостой ход.
Через карбюратор в цилиндры подаётся смесь воздуха с горючим. Отсюда можно заключить, что карбюратор расположен между бензонасосом и блоком цилиндров. Где именно - зависит от марки автомобиля. Например, в ВАЗ-2106 карбюратор находится под воздушным фильтром справа от блока цилиндров, если смотреть по ходу движения автомобиля. В более новых моделях, как правило, вместо карбюратора используют инжектор.
Где находится карбюратор в моторе
Двигатель внутреннего сгорания получает энергию при сжигании строго отмеренных доз топлива в цилиндрах. В четырёхтактном двигателе в четырёх цилиндрах по очереди происходит воспламенение горючего. Для горения необходим кислород, поэтому в цилиндры поступает не чистое горючее, а его смесь с воздухом, которая образуется в карбюраторе.
В блоке цилиндров воспламенение каждой порции смеси должно происходить через равные промежутки времени, причём в тот момент, когда поршень в цилиндрах находится в своём нижнем положении. Если эти условия не соблюдаются:
- мощность мотора падает,
- двигатель начинает работать неровно,
- машина глохнет или ревёт,
- увеличивается количество углекислого газа в выхлопе.
Момент воспламенения смеси зависит от соотношения горючего и воздуха в цилиндре, которое образуется в карбюраторе. Регулировкой карбюратора добиваются нужного соотношения экспериментальным путём. Конечно, карбюратор регулируют ещё на заводе, но время воспламенения зависит ещё и от состояния атмосферы: температуры, влажности, высоты над уровнем моря. Поэтому время от времени регулировкой приходится заниматься всем, для чего необходимо понимать принцип работы карбюратора.
Как работает карбюратор
Поток воздуха в карбюратор поступает через воздушный фильтр, количество воздуха регулируется педалью газа. Каждый раз, когда вы нажимаете на газ, в карбюратор попадает больше воздуха.
Топливо в карбюратор поступает через одно, два или, максимум, три специальных гнезда. Каждое гнездо отвечает за свою мощность: малые обороты (холостой ход), большие обороты и, в редких случаях, средние.
В гнёзда вставлены иглы, имеющие вид маленьких винтиков с заострёнными концами. Иглы вставляются в гнёзда неплотно: между стенками гнезда и иглой есть зазор, через который и поступает в карбюратор топливо. Чем дальше в гнездо вставлена игла, тем меньше остаётся зазор и меньше топлива поступает внутрь. Регулировка карбюратора заключается в подборе правильного зазора на соответствующих оборотах.
Внутри кожуха карбюратора находится игла высоких оборотов. Она регулирует поступление воздуха на всех оборотах, от неё зависит общая производительность двигателя, хотя в основном от её положения зависит топливная смесь для высоких оборотов.
Дальше в дело вступает игла низких оборотов или холостого хода. Её обычно располагают внутри карбюратора, и она регулирует количество топлива, поступающего после первой иглы. Без неё на низких оборотах топлива в смеси будет слишком много. При повышении оборотов игла вынимается из гнезда, и в цилиндры поступает столько топлива, сколько отмерила первая игла.
Карбюратор
Карбюра́тор - узел системы питания ДВС Отто, предназначенный для создания горючей смеси оптимального состава путём смешивания (карбюрации, фр. carburation ) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя. Имеет широчайшее применение на разных двигателях, обеспечивающих работу самых разнообразных устройств. На автомобилях с 80-х годов ХХ в. карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными .
Основы устройства
Карбюраторы вообще подразделяются на барботажные, ушедшие ныне в небытие, мембранно-игольчатые и поплавковые, составляющие подавляющее большинство всех карбюраторов.
Барботажный карбюратор представляет собой бензобак, в котором на некотором расстоянии от поверхности топлива имеется глухая доска и два широких патрубка - подающий воздух из атмосферы и отбирающий смесь в двигатель. Воздух проходил под доской над поверхностью топлива и, насыщаясь его парами, образовывал горючую смесь. При всей примитивности и «несерьёзности» этот карбюратор - единственный, обеспечивавший смесь с воздухом именно паровой фракции топлива. Дроссельная заслонка стояла на двигателе отдельно. Барботажный карбюратор делал двигатель очень требовательным к фракционному составу топлива, так как испаряемость его должна была занимать весьма узкий температурный диапазон, вся конструкция была взрывоопасной, громоздкой, тяжёлой в регулировании. Топливо-воздушная смесь в длинном тракте частично конденсировалась, этот процесс зависел чаще от погоды.
Мембранно-игольчатый карбюратор уже представляет собой отдельный законченный узел и, как следует из названия, состоит из нескольких камер, разделённых мембранами, жёстко связанными между собою штоком, который заканчивается иглой, запирающей седло клапана подачи топлива. Камеры соединяются каналами с разными участками смесительной камеры и с топливным каналом. Вариант - связь между мембранами и клапаном неравноплечими рычагами. Характеристики таких карбюраторов определялись тарированными пружинами, на которые опирались мембраны и/или рычаги. Система рассчитана так, чтобы соотношение вакуума, давления топлива и скорости смеси обеспечивали должное соотношение топлива и воздуха. Неоценимое достоинство такого карбюратора - наряду с простотой - способность работать буквально в любом положении по отношению к силе тяжести. Недостатки - относительная сложность регулировки, некоторая нестабильность характеристики (пружины!), чувствительность к ускорениям, перпендикулярным мембранам, неширокий диапазон количества смеси на выходе, меддленные переходы между установившимися режимами. Такие карбюраторы используются на двигателях, по условиям работы не имеющих определённого пространственного положения (двигатели бензорезов, газонокосилок, поршневых самолётов, например, карбюраторы АК-82БП стояли на ЛА-5), или просто на дешёвых конструкциях. Именно такой карбюратор стои́т как вспомогательный на газобалонном автомобиле ЗИЛ-138.
