Карбюратор — устройство в системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенное для смешивания (карбюрации, фр. carburation) бензина и воздуха, создания горючей смеси и регулирования её расхода.
Принцип работы
Простейший карбюратор состоит из четырёх основных элементов: поплавковой камеры с поплавком , жиклёра с распылителем , диффузора и дроссельной заслонки.
Топливо по трубке поступает из бака в поплавковую камеру . В поплавковой камере плавает пустотелый, обычно латунный поплавок , на который опирается запорная игла . Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет необходимой высоты, поплавок всплывёт настолько, что заставляет запорную иглу перекрыть трубку , прекращая подачу топлива в поплавковую камеру. По мере расходования топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается и запорная игла снова открывает подачу топлива, таким образом в поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива, что очень важно для правильной дозировки подачи топлива.
Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр в распылитель. Количество топлива, вытекающего из распылителя зависит при прочих равных условиях от размеров и формы жиклёра.
При движении поршня в такте впуска давление в цилиндре снижается. При этом наружный воздух засасывается в цилиндр через карбюратор и впускной трубопровод, проходя через воздушную трубу карбюратора, в которой находится диффузор. В самой узкой части диффузора помещается конец распылителя. В сужающейся части диффузора скорость потока воздуха увеличивается, а давление воздуха уменьшается.
Благодаря отверстию в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление, в результате под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, раздробляется струями воздуха, распыляется, частично испаряется и перемешиваясь с воздухом образует горючую смесь. Как правило, вместо одного диффузора используется двойной или даже тройной диффузоры. Дополнительные диффузоры раположены концентрически в главном диффузоре и имеют небольшие размеры. Через них проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное приготовление горючей смеси.
Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой, которая обычно приводится в движение педалью акселератора (или ручным приводом на мотоциклах и некоторых автомобилях).
Механизмы управления
Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля.
-Для управления дроссельной заслонкой на автомобилях обычно используется педаль газа. Она может приводить её в движение при помощи системы тяг или тросового привода. Тяги в целом надёжнее, но конструкция привода получается сложнее и ограничивает возможности конструктора по компоновке подкапотного пространства. Привод тягами использовался преимущественно на классических автомобилях, а начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.
-На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.
-На классических автомобилях часто предусматривалась двойная система привода: от руки рычажком или кнопкой и от ноги — педалью. Ручное и ножное управления часто связывалось между собой так, что при нажатии на педаль кнопка ручного управления остаётся неподвижной, а при вытягивании кнопки педаль опускается. Дальнейшее открытие дросселя можно было производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением. Например, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов справа от радиоприёмника была расположена рукоятка ручного управления дроссельной заслонкой, дублирующая педаль газа. Вытянув её, можно было добиться устойчивой работы холодного двигателя или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил для упрощения движения задним ходом.
-Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первому случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, размещённой обычно на панели приборов. Автоматический привод широко применялся за границей, а в практике отечественного автопрома распространения практически не получил ввиду низкой надёжности, долговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России высоких перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывал биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения. По мере прогрева двигателя, термоэлемент нагревался, расширялся и открывал воздушную заслонку. В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры. Из отечественных автомобилей, такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ.
-Очень широко распространён полуавтоматический привод воздушной заслонки. В этом случае она закрывается водителем вручную, а после пуска двигателя автоматически приоткрывается диафрагмой, работающей от возникающего во впускном коллекторе двигателя разрежения. Это предотвращало возможную остановку двигателя из-за переобогащения рабочей смеси и несколько снижало расход топлива на прогрев. Пусковую диафрагму имели практически все отечественне карбюраторы, разработанные после начала 1960-х годов. До этого некоторые модели использовали менее совершенный кулачковый механизм, немного приоткрывавший дроссельную заслонку при закрывании воздушной.
Регулировки
Карбюратор — устройство требующее точных регулировок. Регулировка карбюратора и его техническое состояние существенно влияют на работу двигателя. Нарушение регулировки карбюратора приводит к ухудшению экономичности, приёмистости двигателя, а также к увеличению токсичности отработавших газов.
В процессе эксплуатации проверке и регулировке подвергаются:
-жиклёры и распылители
-уровень топлива в поплавковой камере
-минимальные обороты холостого хода
-момент включения экономайзера
-работа ускорительного насоса
-механизм управления карбюратором
Классификация
По направлению потока рабочей смеси
Гоночный горизонтальный карбюратор фирмы «Weber» (Италия)
Карбюратор, в котором поток смеси движется снизу вверх, называется карбюратором с восходящим потоком, сверху вниз — с нисходящим или падающим потоком, а если горизонтально — с горизонтальным потоком.
Наибольшее распространение получили карбюраторы с нисходящим потоком. Их основные преимущества состоят в улучшении наполнения цилиндров горючей смесью (соответственно, в некотором повышении мощности по сравнению с карбюратором с восходящим потоком), а также доступности и удобстве обслуживания, так как расположен такой карбюратор сверху.
По количеству камер
В реальных карбюраторах может иметься более одной воздушной трубы (камеры).
Различают:
Четырёхкамерный карбюратор фирмы «Holley» (США)
Три двухкамерных карбюратора на восьмицилиндровом двигателе производства копрорации Chrysler (США, 1960-е годы)
-Однокамерные карбюраторы — устанавливались на классических автомобилях, например, «Победе» ГАЗ-М-20 и «Волге» ГАЗ-21;
-Двухкамерные карбюраторы — с 1960-х годов были наиболее широко распространены;
-Четырёхкамерные карбюраторы — имели широкое хождение в США 1950-х — 1970-х годов, использовались на спортивных автомобилях и отечественных автомобилях высшего класса — «Чайка», «ЗиЛ».
-Также, существовали трёхкамерные карбюраторы, например, типа К-156 на «Волге» ГАЗ-3102 раннего выпуска с форкамерно-факельным двигателем ЗМЗ-4022.10. Третья камера служила для приготовления обогащённой рабочей смеси, подающейся в форкамеру и формирующей факел горячих газов, поджигающий основной заряд обеднённой рабочей смеси в цилиндре, за счет чего несколько улучшались динамические и экологические параметры автомобиля.
На одном двигателе может устанавливаться более одного карбюратора. В США в 1960-е годы, а так же на спортивных автомобилях, часто серийно устанавливались два или даже три карбюратора, они были синхронизированы по пропускной способности и имели синхронный привод.
По типу привода дроссельных заслонок
Различают карбюраторы с параллельным и последовательным открытием дроссельных заслонок.
При последовательном открытии дроссельных заслонок, в обычном режиме работы карбюратор работает на первичной камере (первичных камерах), а при увеличении нагрузки открывается вторая дроссельная заслонка (имеющая механический или пневмопривод). Для более плавного включения вторичной камеры задействуется переходная система карбюратора. Это наиболее распространённая конструкция.
При параллельном открытии заслонок, заслонки всех камер открываются одновременно.
