что такое карбюратор и как он работает
Что такое карбюратор и как он работает – схема и устройство
Некоторые автомобилисты могут думать, что информация о том, что такое карбюратор, не особо важна, так как вместо этих устройств сегодня активно используют инжекторы. Но именно карбюраторные двигатели до сих пор используются на многих автомобилях, поэтому мы решили помочь их владельцам понять принцип работы карбюратора и его устройство.
История карбюратора началась ещё в 1876 году, когда итальянец Луиджи де Кристофорис изобрел это устройство. Через несколько лет Карл Бенц начал работать над собственным вариантом карбюратора в ходе создания первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Советуем изучить нашу статью о том, как работает двигатель автомобиля. В конце 1920-х годов появился карбюратор поплавкового типа, который в дальнейшем использовали в качестве основы для выпуска более современных модификаций. Если брать во внимание этимологию, термин «карбюратор» произошёл от французского слова «carbure», которое можно перевести как «карбид». Поскольку слово «carburer» используется для обозначения соединения с углем, в химии его применяют для того, чтобы обозначать увеличение содержания углерода в жидкости и его смешивание с летучими углеводородами. Последнее соединение – компонент сырой нефти, из которой изготавливают дизель и бензин. Пришло время рассказать о том, почему карбюратор был очень важной составляющей большинства двигателей 20-го века. В 1980-х годах в мире произошло немало изменений. В частности, вместо карбюратора, устройство которого посчитали устаревшим, автомобильные компании начала активно использовать технологии впрыска топлива. Хотя карбюраторные двигатели до сих пор эксплуатируются в автомобилях, созданных для гоночных соревнований типа NASCAR, встретить их в современных моделях практически нереально.
Как работает карбюратор
Как вам известно, работа современных ДВС состоит из четырех циклов, поэтому эти двигатели и получили название четырехтактные. Практически все автомобилисты понимают, о каких циклах идет речь: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Давайте подробнее рассмотрим сам принцип работы карбюратора автомобиля. Простыми словами, для того чтобы сжечь бензин карбюратор должен смешать требуемое его количество с соответствующим количеством воздуха. Если в составе полученной смеси будет слишком много топлива, это приведёт к заливке цилиндров и выработке огромного количества выхлопных газов. Наличие слишком малого количества топлива в смеси также не способствует правильной работе двигателя. Устройство карбюратора включает себя дроссельную заслонку. Это регулируемая пластина, которая контролирует количество воздуха, проходящее через карбюратор. Сужение называется диффузором, который используется для создания вакуума. В нём имеется маленькое отверстие, которое получило название жиклер. Через него происходит забор топлива из топливопровода, соединенного с бензобаком. При нажатии на педаль газа происходит открытие клапана, ограничивающего количество воздуха, который поступает в карбюратор. Если выжать педаль максимально, клапан откроется полностью, в результате чего через карбюратор будет проходить большое количество воздуха. В конечном итоге двигатель получит достаточно богатую смесь, что и приведет к увеличению его мощности. Во время работы двигателя на холостом ходу клапан закрыт, однако даже в этом случае жиклер обеспечивает подачу небольшого количества топлива в обход дроссельной заслонки, что обеспечивает стабильное функционирование силового агрегата. Владельцы ВАЗовской «классики», а также иных машин, выпущенных несколько десятилетий назад, хорошо понимают, что такое «подсос». Это рычаг, который расположен на приборной панели автомобиля. По сути, он создан для того, чтобы обеспечивать двигатель более богатой воздушно-топливной смесью во время запуска. Необходимо просто потянуть его на себя, в результате чего двигатель сможет стабильно работать в холодную или дождливую погоду. После нескольких пройденных километров рычаг можно вернуть в исходное положение и позволить карбюратору выполнять свою работу самостоятельно. Информация об устройстве карбюратора может помочь тем, кто хочет почистить его своими руками. Теперь вы знаете, как работает карбюратор и зачем он вообще существует.
Что такое карбюратор в автомобиле
Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет. Давайте разберёмся, что такое карбюратор, какие изменения он претерпел за век использования и почему отдал своё место инжекторам.