Наконец, поплавковый карбюратор, необозримо многоликий и разнообразный в своих многочисленных модификациях, составляет подавляющее большинство современных карбюраторов и состоит из поплавковой камеры, обеспечивающей стабильный приток топлива, смесительной камеры, фактически представляющей трубку Вентури и многочисленных дозирующих систем, состоящих из топливных и воздушных каналов, дозирующих элементов - жиклёров, клапанов и актюаторов. Поплавковые карбюраторы при прочих равных условиях обеспечивают самые стабильные параметры смеси на выходе и обладают самыми высокими эксплуатационными качествами. Поэтому они и получили столь широкое распространение.
Все дальнейшие материалы данной статьи посвящены именно поплавковым карбюраторам.
Принцип работы поплавкового карбюратора с постоянным сечением диффузора
Схема простейшего карбюратора с падающим потоком
Простейший карбюратор состоит из двух функциональных элементов: поплавковой камеры (10) и смесительной камеры (8).
Топливо по трубке (1) поступает в поплавковую камеру (10), в которой плавает поплавок (3), на который опирается запорная игла (2) поплавкового клапана. При расходовании топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается, игла открывает подачу топлива, при достижении заданного уровня клапан закрывается. Таким образом, поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень топлива.
Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр (9) в распылитель (7). Количество топлива, подающегося из распылителя (7), по закону Бернулли зависит при прочих равных условиях от проходного сечения жиклёра и степени вакуума в диффузоре, а также от сечения диффузора. Соотношение сечений диффузора и главного топливного жиклёра является одним из основополагающих параметров карбюратора.
При впуске давление в цилиндрах двигателя понижается. Наружный воздух засасывается в цилиндр, проходя через смесительную камеру (8) карбюратора, в которой находится диффузор (трубка Вентури) (6), и впускной трубопровод, распределяющий готовую смесь по цилиндрам. Распылитель помещается в самой узкой части диффузора, где по закону Бернулли скорость потока увеличивается, а давление уменьшается.
Благодаря отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление. В практически выпускаемых карбюраторах, работающих с воздушными фильтрами, вместо этого отверстия используется балансировочный канал поплавковой камеры , ведущий не в атмосферу, а в полость воздушного фильтра или в верхнюю часть смесительной камеры. В этом случае дросселирующее влияние фильтра сказывается равномерно на всей газодинамике карбюратора, который становится балансированным . Под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, дробится в струе воздуха, распыляется, частично испаряясь и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. В реальных карбюраторах используется построение топливоподающей системы, при котором в распылитель подаётся не гомогенное жидкое топливо, а эмульсия из топлива и воздуха. Такие карбюраторы называют эмульсионными . Как правило, вместо одиночного диффузора используется двойной. Дополнительный диффузор имеет небольшие размеры и расположен в главном диффузоре концентрически. Через него проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное распыление. Количество смеси, поступающей в цилиндры, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой (5), у многих карбюраторов, особенно горизонтальных, вместо поворотной заслонки используется шибер - золотник.
Природным пороком карбюратора с постоянным сечением диффузора является противоречие между необходимостью, с одной стороны, увеличивать проходное сечение диффузора для снижения газодинамических потерь на входе в двигатель, и, с другой стороны, необходимостью уменьшать проходное сечение диффузора для обеспечения качества распыления топлива с его последующим испарением. Этот парадокс технически обойден в карбюраторах с постоянным разрежением (Stromberg, SU, Micuni) и с переменным сечением диффузора. Отчасти эту проблему решает введение дополнительной смесительной камеры с последовательным открытием дросселей, тогда суммарное сечение диффузоров оказывается ступенчато изменяемым. В послевоенные годы в СССР широко использовались карбюраторы с двухступенчатым регулированием воздуха с параллельным дополнительным диффузором в одной смесительной камере - семейство К-22.
Основные дозирующие системы
Двигатель в процессе эксплуатации работает в разных режимах, требующих смеси разного состава, часто с резким изменением содержания паров топлива. Для приготовления смеси состава, оптимального при любом режиме работы двигателя, карбюратор с постоянным сечением распылителя имеет разнообразные дозирующие устройства. Они вступают или выключаются из работы в разное время или работают одновременно, обеспечивая наиболее выгодный (в отношении получения наибольшей мощности и экономичности) состав смеси на всех режимах двигателя.
- Главная дозирующая система с компенсацией состава смеси (ГДС);
- Система холостого хода (СХХ) с переходной системой и система вентиляции картера - помимо обеспечения работы на режимах с невысоким вакуумом, которого недостаточно для включения в работу ГДС, на всех остальных режимах обеспечивает компенсацию состава смеси в ГДС.
Часто, для обеспечения высоких экологических параметров и для обеспечения равномерности состава смеси по цилиндрам, выполняется с дополнительными смесительными устройствами, фактически представляющими собой карбюратор в карбюраторе, работоспособный при малых расходах воздуха (например, АСХХ «Каскад»).
- Экономайзеры и эконостаты, обогащающие смесь при высоких уровнях вакуума, то есть при нагрузках, близких к максимальным. Экономайзеры имеют принудительное управление, пневматическое или механическое. Эконостаты, по сути дела, просто трубки определённого сечения, иногда с эмульсионными каналами (ДААЗ), выведенные в пространство смесительной камеры выше диффузора, то есть в зону, где вакуум появляется при максимальных нагрузках.
- Система рециркуляции отработанных газов. Обеспечивает замещение части воздуха выхлопными газами на режимах торможения двигателем. Способствует снижению уровня окислов азота (NО) и оксида углерода (CO) в выхлопе.
- Насос-ускоритель. Необходим для обеспечения обогащения смеси при резком открытии дросселя, когда из-за инерционности топлива в каналах оно не успевает обогатить смесь. Бывают поршневые и диафрагменные, устанавливаемые на все карбюраторы с начала 70-х годов ХХ века. Поршневые ускорители имеют менее стабильные параметры и не позволяют изменять интенсивность впрыска в зависимости от угла поворота дросселя.
