Карбюратор: как создать питательную смесь для двигателя

Карбюратор: как создать питательную смесь для двигателя

Карбюратор: как создать питательную смесь для двигателя

Несмотря на распространение инжекторных систем подачи топлива, на российских дорогах все еще много автомобилей с карбюраторными двигателями, и с этим нужно считаться. О том, что такое карбюратор, зачем он нужен в автомобиле, какое имеет устройство и на каких принципах основана его работа, читайте в этой статье.

Зачем регулируют холостой ход карбюратора?

Карбюратор – это механизм, который подает топливовоздушную смесь в камеру сгорания двигателя в строго заданном соотношении. В зависимости от количества и состава смеси (состав в этом случае именуется «качеством») определяется множество характеристик двигателя: устойчивость его работы, мощность и расход потребляемого топлива.

Идеально настроенный карбюратор позволяет добиться наиболее эффективной работы двигателя на ХХ. Это значит, что он будет иметь стабильные обороты и максимальную мощность при самом минимальном расходе топлива. Поэтому регулировать холостой ход на карбюраторе необходимо при следующих признаках:

• Двигатель имеет необоснованный и довольно большой расход топлива. Стрелка эконометра постоянно указывает на не экономичную работу двигателя, а бензин стал заканчиваться довольно быстро.
• Снижена мощность мотора. Это значит, что он с трудом набирает необходимые обороты, прежде чем водителю включит следующую передачу. Кроме того, может отсутствовать тяга на низких оборотах, мотор глохнет или имеются провалы в работе педали газа.

Главная проблема первых двух признаков заключается в том, что такое может произойти не только по вине карбюратора. В этом могут быть виноваты топливные фильтры, насосы и неисправная система зажигания.

• Самая главная и весомая причина – мотор не держит холостые обороты или держит их не стабильно: возможна вибрация двигателя, а стрелка тахометра постоянно будет менять свое положение. В конце концов, мотор глохнет сам по себе.

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).

Мы подобрали для Вас кое-что ещё интереснее: Как работает топливный насос?

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:

1. Воздух поступает в верхнюю часть карбюратора из воздухозаборника автомобиля, предварительно очищаясь воздушным фильтром автомобиля.
2. 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).
3. В центре трубки воздух проходит через узкую щель под названием Вентури. Это заставляет его его ускориться и вызывает падение его давления.
4. Падение давления, в свою очередь, создаёт эффект всасывания на топливопроводе (справа), и топливо (оранжевое) попросту втягивается в трубку.
5. 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.
6. Смесь воздуха и топлива поступает в цилиндры.
7. Топливо (оранжевое) подаётся из мини-топливного бака под названием поплавковая камера.
8. Когда уровень топлива падает, поплавок в камере падает вместе в ним и открывает клапан в верхней части.
9. 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.

Работа системы холостого хода в переходном режиме

Когда водитель начинает приоткрывать дроссельную заслонку, разрежение в зоне отверстия малых оборотов холостого хода уменьшается. Это приводит к уменьшению подачи топлива через него, поэтому в работу необходимо включаться другой системе, обеспечивающей плавный переход в работе от системы холостого хода к главной дозирующей системе.

Когда дроссельная заслонка поднимается примерно до 1/4 всего хода, разрежение в зоне отверстия малого холостого хода падает настолько, что истечение топлива из него прекращается. Область максимального разряжения смещается ближе к распылителю главной дозирующей системы, но еще не достигает его. Как раз в этом месте расположено переходное отверстие. Из него начинает фонтанировать топливо в количестве, достаточном для обеспечения плавного перехода в работе двигателя от холостого хода к режиму частичных нагрузок, когда работает уже главная дозирующая система.

Отметим, что жиклер холостого хода важен не только для работы на малых оборотах холостого хода, но и для переходного режима, так как он также регулирует количество топлива, истекающего из переходного отверстия. Наряду с жиклером на работу в переходных режимах оказывают влияние угол среза дроссельной заслонки, специальный выступ на задней части дроссельной заслонки, форма насадки вокруг распылителя главной дозирующей системы, специальный паз на задней кромке дроссельной заслонки.

Элементы дроссельной заслонки, влияющие на переходной режим. Цветом обозначены выступ на задней части дроссельной заслонки (a) и специальный паз на задней кромке (b).

Принцип работы карбюратора

Сначала горючее направляется в поплавковую камеру. В момент достижения необходимого уровня поплавок поднимается и перекрывает клапан, через который подается топливо. Когда поплавок опускается, подача топлива возобновляется.

Далее топливо идет в смесительную камеру, где создается горючая смесь. Сверху подается воздух, который соединяется с горючим. В камере находится распылительная трубка с жиклером, а также дроссель и диффузор. Жиклер — это пробка, которая не допускает вытекание топлива из поплавковой камеры. Заслонка, соединенная с педалью, называется дросселем. При надавливании ногой, она открывается, и горючая смесь попадает в цилиндр. В результате машина набирает скорость. В диффузоре находится распределительная трубка.

В момент запуска в смесительной камере формируется разрежение, из распылителя разбрызгивается топливо. Поднимается поток воздуха, который при смешении с топливом, переносит горючее в цилиндр.

В новейших устройствах помимо смесительной и поплавковой камер, находится также пусковое и дозирующее устройство, конструкция холостого хода, экономайзер, ускорительный насос. Устаревшие модели не обеспечивают полноценную работу мотора, поскольку в зависимости от того, холодный или горячий двигатель, смесь должна быть разной. Если запускают холодный двигатель, требуется горючая смесь, обогащенная топливом. В случае, когда мотор долго работал, необходима смесь с небольшим включением топлива.

Для увеличения скорости или езды в нагруженной машине, нужна смесь, сильно обогащенная топливом. Аналогичная ситуация при движении на холостом ходу, на малых оборотах. Такие условия простой карбюратор обеспечить не в силах.

С целью обогащения смеси топливом применяют насос-ускоритель. Когда резко выжимают педаль, проходит воздух, который движется быстрее топлива. С этим связана нехватка топлива в горючей жидкости. При наличии насоса силовой агрегат работает мощнее.

Система холостого хода идеальна для малых оборотов. При таком режиме силовой агрегат функционирует на обогащенной смеси. Однако, одной дозирующей системы недостаточно, ведь на холостом ходу дроссель открывается лишь частично. В новейших карбюраторах горючая смесь формируется около дросселя, поскольку в этом месте, даже если дроссель открыт не полностью, создается необходимое разрежение.

Для запуска мотора требуется смесь, которая обогащена топливом. С этой целью в смесительной камере предусмотрена заслонка с клапаном, через который проходит воздух. На приборной панели автомобиля есть ручка для управления клапаном. При вытягивании ручки клапан приоткрывается, и объем воздуха в смесительной камере сокращается. А количество горючего в смеси возрастает. В результате даже первые порции смеси достаточно насыщены, и мотор быстро заводится. При наличии спускового устройства двигатель работает даже при пониженных температурах.

Возможности дозирующего устройства позволяют создавать смесь, подходящую для работы двигателя в разных режимах. С помощью системы автоматически регулируется состав смеси при работе мотора с малой и средней нагрузкой. В таком режиме топливо подается через дозирующую систему. Однако, даже при полном открытии дросселя горючего часто недостаточно. По этой причине, когда дроссель практически полностью открыт, рычаг, соединенный с ним, воздействует на тягу привода экономайзера — так открывается дополнительный проход из поплавковой камеры. В итоге двигатель функционирует более мощно.