Карбюраторы. Принцип действия простейшего карбюратора. Карбюратор: описание,история,устройство,принцип работы,регулировка,обслуживание Что значит карбюратор
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.
Карбюратор двигателя состоит из 5 основных систем карбюратора:
1) главная дозирующая система карбюратора предназначена для смешивания топлива с воздухом в установленных пропорциях, что обеспечивается с помощью специальных жиклеров с калибром (топливные и воздушные жиклеры).
2) система холостого хода карбюратора предназначена для поддержания работы двигателя на малых оборотах коленчатого вала.
3) система пуска карбюратора предназначена для подачи воздуха в эмульсионные трубки через воздушную заслонку и жиклеры.
4) система экономайзера карбюратора предназначена для обогащения горючей смеси во время продолжительной нагрузки.
5) система ускорительного насоса карбюратора предназначена для кратковременного обогащения горючей смеси во время разгона автомобиля.
Приготовление горючей смеси и работа основных систем карбюратора
Приготовление горючей смеси осуществляется за счет смешивания двух компонентов топлива и воздуха в определенной пропорции. Оба компонента перед попаданием в систему должны быть тщательно очищены от различных видов загрязнений и примесей. Горючая смесь приготавливается в карбюраторе за счет мелкокалиберных жиклеров, и заслонки, с помощью которых топливо дозируется и распыляется на мельчайшие частицы, после чего перемешивается с воздухом.
Горючая смесь имеет свой состав, который приготавливается при определенном соотношением масс топлива к воздуха. Для того, чтобы сгорел 1 кг бензина теоретически необходимо смешать с ним 14,9 кг воздуха (при расчетах принимают 15). Правда идеального не бывает, и количество воздуха, которое расходуется на приготовление горючей смеси, немного больше или меньше по сравнению с теоретическим. В связи с этим состав горючей смеси характеризуется коэффициентом воздуха, который участвует в процессе сгорания топлива, к теоретически обусловленному количеству воздуха.
Для точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси приняли названия следующих смесей:
1) богатая смесь с коэффициентом избытка воздуха равным 0,70-0,85
2) обогащенная смесь с коэффициентом избытка воздуха 0,85-0,95
3) обедненная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,05-1,15
4) бедная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,15-1,20
Двигатель должен работать в оптимальном режиме . Оптимальный режим работы двигателя обеспечит нормальная горючая смесь. То есть горючая смесь должна быть не переобагащенная, и не переобедненная, так как в этих случаях снижается экономичность и мощность двигателя.
Спрашивается, зачем нам знать устройство карбюратора, ведь сегодня на каждом углу имеется станция техобслуживания, где всегда найдут поломку и своевременно ее устранят. Каждый читал в ПДД о неисправностях, с которыми нельзя двигаться вообще или же можно доехать до ближайшей СТО, а как определить, где на самом деле поломка и опасна ли она для перемещения? Вот поэтому и следует хотя бы на базовом уровне знать строение своего авто и основных его узлов.
Карбюратор – что это и как работает?
Это устройство выполняет в двигателе две основные функции. Первая заключается в распылении и смешивании горючего с воздухом. Происходит данный процесс таким образом: в струю топлива под большим давлением вводится воздушная струя, из-за разности скоростей происходит распыление первого. Причем стоит четко разделять то, что карбюратор распыляет, а не испаряет горючее. Последнее же происходит уже в цилиндре двигателя и во впускном коллекторе.
Другой задачей карбюратора считается создание оптимального соотношения топливно-воздушной смеси, чтобы обеспечить эффективное сгорание. В основном, это соотношение равно 14,7 части воздуха к 1 части горючего. Однако оно меняется, так, например, для движения на высоких скоростях, разгона и запуска холодного движка необходима обогащенная смесь (менее 14,7:1). Для движения со средней скоростью или запуска уже теплого двигателя потребуется обедненная смесь (количество воздуха должно превышать 14,7 части). В целом, колеблются эти значения в пределах от 8:1 до 22:1.