- Пусковое устройство. Представляет собой заслонку над смесительной камерой с системой управления. При её прикрытии существенно возрастает степень вакуума во всей смесительной камере, что приводит к резкому обогащению смеси, необходимому для холодного пуска. (Того же эффекта можно достичь, забывая вовремя менять картонный элемент в воздушном фильтре). Чтобы поток воздуха не перекрывался полностью, заслонка либо опирается на пружину и располагается эксцентрично, либо снабжается клапаном, обеспечивающим минимальное поступление воздуха. Для пуска и прогрева двигателя необходимо прикрыть воздушную заслонку и приоткрыть дроссельную. Воздушная заслонка может иметь механический, автоматический или полуавтоматический привод.
В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, называемой манеткой. Полуавтоматический привод воздушной заслонки распространён наиболее широко как простой и эффективный. Заслонка закрывается водителем вручную, а приоткрывается автоматически диафрагмой, работающей от возникающего при первых вспышках разрежения во впускном коллекторе. Это предотвращает переобогащение смеси и возможную остановку двигателя сразу после пуска. Такое пусковое устройство имеют все карбюраторы ДААЗа и К-151. Автоматический привод широко применяется за границей, а в практике отечественного автопрома распространения не получил ввиду существенной сложности, относительно низкой надёжности и недолговечности при характерных для климата большей части территории СССР/России больших перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывает биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения или электрическим нагревателем. По мере прогрева двигателя термоэлемент нагревается, открывая воздушную заслонку. На отечественных автомобилях такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ (в основном, экспортных). В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры.
Регулировки
Регулировка карбюратора обеспечивается на стадии проектирования и отработки экспериментальных образцов и обеспечивается, в основном, следующими конструктивными особенностями:
- тип главной дозирующей системы (ГДС), способ её компенсации, способ запитывания СХХ и переходной системы/систем;
- число, диаметр и расположение переходных отверстий;
- сечения малого диффузора, главного топливного жиклёра ГДС, главного воздушного жиклёра ГДС, форма эмульсионной трубки/трубок;
- соотношение геометрических параметров смесительных камер и характеристика открытия вторичной камеры;
- объём впрыска насоса-ускорителя, направление его струи;
- разрежение открытия пневматических экономайзеров или угол открытия механического экономайзера;
- конкретное место расположения сопла эконостата;
- уровень топлива в поплавковой камере - основополагающий параметр для правильной работы на холостом ходу и, что важнее, на переходном режиме. На работу в других режимах влияет намного меньше, чем принято считать. Задаётся конструктором так, чтобы при максимальном наклоне карбюратора в эксплуатации (езда в гору) топливо не вытекало из распылителей самостоятельно.
Доступные регулировки карбюратора в эксплуатации направлены на индивидуальную подгонку конкретного экземпляра карбюратора к конкретному двигателю и обеспечение его сезонной регулировки, а также на восстановление исходных технических параметров - уровня топлива, позиций заслонок, оборотов холостого хода. Последняя регулировка чрезвычайно важна, так как система холостого хода обеспечивает глубокую степень компенсации ГДС первичной камеры и, стало быть, задает её характеристику (а не только и не столько уровень холостых оборотов. Можно, слегка покрутив винты и изменив их позиции, прийти к тем же оборотам холостого хода и сделать карбюратор практически неработоспособным).
Органы регулировки СХХ первичной камеры:
- Винт токсичности - в эмульсионных карбюраторах и эмульсионных СХХ с двойной подачей воздуха обеспечивает качество первичной эмульсии СХХ, чаще за счёт изменения количества первичного воздуха. Обеспечивает стабильность переходного режима и компенсацию ГДС. В карбюраторах ДААЗ - 2101 - 2107 должен быть в норме отвёрнут от упора на ½ - ¼ оборота, на заводе зачеканивается заглушкой. На карбюраторах семейства "Солекс" роль винта токсичности играет упорный винт дроссельной заслонки вторичной камеры. После сборки карбюратора без стенда для регулировки расхода воздуха через закрытую заслонку должен быть отвернут на 2/3 - 3/4 оборота от начала подъёма заслонки.
- Винт качества - обеспечивает качество вторичной эмульсии, непосредственно поступающей в цилиндры на режимах холостого хода и переходном, как правило за счёт изменения количества эмульсии. Наряду с винтом токсичности задаёт степень компенсации ГДС.
- Винт количества - задаёт число оборотов холостого хода, выставляется при отрегулированном составе смеси, на параметры карбюратора в целом влияет несущественно. В АСХХ изменяет количество подаваемой смеси за счёт изменения сечение эмульсионного канала. При совмещенной СХХ, как в простейшем карбюраторе, изменяет позицию дроссельной заслонки первичной, иногда вторичной (системы со щелевым распылением) камеры, приоткрывая её.
Классификация
По наличию регулирования сечения распылителя
По способу регулирования сечения распылителя и, соответственно, разрежения у распылителя выделяют карбюраторы:
- С постоянным разрежением - SU, Stromberg в Европе и Keihin, Mikuni в Японии - при наличии, фактически, единственной дозирующей системы обеспечивают не только все потребности двигателей на всех режимах, но способны выдавать смесь с содержанием паровой фракции топлива не менее 90-97 % - параметр, практически недостижимый для других топливных систем, считая и любые впрысковые. Обеспечивается максимально высоким уровнем вакуума у распылителя при любом расходе воздуха.
- С постоянным сечением распылителя . К этому типу относятся ВСЕ серийно выпускаемые в СССР и России карбюраторы. Для обеспечения некоторой гибкости строятся карбюраторы с последовательным открытием смесительных камер или дополнительного диффузора (К-22).
- Промежуточное положение занимают горизонтальные карбюраторы с золотниковым дросселированием, часто применяемые на мотоциклах. В них количество подаваемой смеси регулируется вертикальным шибером/золотником, изменяющим проходное сечение диффузора. Одновременно специальная профилированная игла изменяет проходное сечение главного топливного жиклёра, что так же, как у карбюратора с постоянным разрежением, существенно упрощает конструкцию узла.