Что такое карбюратор
Необходимость разработки автоматического прибора, регулирующего создание воздушно-топливной смеси возникла в конце XIX века. Распространённые ранее автомобили работали на светильном газе, который легко воспламеняется. Однако такое топливо было слишком дорогим и неудобным, поэтому конструкторы решили перейти к жидким аналогам.
Однако для его воспламенения необходимо смешивание с воздухом в специальных пропорциях. Так лучшие инженерные умы взялись за разработку карбюратора. Первая модель была представлена Луиджи Де Христофорисом. Она не получила распространение, но стала основой для дальнейших разработок.
За десятилетия дальнейшего совершенствования были разработаны три базовых разновидности карбюраторов: мембранно-игольчатые, барботажные и поплавковые. Правда, во второй половине XX века почти везде стали использоваться последние. В частности, именно они устанавливались на отечественные автомобили до 1990-х годов.
Для чего нужен карбюратор
Карбюратор необходим для формирования воздушно-топливной смеси. В автомобилях используется бензин – жидкое топливо, которое не воспламеняется должным образом от искрового зажигания. Если система подачи топлива оснащена карбюратором (а в современных моделях – инжектором), в цилиндры мотора попадает мелкодисперсная топливно-воздушная смесь, которая легко воспламеняется от искры.
Появление карбюраторов в конце XIX века позволило использовать жидкое топливо в автомобилях, мотоциклах и другой транспортной технике. Отчасти это определило дальнейшее развитие автомобильной отрасли и идеи «машина в каждый дом». Спустя век карбюраторы были вытеснены более надёжными и удобными инжекторными системами.
Принцип работы карбюратора
Как устроен карбюратор на примере ВАЗ 2105: 1. Эмульсионный жиклер эконостата; 2. Эмульсионный канал эконостата; 3. Воздушный жиклер главной дозирующей системы; 4. Воздушный жиклер эконостата; 5. Топливный жиклер эконостата; 6. Игольчатый клапан; 7. Ось поплавка; 8. Шарик запорной иглы; 9 – поплавок; 10. Поплавковая камера; 11. Главный топливный жиклер; 12. Эмульсионный колодец; 13. Эмульсионная трубка; 14. Ось дроссельной заслонки первой камеры; 15. Канавка золотника; 16. Золотник; 17. Большой диффузор; 18. Малый диффузор; 19. Распылитель;
Карбюратор готовит горючую смесь из воздуха и топлива и в необходимых пропорциях подаёт её в двигатель. Конструкцию простейшего карбюратора составляют поплавковая и смесительная камеры, соединённые между собой. Постоянный уровень топлива в первой регулируется поплавком. Топливо передаётся в смесительную камеру через жиклёр. При прохождении через распылитель оно разбивается струёй воздуха и распыляется, смешиваясь с ним. В результате образуется легко воспламеняемая воздушно-топливная смесь.
Конструкция поплавкового карбюратора включает:
Топливо поступает из бака в поплавочную камеру через топливную магистраль. При наполнении камеры поплавок поднимается наверх и прикрывает подачу иглой. Жиклёр находится в нижней части камеры и дозирует передачу горючего на смешивание.
В смесительной камере находится диффузор, разрежающий воздух в районе распылителя. Благодаря этому жидкость засасывается в камеру и распыляется.
Читайте также: В чем разница между инжектором и карбюратором и что лучше.
Для чего нужен подсос на карбюраторе
Конструкция карбюраторной системы питания дополняется дроссельной заслонкой, которая регулирует подачу воздуха в смесительную камеру. От её положения напрямую зависит количество воздушно-топливной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Поэтому она конструктивно имеет прямую связь с педалью газа – при нажатии подаётся больше воздуха и топлива для активного сгорания и генерации мощности.
Некоторые карбюраторные автомобили оснащались рычагом управления заслонкой, выведенным на приборную панель водителя, который облегчал запуск автомобиля «вхолодную». В русскоязычном сообществе его прозвали подсосом. В целом, слово довольно хорошо отображает функциональную роль рычага. При вытягивании подсоса происходит прикрытие дроссельной заслонки и ограничивается поступление воздуха в смесительную камеру. Соответственно, среда в ней становится более разреженной, и бензин затягивается в большем объёме. В результате образуется обогащённая смесь с повышенным содержанием топлива, отлично подходящая для запуска двигателя.