Устройство карбюратора: принцип работы
Состоит этот узел авто из следующих элементов: поплавковая камера, дроссельная заслонка, жиклер с распылителем и диффузор. Схема карбюратора, вернее принцип его работы, выглядит примерно так. Топливо (из топливного бака) течет по специальному шлангу и попадает в поплавковую камеру, где находится латунный пустотелый поплавок, который при помощи запорной иглы и регулирует его количество. Но, как только вы заведете двигатель, горючее будет расходоваться, и соответственно его уровень опускается, вместе с поплавком и запорной иглой.
Таким образом, в поплавковой камере постоянно поддерживается одинаковый уровень бензина, что весьма важно для работы двигателя.
Далее в ход идут жиклеры, именно через них топливо из поплавковой камеры попадает в распылитель. Благодаря специальной воздушной подушке, в которой находится диффузор, в цилиндр также попадает и наружный воздух. Для того чтобы скорость подачи воздуха была максимальной, распылитель располагают в наиболее узкой части диффузора. Дроссельные заслонки регулируют количество топлива, которое попадает в цилиндр. В автомобилях дроссельные заслонки приводятся в движение при помощи ножного привода, в мотоциклах – за счет ручного.
Схема карбюратора и сбои в ее работе
Так как карбюратор непосредственно связан с двигателем автомобиля, то и любые проблемы, возникшие с ним, могут нанести значительный урон вашему «железному коню». Абсолютно все его неполадки отражаются на работе двигателя. В некоторых случаях он вообще отказывается работать, в других – работает плохо. Ниже приведены основные неполадки, которые могут возникнуть в карбюраторе и их характерные признаки:
- Если , тогда, несмотря на то, что и уровень топлива в норме, и сам двигатель автомобиля в порядке, он все равно не будет запускаться. Это весьма серьезная проблема и ее причиной, чаще всего, служит нарушение режима самоочистки.
- Если засорился эмульсионный жиклер, то сразу же после того, как вы отпустили педаль газа.
- Черный дым валит из выхлопной трубы – это характерный признак того, что в поплавковой камере топлива больше, чем должно быть. Вам следует проверить состояние поплавка и клапанов.
- Маленький зазор в контактах прерывателя приведет к неустойчивой работе двигателя.
- Если герметичность клапанов бензонасоса нарушена, то топливо в карбюраторе может испариться. В этом случае придется долго крутить стартер, прежде чем заполнится поплавковая камера.
Предназначение карбюратора в вашем автомобиле заключается в приготовлении смеси топлива для двигателя в соответствии с необходимыми режимами работы, а также его дальнейшая подача к цилиндрам. Даже самый простой карбюратор является довольно сложной конструкцией, поэтому мало кто отваживается починить его собственными усилиями, а если решится, то, как правило, проникает не далее поплавочной камеры, в то время как причина кроется в основном значительно глубже.
И вот тут встает вопрос, купить ли новый карбюратор или починить старый? Тому, кто склонен к первому решению, следует припомнить, что цены на отдельные модели карбюраторов довольно-таки ощутимы для кошелька, да и плюс ко всему, надо будет приноравливаться к новым капризам механизма, которые, увы, есть у каждого. В то время как ремонт карбюратора с заменой комплектующих вам обойдется почти в 30 раз дешевле.
Материал рассчитан на пытливые умы автолюбителей, так что давайте все-таки попробуем его починить, взвешивая экономическую составляющую. Прежде чем сделать что-либо, надо досконально знать принцип работы карбюратора и его конструкцию.
Принцип работы карбюратора
В поплавочной камере (см. рисунок) нужное количество топлива регулируется поплавком. Поплавок соединяется посредством особого крепления с игольчатым клапаном. В результате расходования топлива опускающийся поплавок открывает игольчатый клапан, тем самым нужная порция бензина заполняет топливную камеру. По достижении нужного количества топлива в поплавочной камере, поплавок поднимается, тем самым закрывая доступ горючего в камеру посредством иглы сквозь входное отверстие. Далее из поплавочной камеры горючее доходит до смесительной камеры посредством трубки-распылителя, где при помощи входного патрубка обогащается воздухом. В поплавочной камере уровень топлива всегда значительно ниже уровня отверстия для выхода, поэтому бензин не вытекает из поплавочной камеры, даже если при нерабочем режиме ваш автомобиль порядком наклонен.