По направлению потока рабочей смеси
Гоночный горизонтальный карбюратор фирмы «Weber» (Италия)
По направлению потока рабочей смеси карбюраторы делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальный карбюратор, в котором поток смеси движется снизу вверх, называется карбюратором с восходящим потоком, сверху вниз - с нисходящим , или падающим потоком. При горизонтальном направлении потока - с горизонтальным потоком.
Наибольшее распространение в исторической перспективе получили карбюраторы с нисходящим и с горизонтальным потоком. Их основные преимущества состоят в улучшении наполнения цилиндров горючей смесью по сравнению с восходящим потоком, а также в доступности и удобстве обслуживания, так как расположен такой карбюратор сверху или сбоку.
По количеству камер
По количеству смесительных камер различают однокамерные и многокамерные карбюраторы, последние могут иметь камеры с параллельным открытием - такие карбюраторы называются ещё спаренными или спараллеленными, например, К-126, и с последовательным открытием камер, которые тоже могут быть спараллеленными, например, четырёхкамерные К-85, Solex 4A1 имеют две спараллеленные секции по две последовательно открываемые камеры; 4А1, вдобавок, имеет вторичные камеры с диффузорами постоянного разрежения(!). Существовали также особые трёхкамерные карбюраторы, например, типа К-156 на «Волге» ГАЗ-3102 с форкамерно-факельным зажиганием. Третья камера, параллельная основной первичной, служила для приготовления обогащённой смеси, подающейся в форкамеру. Сдвоенные карбюраторы часто ставят на двигатели с цилиндрами, далеко отстоящими друг от друга. Тогда каждая половина карбюратора снабжает «свои» цилиндры - К-84 и К-88, К-126 и К-135.
Четырёхкамерный карбюратор фирмы «Holley» (США)
На одном двигателе могут устанавливаться два и более карбюратора. Так, на оппозитных и многорядных двигателях, в которых возможно расслаивание смеси в больших коллекторах с длинными каналами, обеспечивающих большие газодинамические потери, используются как минимум два карбюратора (Альфа-Ромео, М-72, Днепр-МТ10). На спортивных автомобилях, на двигателях самолётов с большим числом цилиндров часто серийно устанавливались карбюраторы по числу цилиндров, работающие параллельно. В последнем случае следует указать на огромную пропускную способность, скажем, 24-х карбюраторов, разбросанных буквально по всему двигателю. Достичь таких параметров с одним карбюратором с «ветвистым» коллектором с каналами сложной формы в принципе невозможно. Часто так же - с целью обеспечить минимальное сопротивление всасыванию - комплектуются спортивные двигатели.
По типу вентиляции поплавковой камеры
Различают карбюраторы балансированные и небалансированные. В последнем случае воздух поступает в поплавковую камеру не из полости воздушного фильтра, а непосредственно из атмосферы, что упрощает и удешевляет конструкцию, в то же время делая её чувствительной к состоянию воздушного фильтра - по мере его загрязнения смесь становится всё более богатой.
Распространение
В настоящее время на автомобилях инжекторные системы подачи топлива в большинстве случаев заменили карбюраторы. Это связано с преимуществом инжектора, который может длительное время (сотни тысяч километров пробега) сохранять выхлоп автомобиля в рамках современных экологических требований и обеспечивать более точное, по сравнению с карбюратором, дозирование топлива на всех режимах двигателя. Однако гомогенность карбюраторной смеси для систем впрыска остаётся недостижимой. В то же время известно, что, если смесь в цилиндре содержит хотя бы 65 % топлива в паровой фракции, этого достаточно для нормального процесса сгорания. При увеличении капельной фракции неблагоприятно сдвигается граница детонации. Тем не менее, современные мотоциклы продолжают оснащаться карбюраторами; ввиду смягчения лицензионных требований всё чаще - постоянного разрежения, так как они не уступают системам впрыска по многим экологическим параметрам, будучи на порядок проще и дешевле.
Преимущества
Главными достоинствами карбюратора являются высокая гомогенность смеси, низкая стоимость и технологическая доступность при изготовлении, относительная простота в обслуживании и ремонте. Современный карбюратор требует довольно высокого уровня подготовки технического персонала. В то же время при создании целой армии относительно несложных двигателей для различных сервисных устройств карбюратор остаётся незаменимым.
Литература
Юрген Казердорф. Карбюраторы зарубежных автомобилей (Vergaser testen undeinstellem). - 2-е, испр. и доп. - М .: За рулем, 2000. - 192 с.
А. В. Дмитриевский, В. Ф. Каменев. Карбюраторы автомобильных двигателей. - М .: Машиностроение, 1990. - 223 с.
Росс Твег. Системы впрыска бензина. - М .: За рулем, 1999. - 144 с.
А. С. Хачиян, К. А. Морозов, В. Н. Луканин и соавт. Двигатели внутреннего сгорания. Учебник для ВУЗов. - 2. - М .: Высшая школа, 1985,с изменениями. - 311 с.
Ссылки
- Сборник-подборка по ремонту, обслуживанию карбюраторов
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Карбюратор" в других словарях:
карбюратор - а, м. carburateur m. 1. хим. Углеродистое вещество, применяемое при карбюрации. Уш. 1934. 2. техн. Прибор, посредством которого достигается карбюрация в двигателе внутреннего сгорания. Уш. 1934. При машине Ленуара имеется особый цилиндр… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
На автомобилях конца ХХ — начала ХХI веков на смену карбюраторам пришли инжекторные системы подачи топлива. Эти системы впрыска с микропроцессорным управлением способны в течении сотен тысяч километров пробега обеспечивать более точную, в сравнении с карбюратором, дозировку топлива во всех режимах работы мотора. А также сохранять параметры выхлопа двигателя в рамках актуальных экологических требований. Однако карбюраторы продолжают использоваться на мототехнике; различных вспомогательных, стационарных, генераторных, лодочных двигателях; на бензоинструменте (бензопила, газонокосилка и т.п.) Всё об устройстве, видах, принципе работы карбюраторов – в данной публикации.
