Карбюратор - это что? Принцип работы, применение

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.

Что такое карбюратор?

Карбюратор – это такое устройство, которое смешивает топливо и воздух, подает полученную смесь во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания. Ранние карбюраторы работали, просто позволяя воздуху проходить по поверхности топлива (в конкретном случае – бензина). Но большинство из них позднее распределяли отмеренное количества топлива в воздушный поток. Этот воздух проходит через жиклеры. Для карбюратора состояние этих частей крайне важно.

Карбюратор был основным прибором для смешивания топлива и воздуха в двигателях внутреннего сгорания вплоть до 1980-х годов, когда возникли сомнения по поводу эффективности его использования. При сгорании топлива образуется очень много вредных выбросов. Хотя карбюраторы использовались в Соединенных Штатах, Европе и других развитых странах до середины 1990-х годов, они работали наряду с более сложными системами управления для удовлетворения требований по выбросам углекислого газа.

История развития

Различные типы карбюраторов были разработаны рядом пионеров в автомобилестроении, в том числе немецким инженером Карлом Бенцем, австрийским изобретателем Зигфридом Маркусом, английским эрудитом Фредериком У. Ланчестером и другими. Поскольку очень много различных методов смешивания воздуха и топлива были применены в первые годы существования и развития автомобилей (а первоначально стационарные бензиновые двигатели также использовали карбюраторы), то довольно трудно точно определить, кто является изобретателем этого сложного устройства.

Виды карбюраторов

Ранние конструкции отличались между собой по основному методу работы. Также они отличаются и от более современных, которые доминировали на протяжении большей части двадцатого века. Современный карбюратор для бензопилы распыляющего типа, аналогичные используются и на современных автомобилях. Самые первые, исторические, так сказать, конструкции можно разбить на два основных типа:

1. Поверхностного типа карбюраторы.
2. Спрей-карбюраторы.

Рассмотрим им подробно далее.

Поверхностные карбюраторы

Все ранние конструкции карбюраторов были поверхностные, хотя имелось большое разнообразие и в этой категории. Например, Зигфрид Маркус представил нечто под названием "вращающаяся щетка-карбюратор" в 1888 году. А Фредерик Ланчестер разработал свой фитиль карбюраторного типа в 1897-м.

Первый карбюраторный поплавок был разработан в 1885 году Вильгельмом Майбахом и Готлибом Даймлером. Карл Бенц запатентовал также карбюратор поплавкового типа примерно в то же время. Тем не менее эти ранние конструкции были поверхностными карбюраторами, которые работали за счет прохождения воздуха над поверхностью топлива для того, чтобы смешать их. Но зачем нужен карбюратор двигателю? А без него никак не получалось подать топливную смесь в камеры сгорания (инжектор в девятнадцатом веке еще не был известен).

Большинство поверхностных устройств функционировали на основе простого выпаривания. Но существовали и иные карбюраторы, они были известны как устройства, работающие за счет «пузырения» (их еще называют фильтрующими карбюраторами). Они работают, заставляя двигаться воздух вверх через нижнюю часть камеры с топливом. В результате этого образуется смесь воздуха и топлива над основным объемом бензина. И эта смесь впоследствии засасывается во впускной коллектор.

Спрей-карбюраторы

Хотя различные поверхностные карбюраторы были доминирующими на протяжении первых десятилетий существования автомобиля, спрей-карбюраторы начали занимать существенную нишу на рубеже 19-20-го веков. Вместо того чтобы полагаться на испарение, эти карбюраторы фактически распыляли отмеренное количество топлива в воздух, который был засосан воздухозаборником. Эти карбюраторы используют поплавок (как Maybach и более ранние конструкций Benz). Но они действовали на основе принципа Бернулли, а также эффекта Вентури, как и современные устройства, например карбюратор К-68.

Одним из подтипов аэрозольных карбюраторов является так называемый карбюратор давления. Он впервые появился в 1940-х годах. Хотя карбюраторы давления напоминают аэрозольные только внешне, они на самом деле были самыми ранними примерами устройств принудительного впрыска топлива (инжекторов). Вместо того чтобы полагаться на эффект Вентури, чтобы сосать топливо из камеры, карбюраторы давления распыляли топливо из клапанов почти таким же образом, как современные инжекторы. Карбюраторы становились все более сложными в течение 1980-х и 1990-х годов.

Что означает "карбюратор"?

"Карбюратор" – это английское слово, которое является производным от термина carbure, в переводе с французского - «карбида». По-французски carburer означает просто «объединить (что-то) с углеродом». Точно так же английское слово «карбюратор» технически означает «увеличение содержания углерода».

Аналогично работает карбюратор К-68, который использовался на мотороллерах типа «Тула» (позднее «Муравей»), мотоциклах «Урал» и «Днепр».