После запуска и прогревания двигателя до достаточной температуры подсос возвращается в нормальное положение, и заслонка снова управляется прежним образом.
Типичные неисправности карбюраторов и их причины
Читайте также: Что такое моновпрыск и чем он отличается он карбюратора.
Плюсы и минусы карбюратора
По сравнению с инжекторными системами, карбюратор имеет технически более простую конструкцию, и этим обусловлено главное его преимущество – низкая стоимость ремонта. Многие опытные водители без проблем чинят прибор самостоятельно, используя комплекты и детали, которые до сих пор встречаются в свободной продаже. Тем более что для ремонта не нужны особые инструменты и навыки. По хорошей инструкции быстро разберётся и новичок.
Механические карбюраторы сохраняют работоспособность при контакте с грязью и водой (в умеренных количествах, конечно). Их проникновение внутрь не приводит к отказу или остановке. Впрочем, отсюда вытекает и недостаток – устройство приходится регулярно чистить и регулировать. Тем не менее, повышенная устойчивость к тяжёлым условиям эксплуатации по сравнению с электронными карбюраторами или инжекторами – это факт.
Ещё один ценный плюс карбюратора – неприхотливость к качеству топлива.
Помимо необходимости настройки и чистки, карбюратор имеет минус в виде потенциальных сложностей эксплуатации в определённых погодных условиях. В частности, при минусовой температуре на его корпусе намерзает конденсат. При сильной же жаре прибор перегревается, и мощность двигателя падает из-за испарения топлива. Вытеснение карбюраторов в конце XX века было обусловлено тем, что они не осуществляют распределённый впрыск, как инжекторные системы.
Что такое карбюратор: конструкция и принцип работы
Современные модели транспортных средств оснащаются как карбюраторными, так и инжекторными двигателями. В отличие от инжекторов карбюраторы, появившиеся значительно раньше, за годы своего существования претерпели различные изменения и доработки, обретя неоспоримые достоинства. Несмотря на довольно сложную конструкцию карбюраторные моторы являются одними из самых простых в обслуживании.
Разработка и производство
В истории автомобилестроения кабюратор был сконструирован и собран в 1895 году техником-самоучкой немецкого происхождения Вильгельмом Мэйбахом. Карбюраторные двигатели, как и сами карбюраторы, за прошедшие годы не раз изменялись, однако принцип их работы сохранился неизменным. Технология испарения топлива, использовавшаяся в первых версиях карбюраторов для образования топливно-воздушной смеси, в современных моделях была заменена на технологию распыления горючего, что стало основным отличием и преимуществом данного узла автомобиля.
Карбюраторы новой конструкции начали производиться массово в 1925 году всемирно известным концерном Bosch. Надежность и безопасность транспортных средств удалось повысить за счёт внесения в конструкцию карбюраторов изменений, связанных с интеграцией топливного насоса и системы впрыска топлива. Конструктивные изменения карбюратора позволили приступить к созданию инновационных силовых агрегатов, работающих на дизельном топливе. Спустя десять лет с конвейера завода Mercedes сошёл первый автомобиль, оснащённый дизельным двигателем.
Налаженный выпуск инжекторных двигателей начал требовать повышения мощности бензиновых моторов. Достичь этого удалось за счёт внедрения впускного коллектора, что спровоцировало начало производства в середине 40-х годов двигателей с системой непосредственного впрыска топлива и карбюратором большей мощности.
Концерн Bosch в 1965 году выпустил на автомобильный рынок новую версию карбюратора с системой распределённого впрыска топлива. Конструкция карбюратора была значительно изменена и обзавелась электронасосом, который заменил ТНВД, что в результате позволило снизить стоимость и габариты всего узла.
Первый карбюратор с системой распределённого впрыска топлива был выпущен компанией Bosch
Автоконцерн Mitsubishi Motors в 1994 году внедрил в карбюраторные двигатели систему непосредственного впрыска топлива. Подобное конструктивное решение имело свои преимущества: экономия топлива вкупе с достижением максимального крутящего момента.