Слово «карбюратор» имеет французское происхождение и произошло от слова carburation – смешивание. В этом и состоит предназначение данного ключевого узла системы питания двигателя внутреннего сгорания – в смешивании бензина с воздухом и подаче определённого количества данной смеси в рабочие полости цилиндров. Карбюратор – это механическое смешивающее и дозирующее устройство для ДВС. На смеси мельчайших капель горючего с воздухом, которую он образует и впрыскивает в цилиндры, и работает мотор.
Как только изобретатели второй половины XIX века начали пытаться оснастить технику двигателями, работающими на бензине и керосине, им пришлось учитывать, что воспламеняется это топливо только при участии воздуха. Более того, для эффективной работы двигателя надо ещё и смешать воздух с горючим в определённой пропорции.
Первый карбюратор изобрёл в 1876 году итальянец Луиджи Христофорис. В его устройстве топливо разогревалось, испарялось, и его пары смешивались с воздухом. Через год Даймлер и Майбах нашли более рациональное решение, применив принцип распыления топлива. Этот простой и эффективный принцип и лёг в основу всех последующих разработок.
Готлиб Даймлер на машине с личным шофёром.
До повсеместного распространения карбюраторов поплавкового типа применялось ещё два вида данных устройств: барботажные и мембранно-игольчатые карбюраторы.
Барботажные карбюраторы представляли собой бензобаки, внутри которых на небольшом расстоянии от поверхности топлива имелась глухая доска и два широких патрубка – один подаёт из атмосферы, и второй – отбирает топливно-воздушную смесь в двигатель. Воздух проходит под доской, над поверхностью горючего, насыщается его парами, и получается горючая смесь.
Это примитивная, но действенная конструкция. Дроссельная заслонка располагалась на моторе отдельно. Работа двигателя с барботажным карбюратором зависела от погоды на улице: степень испаряемости топлива изменялась, в зависимости от температуры окружающей среды. Часть топливно-воздушной смеси могла конденсироваться. Вся конструкция была довольно взрывоопасной и сложной в регулировании.
Мембранно-игольчатый карбюратор – это уже отдельное от бензобака законченное устройство. Оно состоит из нескольких камер, которые разделены мембранами и жёстко связаны между собой штоком.На этом штоке закреплена игла, запирающая седло клапана подачи топлива. Камеры соединены каналами со смесительной полостью, с одной стороны, и с топливным каналом – с другой.
Характеристики такого карбюратора определяются тарированными пружинами, на которые опираются мембраны. Это уже не примитивная, но достаточно простая конструкция, достоинством которой, кроме её простоты, является способность безотказно работать в любом положении и любых условиях. Такие карбюраторы стояли в первой половине ХХ века не только на автомобилях и мотоциклах, но и на самолётах с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.
Третий тип карбюраторов, который и стал в итоге основным во всём мировом автомобилестроении – это поплавковый карбюратор с жиклёрами. Поплавковый карбюратор, конструкция которого регулярно подвергалась усовершенствованиям, завоевал в итоге всеобщую популярность во всём мире. Он являлся очень универсальными устройством и мог быть установлен при помощи переходника на самые разнообразные модели автомобилей и мотоциклов.Его устройство и будет рассмотрено в следующих разделах этой публикации.
Последними этапами эволюции устройств карбюраторного впрыска стали поплавковые карбюраторы с электромагнитными клапанами, работающие под контролем электроники. В таких устройствах работало несколько электромагнитных клапанов, работу которых контролировало специальное устройство управления. К примеру,в японских карбюраторах «Хитачи» имелось пять электромагнитных клапанов, и заслонки управлялись электроникой.
Эти карбюраторы, последнего поколения данных устройств, ставились на автомобили «Ниссан» на рубеже 80-х и 90-х годов. Их сложность заключается в большом количестве вспомогательных устройств, отвечающих за стабилизацию работы карбюратора в различных режимах (резкий сброс газа, режим холостого хода в процессе простоя на автомобиле с автоматической КПП, выравнивание и стабилизацию оборотов мотора при запуске климатической установки, и т.п.). Соответственно, такой, «доведённый до совершенства» карбюратор был дополнен многочисленными вспомогательными устройствами: клапанами, биметаллическими пружинами, обогревателями и т.д.
Инжекторные системы впрыска были изобретены уже давно, но вначале они стоили дорого для массового автопроизводства. А вот появление и повсеместное внедрение в автоиндустрии доступных по цене микропроцессоров в итоге привело к тому, что необходимость в карбюраторе, даже в самом сложном, с электромагнитными клапанами и дополнительными устройствами, попросту исчезла. Все функции отдельных элементов карбюратора стал выполнять один-единственный электронный блок управления (ЭБУ), а в конструкции инжектора были найдены простые устройства исполнения.
Поплавковый карбюратор обеспечивает наиболее стабильные параметры топливно-воздушной смеси на выходе и обладает самыми высокими эксплуатационными качествами, по сравнению с предыдущими типами этих устройств. Кстати, ошибочным является утверждение о том, что инжектор однозначно экономичнее карбюратора. Хорошо настроенный поплавковый карбюратор обеспечивает схожие с инжектором показатели расхода горючего, однако, разумеется, он не настолько стабилен в работе.
Состоит поплавковый карбюратор из следующих основных элементов: поплавковая камера; поплавок; запорная игла поплавка, жиклёр; смесительная камера; распылитель; смесительная камера с диффузором – трубкой Вентури; дроссельная заслонка. В поплавковую камеру по специальной магистрали из бензобака подаётся топливо. Регулирование количества этого поданного бензина производится в камере при помощи двух взаимосвязанных элементов. Это поплавок и игла.