Компоненты

Все типы карбюраторов имеют различные компоненты. Но современные приборы имеют ряд общих характеристик, в том числе:

1. Воздушный канал (трубка Вентури).
2. Дроссельный клапан.
3. Электроклапан холостого хода.
4. Ускорительный насос.
5. Камеры карбюратора (первичная, поплавковая и так далее).
6. Поплавковый механизм.
7. Мембрана карбюратора для перекачки топлива.
8. Регулировочные винты.
   

Как работает карбюратор?

Все типы карбюраторов работают с помощью различных механизмов. Например, карбюраторы фитильного типа работают, заставляя воздух проходить по поверхности пропитанных газом фитилей. Это вызывает испарение бензина в воздух. Тем не менее приборы фитильного типа (и другие поверхностные) устарели более ста лет назад.

Большинство карбюраторов, которые используются транспортными средствами на сегодняшний день, используют механизм распыления. Все они работают аналогичным образом. Современные карбюраторы функционируют за счет эффекта Вентури, чтобы вытягивать топливо из камеры.

Основные принципы работы карбюраторов

Карбюраторы, работа которых основана на принципе Бернулли, имеют некоторые особенности. Изменения давления воздуха предсказуемы и напрямую зависят от того, насколько быстро он движется. Это важно, потому что воздушный проход через карбюратор содержит узкую, сжатую трубку Вентури. Она необходима для ускорения воздуха, когда он проходит сквозь нее.

Поток воздуха (не поток смеси) через карбюратор управляется педалью акселератора. Она связана с дроссельным клапаном, расположенным в карбюраторе, при помощи тросика. Этот клапан закрывает трубку Вентури, когда педаль акселератора не используется, и он же открывает, когда эта педаль нажата. Это позволяет воздуху проходить через трубку Вентури. Следовательно, засасывается больше топлива из камеры для смешивания. На таких принципах и основана работа карбюратора.

Большинство карбюраторов имеют дополнительный клапан над трубкой Вентури (называется он дросселем, который выступает в качестве вторичной дроссельной заслонки). Дроссель остается частично закрытым, когда двигатель холодный, что уменьшает количество воздуха, которое может пройти в карбюратор. Это приводит к более богатой смеси воздух/топливо, поэтому дроссель должен открыться (автоматически или вручную), как только двигатель прогреется и больше не будет нуждаться в богатой смеси.

Другие компоненты карбюраторных систем также предназначены для воздействия на воздушно-топливную смесь во время различных условий эксплуатации. Например, мощностной клапан или дозирующий стержень может увеличить количество топлива под открытым дросселем, либо это происходит в ответ на низкое давление в вакуумной системе (или же фактическое положение дроссельной заслонки). Карбюратор – это непростой элемент, и физические основы его функционирования достаточно сложны.

Проблемы

Некоторые проблемы карбюраторов могут быть решены путем регулировки воздушной заслонки, смеси или холостого хода, а другие требуют ремонта или замены. Зачастую изнашивается мембрана карбюратора, перестает качать бензин в камеры.

Когда карбюратор выходит из строя, двигатель будет работать плохо в определенных условиях. Некоторые проблемы карбюраторных систем приводят к поломке двигателя, он не может нормально работать на холостом ходу без посторонней помощи (например, вытягивания подсоса или постоянной подгазовки). Наиболее распространенные проблемы проявляются в холодное время года, когда двигателю работать наиболее сложно. А карбюратор, который работает плохо на холодном двигателе, может функционировать нормально, когда тепло (это происходит из-за проблем с закоксовыванием каналов).

Стоит заметить, что карбюратор для мотоблока по своему составу такой же, как и автомобильный. Отличие в количестве элементов и их размерах. В некоторых случаях проблемы с карбюратором могут быть решены путем ручной регулировки смеси или частоты холостого хода. С этой целью смесь, как правило, регулируется путем поворота одного или нескольких винтов. На них закреплены игольчатые клапаны. Эти винты позволяют физически изменить положение игольчатых клапанов, а это приводит к тому, что количество топлива может быть уменьшено (бедная смесь) или увеличено (происходит обогащение смеси) в зависимости от конкретной ситуации.

Ремонт карбюратора

Многие проблемы карбюраторных систем могут быть решены путем внесения изменений или выполнения других исправлений без снятия устройства с двигателя. Чтобы отрегулировать карбюратор для мотоблока, нет необходимости его снимать. Но некоторые проблемы могут быть решены только с удалением устройства и его полным или частичным восстановлением. Операция восстановления карбюратора, как правило, включает в себя удаление блока, разборку его на части и очистку при помощи растворителя, разработанного специально для этой цели.

Ряд внутренних компонентов, уплотнений и других частей затем надо обязательно заменять перед монтажом. Только после тщательной обработки необходимо собрать карбюратор и установить на место. Чтобы провести качественное обслуживание, вам потребуется ремкомплект для карбюратора. Он включает в себя все самые важные элементы конструкции.

Итак, мы выяснили, что карбюратор – это буквально устройство, которое добавляет бензин (топливо) в воздух и подает эту смесь в камеры сгорания двигателя.