Принципиальная схема карбюратора:
1 - рычаг ускоряющего насоса; 2 - винт, регулирующий подачу топлива ускоряющим насосом,;3 -жиклер топливный для переходного механизма камеры второй; 4 -эконостатный воздухожиклер; 5 - воздухожиклер системы перехода; 6 - эконостатный жиклер топлива; 7 - воздухожиклер основной для дозирующего механизма камеры второй; 8 - эконостатный эмульсионный жиклер; 9 - эконостатный распылитель; 10 - распылитель основной дозирующего механизма камеры второй; 11 -распылительный клапан ускоряющего насоса; 12 - распылитель ускоряющего насоса; 13 - воздухозаслонка; 14 -диффузор малый от камеры первой; 15 - воздухожиклер основного дозирующего механизма камеры первой; 16 - воздухожиклер стартового приспособления; 17 - тяга; 18 - воздухожиклер режима холостого хода; 19 - клапан игольчатый; 20 - фильтр топливный; 21 - клапан электромагнитный; 22 - топливожиклер режима холостого хода; 23 - основной топливожиклер камеры первой; 24 - экономайзерныйкорпус; 25 - жиклер эмульсионный режима холостого хода; 26 - заслонка дроссельная от камеры первой; 27 - распылитель основной дозирующего механизма первой камеры; 28 - заслонка дроссельная камеры второй; 29 -топливожиклер основной камеры второй.
Как работает карбюратор?
Разберемся теперь в самом процессе работы карбюратора . В центр смесительной камеры через диффузор нагнетается воздухопоток. Одновременно в конце распыления в рабочем режиме двигателя создается разряжение, которое необходимо для оттока топлива из поплавочной камеры. Дроссельная заслонка регулирует уровень горючей массы, которая подается в цилиндр двигателя, связанный, в свою очередь, с газовым тросом. Заслонка отмеряет площадь сечения после смесительной камеры. В соответствии с режимом работы двигателя , площадь заслонки будет изменяться, вследствие чего топливо будет обогащаться, что регулируется посредством нажатия водителем на педаль газа.
Кроме того, под панелью приборов, а иногда и на панели, есть специальная ручка, которая управляет заслонкой карбюратора (в народе называемой «подсос»). Вытягивая «подсос», водитель, тем самым, прикрывает воздушную заслонку, которая ограничивает проникновение воздуха, увеличивая разряжение внутри смесительной камеры, что ведет к эффективному всасыванию топлива из поплавочной камеры. При этом недостаток воздуха приготавливает для мотора насыщенную смесь горючего, которая необходима для холодного запуска двигателя.
Таким образом, на средних нагрузках карбюратор работает достаточно экономично, а движение рывками наращивает потребление бензина, так как резкое нажатие на газ создает необходимость в насыщенной смеси для двигателя.
Подводя итог, еще раз отметим, что даже самый простой карбюратор представляет собой довольно сложное устройство, цель которого – приготовление горючего путем смешивания с воздухом бензина, исходя из нужд его режима работ, и обеспечение рабочего состояния двигателя. Для исправления неполадок карбюратора, если вы не уверены в своих силах, воспользуйтесь услугами специалиста. Поверьте, средства будут оправданы, и их будет затрачено намного меньше, чем полная замена карбюратора, как результат вашей некомпетентной самодеятельности.
Современные двигатели используют управляемую электроникой систему, которая называется впрыском топлива (или ), который должен регулировать топливно-воздушную смесь ровно с той минуты, как Вы повернёте ключ и до того времени, когда Вы выключаете двигатель, когда доедете до места назначения. Но пока эти умные гаджеты не были изобретены, практически все двигатели опирались на гениальное устройство по регулированию воздушно-топливной смеси, называемой карбюраторами. Ведь то, сколько именно топлива и воздуха поступает в двигатель, должно изменяться от момента к моменту, в зависимости от того, как быстро Вы едете и множества других факторов. И именно регулированием этого соотношения занимается карбюратор. Давайте поближе взглянем на то, что это такое, как устроен и как работает карбюратор!