Принцип работы поплавкового карбюратора
Когда уровень горючего, по мере его расходования, в поплавковой камере снижается, то и поплавок опускается вместе с иглой. Эта опустившаяся игла открывает доступ для подачи в камеру следующей порции топлива. Когда же камера заполняется бензином на должный уровень, поплавок поднимается, а игла при этом одновременно перекрывает горючему доступ. Так этот поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень бензина в рабочей полости.
В поплавковой камере карбюратора имеется специальное балансировочное отверстие. Благодаря ему в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление. Практически во всех серийно выпускаемых карбюраторах, работающих с воздушными фильтрами, вместо роль данного отверстия выполняет балансировочный канал поплавковой камеры, который ведёт не в атмосферу, а в полость воздушного фильтра,либо в верхнюю часть смесительной камеры. При таком решении дросселирующее влияние фильтра отражается равномерно на всей газодинамике карбюратора, который становится балансированным.
Следующий ключевой элемент карбюратора – жиклёр – располагается внизу поплавковой камеры. Жиклёр работает в качестве калибратора, обеспечивая дозированную подачу топлива. Сквозь жиклёр горючее попадает в распылитель. Так происходит перемещение нужного количества горючего из поплавковой камеры в смесительную камеру. В смесительной камере происходит процесс приготовления рабочей топливно-воздушной смеси.
В смесительной камере расположены диффузор – трубка Вентури и впускной трубопровод, который распределит приготовленную топливную смесь по цилиндрам. Распылитель находится в самой узкой части диффузора, где скорость потока достигает максимума, а давление уменьшается до минимума. Под воздействием разности давлений бензин выбрасывается из распылителя, дробится и распыляется в струе воздуха, и, при перемешивании с ним, образует горючую топливно-воздушную смесь.
В последующем вместо одиночного диффузора в карбюраторах был использован двойной. Этот дополнительный диффузор имеет малые размеры и располагается концентрически в главном диффузоре. Вместо жидкого топлива в карбюраторах современной конструкции в распылитель подаётся не гомогенное жидкое топливо, а эмульсия из бензина и воздуха. При такой конструкции достигается более качественное распыление горючего.
Количество топливно-воздушной смеси, которая поступает для сгорания в цилиндры двигателя, регулируется дроссельной заслонкой.У горизонтальный карбюраторов вместо поворотной заслонки применён шибер – золотник.
Одним из важнейших факторов эффективной работы карбюратора является уровень топлива в поплавковой камере. От правильного уровня горючего зависит устойчивая работа двигателя на холостом ходу и на малых оборотах. Поскольку регулировка системы холостого хода фактически определяет правильную компенсацию состава ГДС, то от стабильности уровня топлива косвенно зависит работа и на всех прочих режимах.
Значение уровня бензина в камере заложена таким образом, чтобы при любых отклонениях устройства от вертикального положения не происходило бы самопроизвольного изливания горючего из распылителей в смесительную камеру. Для дополнительной компенсации приливно-отливных явлений, в более совершенных карбюраторах были предусмотрены дополнительные экономайзеры, а также спараллеленные поплавковые камеры, выполненные по бокам карбюратора и соединённые между собой поперечным каналом или специальной сообщающейся полостью. Поплавки в разных карбюраторах делали спаянными из штампованных латунных половинок, либо изготовленными из пластмассы.
Смесительная камера обеспечивает смешивание мельчайших капель бензина, этого «тумана», в проходящий воздушный поток. Эту функцию выполняет диффузор – специально суженый участок камеры. Благодаря данному диффузору воздух, проходящий сквозь него, значительно ускоряется.Движение воздуха при ускорении в диффузоре обеспечивает образование разрежения в распылительной трубке. Из-за этого бензин постоянно добавляется и подмешивается в проходящий поток.
Двигатель в ходе эксплуатации работает в различных режимах. Поэтому и топливно-воздушные смеси требуются разного состава, в том числе и с резким изменением содержания фракций бензиновых паров. Для приготовления смеси разных концентраций, оптимальных при разном режиме работы мотора, «продвинутые» карбюраторы снабжены дозирующими устройствами. Они вступают в работу, либо отключаются в разное время, либо работают одновременно, обеспечивая наиболее оптимальный для получения наилучшего сочетания мощности и экономичности состав смеси на всех режимах двигателя. Эти дозирующие системы основаны на пневматической компенсации состава топливно-воздушной смеси.
Экономайзеры и эконостаты являются дополнительными параллельными системами подачи топлива в смесительную камеру. Они обогащают топливно-воздушную смесь только при высоких уровнях вакуума (т.е. при близких к максимальным нагрузках), когда экономично сформированная смесь не может обеспечить потребностей двигателя. Экономайзеры снабжены принудительным управлением, пневматического или механического вида.
Эконостаты представляют собою просто трубки определённого сечения, в некоторых случаях – с эмульсионными каналами, выведенные в пространство смесительной камеры выше диффузора – в зону появления вакуума при максимальных нагрузках.
Система холостого хода
Система холостого хода, которой снабжались карбюраторы последних поколений, призвана обеспечивать устойчивую работу мотора на малых оборотах, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. Это отдельные каналы, по которым воздух и бензин подаются под дроссельную заслонку. Смесительная камера в этом случае вовсе не задействуется, так как система холостого хода подаёт необходимое количество топливно-воздушной смеси во впускной коллектор в обход её.
Не насыщенность, а просто количество рабочей топливно-воздушной смеси, которое поступает в цилиндры двигателя, зависит от положения дроссельной заслонки. Эта заслонка напрямую связана с педалью газа в кабине. Знатокам старой ВАЗовской «классики» знакомо также ещё одно устройство для управления дроссельной заслонкой. Это «подсос» для холодного запуска мотора – рычаг механического «подсоса» топлива, в нижней части приборной панели. Если вытянуть «подсос» на себя, то заслонка прикрывается.
