Карбюратор - це що? Принцип роботи, застосування

У цій статті ви дізнаєтеся про системи упорскування палива. Карбюратор – це самий перший механізм, який дозволяв поєднувати в потрібній пропорції бензин з повітрям для приготування паливоповітряної суміші і подачі її в камери згоряння двигуна. Ці пристрої активно застосовуються і донині – на мотоциклах, бензопилах, мотокосах і так далі. Ось тільки з автомобільної індустрії вони були давно витіснені інжекторними системами уприскування, більш просунутими і досконалими.

Що таке карбюратор?

Карбюратор – це такий пристрій, який змішує паливо і повітря, подає отриману суміш у впускний колектор двигуна внутрішнього згоряння. Ранні карбюратори працювали, просто дозволяючи повітрю проходити по поверхні палива (в конкретному випадку – бензину). Але більшість з них пізніше розподіляли відміряну кількості палива в повітряний потік. Це повітря проходить через жиклери. Для карбюратора стан цих частин вкрай важливо.
Карбюратор був основним приладом для змішування палива і повітря в двигунах внутрішнього згоряння аж до 1980-х років, коли виникли сумніви з приводу ефективності його використання. При згорянні палива утворюється дуже багато шкідливих викидів. Хоча карбюратори використовувалися в Сполучених Штатах, Європі та інших розвинутих країнах до середини 1990-х років, вони працювали поряд з більш складними системами управління для задоволення вимог по викидах вуглекислого газу.

Історія розвитку

Різні типи карбюраторів були розроблені поруч піонерів в автомобілебудуванні, в тому числі німецьким інженером Карлом Бенцем, австрійським винахідником Зігфрідом Маркусом, англійською ерудитом Фредеріком У. Ланчестером та іншими. Оскільки дуже багато різних методів змішування повітря і палива були застосовані в перші роки існування та розвитку автомобілів (а спочатку стаціонарні бензинові двигуни також використовували карбюратори), то досить важко точно визначити, хто є винахідником цього складного пристрою.

Види карбюраторів

Ранні конструкції відрізнялися між собою за основним методом роботи. Також вони відрізняються і від більш сучасних, які домінували протягом більшої частини двадцятого століття. Сучасний карбюратор для бензопили розпилюючої типу, аналогічні використовуються на сучасних автомобілях. Перші, історичні, так би мовити, конструкції можна розбити на два основних типи:

Поверхневого типу карбюратори.

Спрей-карбюратори.

Розглянемо їх докладно далі.

Поверхневі карбюратори

Усі ранні конструкції карбюраторів були поверхневі, хоча було велике розмаїття і в цій категорії. Наприклад, Зігфрід Маркус представив щось під назвою "обертова щітка-карбюратор" в 1888 році. А Фредерік Ланчестер розробив свій гніт карбюраторного типу в 1897-м. Перший карбюраторний поплавок був розроблений в 1885 році Вільгельмом Майбахом і Готліб Даймлер. Карл Бенц запатентував також карбюратор поплавкового типу приблизно в той же час. Тим не менше ці ранні конструкції були поверхневими карбюраторами, які працювали за рахунок проходження повітря над поверхнею палива для того, щоб змішати їх. Але навіщо потрібен карбюратор двигуна? А без нього ніяк не виходило подати паливну суміш в камери згоряння (інжектор у дев'ятнадцятому столітті ще не був відомий).
Більшість поверхневих пристроїв функціонували на основі простого випарювання. Але існували й інші карбюратори, вони були відомі як пристрої, що працюють за рахунок утворення бульбашки» (їх ще називають фільтруючими карбюраторами). Вони працюють, змушуючи рухатися повітря вгору через нижню частину камери з пальним. В результаті цього утворюється суміш повітря і палива над основним об'ємом бензину. І ця суміш згодом засмоктується у впускний колектор.

Спрей-карбюратори

Хоча різні поверхневі карбюратори були домінуючими на протязі перших десятиліть існування автомобіля, спрей-карбюратори почали займати вагому нішу на рубежі 19-20-го століть. Замість того, щоб покладатися на випаровування, ці карбюратори фактично розпилювали відміряну кількість палива в повітря, який був засосан повітрозабірником. Ці карбюратори використовують поплавок (як Maybach і більш ранні конструкцій Benz). Але вони діяли на основі принципу Бернуллі, а також ефекту Вентурі, як і сучасні пристрої, наприклад карбюратор К-68. Одним з підтипів аерозольних карбюраторів є так званий карбюратор тиску. Він вперше з'явився в 1940-х роках. Хоча карбюратори тиску нагадують аерозольні тільки зовні, вони насправді були найпершими прикладами пристроїв примусового вприскування палива (інжекторів). Замість того, щоб покладатися на ефект Вентурі, щоб смоктати паливо з камери, карбюратори тиску розпилювали паливо з клапанів майже таким же чином, як сучасні інжектори. Карбюратори ставали все більш складними протягом 1980-х і 1990-х років.

Що означає "карбюратор"?

"Карбюратор" – це англійське слово, яке є похідним від терміна carbure, в перекладі з французької - «карбіду». По-французьки carburer означає просто «об'єднати (щось) з вуглецем». Точно так само англійське слово «карбюратор» технічно означає «збільшення вмісту вуглецю».
Аналогічно працює карбюратор К-68 який використовувався на моторолерах типу «Тула» (пізніше «Мураха»), мотоцикли «Урал» і «Дніпро».