Если Вы читали статью о том, как работает двигатель внутреннего сгорания , то Вы знаете, что их работа основана не только на физических механических процессах, но и химических тоже: их работа построена вокруг химической реакции под названием "сгорание", когда Вы сжигаете топливо в окружении воздуха, и, таким образом, превращаете тепловую энергию в механическую, а смесь из топлива и воздуха превращаете не без огромной помощи каталитического нейтрализатора в углекислый газ и воду в качестве выхлопных газов. Но для эффективного сжигания топлива Вы должны использовать много воздуха. Это относится не только к автомобильному двигателю, но и ко всем другим процессам горения: к восковой свече, открытому костру и даже пожару в каком-либо доме.
Так выглядит современный многокомпонентный карбюратор
И да, в случае с костром Вам никогда не придётся беспокоиться о том, что слишком много или слишком мало воздуха поступает в него для его оптимального горения. В случае с пожаром в помещении, напротив, отсутствие воздуха имеет гораздо более важное значение. Кстати, цвет огня покажет Вам, достаточно ли ему кислорода - так, синий цвет огня означает, что он пресыщен кислородом, а красный цвет сигнализирует о его недостатке. Нужно знать, что для двигателя вредно как слишком малое количество воздуха в топливо-воздушной смеси, так и слишком большое его количество.
Что такое карбюратор?
Вот почему бензиновые двигатели спроектированы так, чтобы в цилиндры подавалось всегда нужное количество воздуха, чтобы топливо сгорало должным образом и целиком. Получение правильной топливно-воздушной смеси в каждый нужный определённый момент - это результат работы карбюратора, который представляет собой довольно простую конструкцию: трубку, которая позволяет воздуху и топливу поступать в двигатель через клапаны, смешивая их вместе в различных количествах, чтобы удовлетворить широкий спектр различных дорожных условий. Карбюраторы были придуманы примерно в конце 19-го века, когда они были впервые разработаны автомобильным "пионером" (и учредителем компании Mercedes) Карлом Бенцем (1844-1929). А карбюратор на самом первом мотоцикле Harley Davidson был выполнен из консервной банки - видите, мы не шутим, когда говорим, что карбюратор - это очень простая вещь.
Как карбюратор работает?
Карбюраторы немного отличаются по дизайну и сложности между собой в зависимости от конкретного производителя, применяемости в конкретном автомобиле и, конечно же, развития своего производства (ведь карбюраторы устанавливались на машины в течение почти века).
Простейшим (причём, существующим) карбюратором, по существу, является большая вертикальная трубка с потоком воздуха над цилиндрами двигателя со второй горизонтальной трубкой, соединённой с первой с одной стороны и с каналом подачи топлива на другой стороне - посмотрите на рисунок выше. В то время как воздух проходит вниз по первой трубке, он проходит через участок в этой трубке, который значительно уже всей трубки (примерно посередине этой трубки), что заставляет его ускориться и уменьшает его давление. Такой эффект имеет своё научное название - эффект Вентури. Падение давления воздуха создаёт всасывающее действие, и в камеру теперь всасывается топливо.
Воздушный поток заставляет топливо присоединиться к нему, и это именно то, что нам нужно, не правда ли? Но как мы можем регулировать воздушно-топливную смесь? Карбюратор имеет два поворотных клапана выше и ниже показанной на нашем рисунке трубки Вентури. В верхней части находится клапан под названием дроссель , который регулирует то, сколько воздуха может проникать в трубку. Если дроссель закрыт, то поступает очень мало воздуха вниз по трубке, а за счёт эффекта Вентури засасывается больше топлива, так что двигатель получает обогащённую топливную смесь. Это удобно, когда двигатель холодный при первом его запуске и работает довольно медленно.
Внизу нашей трубки - уже ниже её сужения - есть второй клапан, который называется дроссельная заслонка . Чем более открыта дроссельная заслонка, тем больше воздуха проходит через карбюратор и больше топлива он увлекает за собой непосредственно в цилиндры. А большое количество топлива и воздуха, проходящего в двигатель, даёт больше энергии и больше мощности нашему двигателю, и в конечном итоге наша машина едет быстрее. То есть именно открытие дроссельной заслонки заставляет автомобиль ускориться. Дроссель подключен к педали акселератора в автомобиле (или ручке акселератора на руле мотоцикла).