Тем самым ограничивается доступ воздуха и увеличивается уровень разрежения в смесительной камере карбюратора. Бензин из поплавковой камеры при повышенном разрежении вытягивается в смесительную камеру гораздо интенсивнее, а недостаточное количество поступившего воздуха делает возможным приготовление для мотора обогащенной рабочей смеси, более подходящей для запуска холодного двигателя.
Карбюраторы классифицируют:
- По направлению потока топливно-воздушной смеси – на вертикальные и горизонтальные.
- По способу регулировки сечения распылителя и образования разрежения – с постоянным разрежением (наиболее новые и прогрессивные карбюраторы европейского и японского производства); с постоянным сечением распылителя – все серийные карбюраторы до последних поколений этих устройств, в том числе и все массово выпускаемые в СССР; с золотниковым дросселированием – по большей части, горизонтальные карбюраторы для мотоциклов, в которых вместо дроссельной заслонки количество подаваемой смеси регулирует шибер-золотник.
- По количеству смесительных камер – на однокамерные и многокамерные. «Сдвоенные» карбюраторы есть смысл использовать, например, на моторах, где цилиндры достаточно далеко расположены друг от друга. Тогда каждая половина впрыскивает топливно-воздушную смесь только в «свои» цилиндры. Кроме «спараллеленных» двух- и четырёхкамерных карбюраторов, существовали также серийные трёхкамерные карбюраторы (например, «К-156» для 3102-й «Волги»). Параллельно работающими здесь были 1-я и 3-я смесительные камеры, они подавали смесь в 2-ю – «форкамеру».
К достоинствам карбюраторов следует отнести высокую гомогенность смеси на выходе; низкую стоимость и технологическую доступность при производстве;сравнительную простоту при обслуживании и ремонте, ремонтопригодность без необходимости специального оборудования. В отличие от инжектора, который требует электрического питания, работа карбюратора происходит исключительно за счёт энергии потока воздуха, всасываемого двигателем.
Эти плюсы относятся, разумеется, только к «классическим» карбюраторам. Устройства последнего поколения были уже очень сложными узлами с элементами электроники. Их производство требовало очень большой точности, а настройка – высокой технической подготовки и использования специального оборудования (пневмогидравлического стенда).
Карбюратор выносливее и эффективнее инжектора, если речь идёт об особо тяжёлых или даже экстремальных условиях работы. Он менее чувствителен к качеству топлива. Однако карбюратор более зависит от погодных условий и способен, в отличие от инжектора, преподнести неприятный сюрприз в условиях низких температур. В морозы в корпусе карбюратора может скопиться и замёрзнуть конденсат. А в сильную жару он перегревается, что приводит к интенсивному испарению топлива и падению мощности двигателя.
Основной же причиной вытеснения карбюратора из автомобильной системы питания стала невозможность обеспечить топливно-воздушную смесь индивидуального состава для каждой из вспышек. А инжекторная система с распределённым впрыском действует именно таким образом, стабильно обеспечивая экономичность и экологичность работы двигателя.
Жидкое топливо в бензиновых двигателях не может обеспечить работу поршневой группы. Для создания крутящего момента на коленчатом валу необходима серия циклических микровзрывов в цилиндрах, в то время, как жидкий бензин просто горит. Когда топливо смешивается с воздухом (содержащим большое количество кислорода), создается смесь, способная образовывать вспышку, обладающую большой кинетической энергией.
Автомобильные карбюраторы – история развития
На заре двигателестроения применение газа стало невыгодным. Возникла необходимость создания устройства, которое могло с высокой степенью надежности и безопасности обеспечить формирование из бензина и воздуха качественной смеси. Принцип работы карбюратора первой серии основывался на испарении паров топлива. Камера нагревалась от внешнего источника тепла, бензиновые пары смешивались с воздухом за счет конвекции.
Характеристики такого карбюратора не позволяли развивать большую мощность, поэтому эта конструкция не прижилась в моторостроении. Для первых экземпляров автомобилей было достаточно того, что они просто ехали, в дальнейшем потребности клиентов росли, стал развиваться автоспорт. Возникла необходимость создать карбюратор, не имеющий ограничений по мощности мотора.
Следующее поколение, изобретенное немецкими инженерами Даймлером и Майбахом, работало по принципу распыления топлива. Размеры агрегата уменьшились (не было необходимости встраивать объемную испарительную камеру с емкостью для нагрева), а производительность, напротив, выросла в разы. Фактически был создан вакуумный карбюратор, конструкция которого используется в современных моделях. Главный технический прорыв – переход топлива в газообразное состояние происходил принудительно, что давало простор для экспериментов с производительностью. Разумеется, устройство карбюратора Даймлера – Майбаха было не похоже на современные конструкции высокопроизводительных вакуумных моделей со специальным ресивером и контролем за разряжением воздуха.
Однако принцип работы был таким же, как на любом современном образце.
Устройство карбюратора (типовое описание для всех модификаций)
На схеме изображено взаимное расположение основных узлов:
- Трубка подачи бензина от топливного насоса;
- Поплавок с игольчатым клапаном, перекрывающим топливопровод;
- Жиклер приема топлива из поплавковой камеры;
- Форсунка распылителя жидкого топлива;
- Камера смесителя, в которой образовывается топливная смесь;
- Воздушная заслонка, регулирующая объем входящего потока чистого воздуха из фильтра ;
- Диффузор, формирующий направление потока воздуха;
- Заслонка дросселя, регулирующая подачу смеси во впускной тракт двигателя.
Как работает карбюратор?
Рассмотрим работу каждого узла.