Что такое карбюратор
ДВС автомобиля работает на топливно-воздушной смеси, образование которой осуществляется в карбюраторе — одном из наиболее важных узлов топливной системы транспортного средства. Смесь представляет собой смешение горючего и воздуха в строго определённых пропорциях.
На сегодняшний день карбюраторные двигатели считаются одними из самых распространённых. На заре автомобилестроения использовались барботажные карбюраторные моторы, которые со временем были заменены более производительными и совершенными с технической точки зрения мембранно-игольчатыми и поплавковыми аналогами.
Мембраны карбюратора мембранно-игольчатого типа разделяют камеры и объединятся штоком, один конец которого выполнен в форме иглы. Последняя, двигаясь вверх-вниз во время работы карбюратора, открывает и закрывает клапан, подающий в топливную систему горючее. Узлы такой конструкции считаются самыми простыми и устанавливаются в основном в грузовые автомобили и различную технику.
Принцип работы разных модификаций поплавкового карбюратора одинаков. Конструкция узла автомобиля очень проста: поплавок и поплавковая камера, в которой и формируется топливно-воздушная смесь. Карбюраторы такого типа отличаются неплохой тягой, динамичностью и способны поддерживать бесперебойную работу мотора авто, благодаря чему их чаще всего используют в автомобилестроении.
Схема строения простейшей модели автомобильного карбюратора
Моновпрыск и карбюраторная система: отличия и сравнительный анализ
Моновпрыск — разновидность электронно контролируемой системы впрыска горючего в ДВС. В подобных системах объединены преимущества инжекторов и карбюраторов, поскольку они являются своеобразным промежуточным звеном между ними.
Моновпрыск первоначально использовался в авиастроительстве. Особенности такого узла позволяли поддерживать постоянный приток горючего в двигатель самолётов во время полётов. Моновпрыск, по сути, является модифицированной версией классической карбюраторной системы за одним исключением — управляется она компьютеризированным электронным блоком, контролирующим поступление бензина и работу топливонасоса и форсунок. Преимуществом моновпрыска являются его компактные габариты и сохранение неизменными основных функций карбюратора.
Моновпрыск, в отличие от карбюраторов, обладает более компактными размерами
Система моновпрыска способна поддерживать в двигателе на регулярной основе минимальное давление в 1 бар, которого достаточно для обеспечения бесперебойной работы силового агрегата. Проще говоря транспортные средства, оснащённые подобной системой, во время резкого торможения или обгона работают без перебоев, в то время как электронные системы зачастую не способны поддерживать стабильную работу двигателя внутреннего сгорания в подобных условиях. Отсутствие провалов подачи топлива гарантирует также высокую мощность мотора.
Несмотря на то, что система моновпрыска обладает определёнными преимуществами перед карбюраторами, именно последние на сегодняшний день являются наиболее экономичными механизмами, поскольку во время их работы впрыск топлива происходит по всей камере, благодаря чему используется весь поступающий объем. Именно благодаря этой особенности в холодное время года проще завести автомобиль с карбюраторным двигателем.
Жиклёр карбюратора
Современные карбюраторы состоят из множества деталей, одной из которых являются жиклёры — маленькие детали с отверстиями, расположенными в определённом порядке. Жиклёры делятся на два основных типа: воздушные и топливные. Существуют и другие виды жиклёров — компенсационные, главные, холостого хода и прочие.
Установленная на заводе производительность двигателя достигается за счёт пропускной способности жиклёра. Работоспособность данной детали определяется калибровкой отверстий, в связи с чем жиклёр регулярно очищается от нагара и грязи, причём процедура выполняется очень осторожно и аккуратно, дабы размер отверстий не был изменён.
Экономайзеры и их разновидности
С целью экономии горючего карбюраторы оснащаются экономайзерами, классифицирующимися на два основных типа:
Электромагнитный клапан, или ЭПХХ, устанавливается рядом с воздушным фильтром и состоит из жиклёра холостого хода, пластикового привода и соленоида. Предназначается экономайзер для перекрытия подачи топлива в смесительную камеру. Прекращение подачи горючего через каналы холостого хода возможно при соблюдении нескольких условий: коленвал должен вращаться со скоростью боле 2 тысяч оборотов в минуту, педаль газа должна быть свободна. Активацией и дезактивацией ЭПХХ занимается блок управления, к которому подключаются микровыключатель и система зажигания. Экономайзер позволяет снизить потребление двигателем горючего во время движения автомобиля по горной местности. На подобных трассах осуществляется торможение двигателем, во время которого ЭПХХ прекращает подачу топлива по системе холостого хода. Подобное решение повышает управляемость машины и безопасность движения.