Компоненти

Всі типи карбюраторів мають різні компоненти. Але сучасні прилади мають ряд загальних характеристик, у тому числі:

Повітряний канал (трубка Вентурі).

Дросельний клапан.

Електроклапан холостого ходу.

Ускорительний насос.

Камери карбюратора (первинна, поплавкові і так далі).

Поплавковий механізм.

Мембрана карбюратора для перекачування палива.

Регулювальні гвинти.

Як працює карбюратор?

Всі типи карбюраторів працюють за допомогою різних механізмів. Наприклад, карбюратори фитильного типу працюють, змушуючи повітря проходити по поверхні просочених газом ґнотів. Це викликає випаровування бензину в повітря. Тим не менш прилади фитильного типу (і інші поверхневі) застаріли більше ста років тому. Більшість карбюраторів, які використовуються транспортними засобами на сьогоднішній день, використовують механізм розпилення. Всі вони працюють аналогічним чином. Сучасні карбюратори функціонують за рахунок ефекту Вентурі, щоб витягати паливо з камери.

Основні принципи роботи карбюраторів

Карбюратори, робота яких заснована на принципі Бернуллі, мають деякі особливості. Зміни тиску повітря передбачені і безпосередньо залежать від того, наскільки швидко він рухається. Це важливо, тому що повітряний прохід через карбюратор містить вузьку, стислу трубку Вентурі. Вона необхідна для прискорення повітря, коли він проходить крізь неї. Потік повітря (не потік суміші) через карбюратор управляється педаллю акселератора. Вона пов'язана з дросельним клапаном, розташованим в карбюраторі, за допомогою троса. Цей клапан закриває трубку Вентурі, коли педаль акселератора не використовується, і він же відкриває, коли ця натиснута педаль. Це дозволяє повітрю проходити через трубку Вентурі. Отже, засмоктується більше палива з камери змішування. На таких засадах базується робота карбюратора. Більшість карбюраторів мають додатковий клапан над трубкою Вентурі (називається він дроселем, який виступає в якості вторинної дросельної заслінки). Дросель залишається частково закритим, коли двигун холодний, що зменшує кількість повітря, яке може пройти в карбюратор. Це призводить до більш багатої суміші повітря/паливо, тому дросель повинен відкритися (автоматично або вручну), як тільки двигун прогріється і більше не буде потребувати в багатій суміші. Інші компоненти карбюраторних систем також призначені для впливу на повітряно-паливну суміш під час різних умов експлуатації. Наприклад, потужностний клапан або дозуючий стрижень може збільшити кількість палива під відкритим дроселем, або це відбувається у відповідь на низький тиск у вакуумній системі (або ж фактичне положення дросельної заслінки). Карбюратор – це непростий елемент, і фізичні основи його функціонування досить складні.

Проблеми

Деякі проблеми карбюраторів можуть бути вирішені шляхом регулювання повітряної заслінки, суміші або холостого ходу, а інші потребують ремонту або заміни. Найчастіше зношується мембрана карбюратора, перестає качати бензин в камери. Коли карбюратор виходить з ладу, двигун буде працювати погано в певних умовах. Деякі проблеми карбюраторних систем призводять до поломки двигуна, він не може нормально працювати на холостому ходу без сторонньої допомоги (наприклад, витягування підсосу або постійної подгазовки). Найбільш поширені проблеми проявляються в холодну пору року, коли двигуну працювати найбільш складно. А карбюратор, який працює погано на холодному двигуні, може функціонувати нормально, коли тепло (це відбувається з-за проблем з закоксовуванням каналів). Варто зауважити, що карбюратор для мотоблока за своїм складом такий же, як і автомобільний. Відмінність у кількості елементів і їх розмірах. В деяких випадках проблеми з карбюратором можуть бути вирішені шляхом ручного регулювання суміші або частоти холостого ходу. З цією метою суміш, як правило, регулюється шляхом повороту одного або декількох гвинтів. На них закріплені голчасті клапани. Ці гвинти дозволяють фізично змінити положення голчастих клапанів, а це призводить до того, що кількість палива може бути зменшено (бідна суміш) або збільшено (відбувається збагачення суміші) в залежності від конкретної ситуації.

Ремонт карбюратора

Багато проблем карбюраторних систем можуть бути вирішені шляхом внесення змін або виконання інших виправлень без зняття пристрою з двигуна. Щоб відрегулювати карбюратор для мотоблока, немає необхідності його знімати. Але деякі проблеми можуть бути вирішені тільки з видаленням пристрою і його повним або частковим відновленням. Операція відновлення карбюратора, як правило, включає в себе видалення блоку, розібрати його на частини і очищення за допомогою розчинника, розробленого спеціально для цієї мети. Ряд внутрішніх компонентів, ущільнень та інших частин потім треба обов'язково замінювати перед монтажем. Тільки після ретельної обробки необхідно зібрати карбюратор і встановити на місце. Щоб провести якісне обслуговування, вам потрібно ремкомплект для карбюратора. Він включає в себе всі найважливіші елементи конструкції. Отже, ми з'ясували, що карбюратор – це буквально пристрій, який додає бензин (пальне) в повітря і подає цю суміш в камери згоряння двигуна.