- Бензин под небольшим давлением (не путать с высокопроизводительными форсунками инжекторных систем) поступает в поплавковую камеру. Важно поддерживать уровень топлива в карбюраторе, не превышающий расположение жиклера. Иначе в смесительной камере не будет происходить аэрозольное распыление. Для каждой модели установлен верхний предел заполнения камеры, за которым механически «следит» поплавок с игольчатым клапаном. Такая конструкция выбрана потому, что небольшим усилием можно удерживать давление входящего топливопровода. При достижении предела – клапан запирает входное отверстие, при падении уровня – заполняет камеру бензином;
- Недостаток конструкции (к сожалению, безальтернативной) – высокая зависимость от загрязнения. Игольчатый клапан может «зависнуть» в закрытом состоянии, и работа мотора будет остановлена;
- Далее бензин поступает в жиклер. Диаметр этого элемента строго регламентирован, не допускаются отклонения даже в сотые доли миллиметра. В противном случае, на входе в смесительную камеру не будет происходить аэрозольное распыление, и топливовоздушная смесь не сформируется, а на жидком бензине, как уже говорилось, ДВС не работает;
- Из диффузора выходит аэрозоль из мельчайших капелек бензина, готовая для смешивания с воздухом;
- Камера смесителя (фактически – корпус карбюратора) предназначена для формирования газообразной смеси, состоящей из паров бензина и кислорода, содержащегося в воздухе. Бензин, равно как и воздух, попадает в камеру не под напором, а наоборот, за счет разряжения. При движении цилиндра вниз, возникает разница в давлении, своеобразный вакуум. За счет специально рассчитанной формы корпуса, потоки топлива и воздуха смешиваются равномерно, образуя качественную смесь;
- Заслонки (дроссельная и воздушная) управляемые педалью газа, дозируют интенсивность потока воздуха и скорость всасывания топлива из жиклера. Мотор работает интенсивнее, скорость вращения коленвала меняется вместе с мощностью и крутящим моментом.
Все системы карбюратора должны работать слаженно: если один из каналов (жиклеров) будет засорен, или неверно настроить положение заслонок, формирование смеси будет нарушено. Возрастет расход бензина, потеряется мощность, силовой агрегат будет работать неустойчиво, поэтому все узлы должны быть чистыми, их размер соответствовать заводским расчетам, произведена настройка регулировочных параметров. На карбюраторе есть ряд подстроечных винтов, правильные технические характеристики устанавливаются с их помощью. На иллюстрации показан пример карбюратора «Озон».
Хорошо настроенный карбюратор «выжимает» из мотора максимум возможностей при наименьших затратах на топливо. Разные модели карбюраторов могут иметь свои способы регулировки, но общий принцип единый.
У каждого карбюратора есть инструкция по выставлению параметров. Регулировка может производиться самостоятельно, или на профильном сервисе. При смене условий эксплуатации (количество кислорода в воздухе, регулярная нагрузка на автомобиль, включение кондиционера в летний период и пр.), следует произвести повторную настройку.
Чем отличаются карбюратор классической конструкции и устройство с электронным управлением?
Выше по тексту были описаны принципы работы механического карбюратора. Все настройки устанавливаются с помощью винтов, и не могут быть изменены динамически, в ходе работы. Схема карбюратора постоянно совершенствуется, и в новых моделях (некоторые выпускаются по сей день) достаточно много электроники. Например, электромагнитным клапаном оснащены практически все механические модели.
На этом устройстве остановимся подробнее:
Дело в том, что при полностью отпущенной педали газа, дроссельная заслонка перекрыта, и мотор по идее должен заглохнуть. Для работы ДВС без нагрузки (просто чтобы не заводить его каждый раз после остановки), внедрена система холостого хода. С ее помощью, даже при перекрытых заслонках, в корпус поступает минимальный объем бензина и воздуха. Формируемой топливной смеси достаточно для поддержания работоспособности силового агрегата без нагрузки на коленвал.
Этот параметр требует точной регулировки: если обороты холостого хода завышены, вырастет расход бензина, а если занижены – мотор будет глохнуть при остановках. При изменении условий работы (температура, наличие климатической установки с кондиционером, дополнительное оборудование, дающее нагрузку на генератор), режим холостого хода меняется, поэтому был установлен клапан холостого хода (электрический), который управляет процессом линейно, в зависимости от нагрузки.
Никакой программы управления нет, в клапан заходит лишь провод питания. В зависимости от некоторых условий работы, положение клапана меняется.
Это далеко не все электронные системы, которые могут быть внедрены в механику процесса. Например, все регулировки заводятся на блок управления, типа ЭБУ для инжекторных моторов. Такой микрокомпьютер постоянно отслеживает параметры нагрузки на силовой агрегат, и в реальном времени может менять настройки карбюратора. Задавая себе вопрос: «какой карбюратор лучше поставить?», можно рассматривать внедрение в машину современной конструкции. В отличие от карбюраторов традиционного исполнения, электронные системы не нуждаются в периодической настройке, но имеют более высокую стоимость, и сложнее в обслуживании и ремонте. Для обеспечения электроники исходными данными, на двигатель устанавливаются различные датчики, которые следят за параметрами мотора. На основе получаемой информации, исполнительные механизмы карбюратора приводятся в действие.
Виды карбюраторов по производителям – какой выбрать?
У всех на слуху различие т.н. китайской продукции, и карбюраторов именитых брендов (в список которых входят и ДААЗ, и Солекс, и Озон…). На самом деле, это не более, чем предрассудки. Изделие, выпущенное на заводе, с соблюдением технологии, имеющее сертификат качества, будет хорошо работать вне зависимости от географии производства. Низким качеством отличаются лишь так называемые товары «no-name», собранные крестьянами из Поднебесной буквально напильником на коленке, поэтому при подборе нового карбюратора, прежде всего ориентируйтесь на известность производителя и наличие сопроводительной документации. Разумеется, и гарантийные обязательства должны быть обеспечены сервисными центрами в пределах доступности. То есть, если вы живете в Калининграде, а ближайший сервисный центр производителя в Димитровграде – есть смысл подыскать другой экземпляр.
Итог
Не следует бояться этого на первый взгляд сложного устройства. Схема работы простая и надежная, залог нормального функционирования – чистота всех внутренних элементов и правильная настройка.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них