Между тем, в том месте, где топливо входит в вертикальную трубку, устройство карбюратора немного сложнее, чем мы описали его выше. В качестве дополнения к топливной магистрали есть своего рода мини-топливный бак под названием поплавковая камера (маленький бачок с поплавком и игольчатым клапаном внутри). В то время как топливо из поплавковой камеры поступает в карбюратор, логично, что уровень топлива в камере опускается. Внутри камеры поверх топлива плавает специальный поплавок, который падает вместе с уровнем топлива. Когда поплавок опускается ниже определенного уровня, открывается игольчатый клапан, позволяя камере пополнить запасы топлива. После того, как камера снова заполнится топливом, поплавок поднимается и закрывает клапан, в результате чего подача топлива снова отключается. Если Вы видели, как работает сливной бачок унитаза, то, в общем-то, это тот же принцип работы: когда Вы смываете воду из унитаза, бачок опустошается и поплавок опускается вниз, сгибая рачаг, который открывает поступление воды в бачок; а когда бачок снова наполняется до определённого уровня водой, то поднятый поплавок вновь закрывает доступ воды - таким образом, если кто-то Вас спросит, что общего между двигателем и унитазом, Вы знаете, что ответить!
Давайте теперь представим, как работает простейший карбюратор во всех его компонентах:
- Воздух поступает в верхнюю часть карбюратора из воздухозаборника автомобиля, предварительно очищаясь воздушным фильтром автомобиля.
- Когда двигатель запускается в первый раз, дроссель (синий) может быть установлен так, что почти блокирует верхнюю часть трубки, чтобы уменьшить количество воздуха, поступающего в неё (что даёт большее содержание топлива в топливо-воздушной смеси, поступающей в цилиндры).
- В центре трубки воздух проходит через узкую щель под названием Вентури. Это заставляет его его ускориться и вызывает падение его давления.
- Падение давления, в свою очередь, создаёт эффект всасывания на топливопроводе (справа), и топливо (оранжевое) попросту втягивается в трубку.
- Дроссельная заслонка (зелёная) умеет поворачиваться, чтобы открыть или закрыть трубку. Когда дроссельная заслонка открыта, большое количество воздуха и топлива поступает в цилиндры, и двигатель производит больше мощности, и машина в результате едет быстрее.
- Смесь воздуха и топлива поступает в цилиндры.
- Топливо (оранжевое) подаётся из мини-топливного бака под названием поплавковая камера .
- Когда уровень топлива падает, поплавок в камере падает вместе в ним и открывает клапан в верхней части.
- Когда этот клапан открывается, топливо поступает в поплавковую камеру из основного бензобака. Это вновь заставляет топливо вместе с поплавком подниматься и на определённом уровне поднятия поплавок этот закрывает клапан и перекрывает подачу топлива.
Регулировка карбюратора
На самом деле карбюратор работает "нормально" на полном газу. В этом случае дроссельная заслонка параллельна длине трубки, что позволяет максимальному количеству воздуха проходить через карбюратор. Если дроссель закрыт, то поток воздуха создаёт хороший вакуум в трубке Вентури и этот вакуум втягивает дозированное количество топлива через специальное сопло. Вы можете увидеть пару винтов на карбюраторе на фото ниже. Один из этих винтов (с маркировкой "Hi") контролирует, сколько топлива поступает в трубку Вентури на полном газу.
Когда двигатель работает на холостом ходу, дроссель почти закрыт, и это создаёт почти вакуум в трубке. Такой вакуум отлично втягивает в себя топливо через крошечное отверстие, называемое жиклёром . Другой винт из пары обозначен "L" и регулирует количество топлива, которое протекает через жиклёр.
Оба этих винта представляют собой просто игольчатые клапаны. Поворачивая их, Вы регулируете, сколько топлива будет поступать в камеру карбюратора в тех или иных обстоятельствах. Когда Вы регулируете их, Вы напрямую контролируете, сколько топлива проходит через жиклёры и основную трубку.