Состоящий из клапана и расположенной под пружиной мембраны экономайзер мощностных режимов размещается под ЭПХХ. Он отвечает за обогащение топливной смеси. Принцип его работы заключается в подаче топлива к распылителям смесительной камеры и увеличении крутящего момента мотора. Клапан ЭМР прикрыт шариком, упираемым с одной стороны пружиной. Под воздействием давления, нарастающего при работающем двигателе ниже заслонки дросселя, пружина клапан смещает шарик, который закрывает топливный канал, прекращая тем самым ток горючего. Топливо будет поступать в смесительную камеру только при условии снижения давления и газования педалью акселератора.
Экономайзер мощностных режимов, отвечающий за обогащение топливной смеси
Прокладка карбюратора
Основное назначение прокладок, используемых при установке карбюраторов — уплотнение соединений между впускным коллектором и самим карбюратором. Нередко для обеспечения более надёжного и герметичного соединения используют сразу несколько прокладок: они предотвращают подсос воздуха в двигатель со стороны.
При монтаже карбюраторов используются три основных вида прокладок:
Самостоятельное изготовление прокладок для карбюратора подразумевает использование паронита либо тонкого металлического листа. Новая прокладка изготавливается аналогично той, которая была установлена на заводе-изготовителе.
Специалисты не советуют устанавливать паронитовые прокладки под карбюраторы, поскольку при попадании на них бензина паронит сильно разбухает и начинает сыпаться, что в итоге может привести к попаданию в карбюратор частиц материала и засорению жиклёров.
Для уплотнения стыков между карбюратором и впускным коллектором используются специальные прокладки
Диффузор
Выполненная в виде суженой горловины металлическая часть карбюратора — диффузор — отвечает за подачу воздуха в двигатель машины для образования топливно-воздушной смеси. Топливо в диффузор поступает из поплавковой камеры карбюратора под воздействием высокого давления. Поток воздуха, проходящий через горловину диффузора, смешивается с горючим и под давлением подаётся во впускной коллектор силового агрегата.
За подачу топливно-воздушной смеси в двигатель автомобиля отвечает диффузор карбюратора
ЭПХХ карбюратора автомобиля
Карбюратор транспортного средства оснащается электронным блоком управления, активирующим ЭМК, который контролирует расход топлива при включении режима принудительного холостого хода. Переключение на данный режим работы осуществляется при торможении двигателем. Давление, нарастающее под дроссельной заслонкой, подаёт по каналам топливо в силовой агрегат.
При спуске машины с возвышенности эффективность режима торможения двигателем снижается в разы. В связи с этим повышается потребление бензина, что провоцирует активацию ЭПХХ, который автоматически прекращает подачу топлива.
Основная функция экономайзера принудительного холостого хода — экономия топлива
ЭПХХ срабатывает при получении от датчика сигнала о закрытой заслонке и увеличении количества оборотов коленчатого вала. В рабочем режиме электромагнитный клапан пребывает до тех пор, пока:
Функционирование экономайзера позволяет повысить эффективность режима торможения мотором, обогатить топливную смесь и сэкономить бензин.
Дозирующая система
ГДС карбюратора поддерживает работу ДВС автомобиля во всех режимах за исключением режима с низкой частотой вращения коленвала. Основная задача данной системы — подача порции бензина для образования горючей смеси. По мере открытия заслонки дросселя обогащение топливной смеси происходит очень быстро, поскольку бензин поступает в большем объёме, чем воздух через диффузор. Компенсировать состав смеси горючего можно за счёт предотвращения её обогащения, что делает дозирующая система карбюратора.
Дозаторы
В камеру сгорания мотора бензин подаётся порциями определённого объёма из дозатора карбюратора.
Дозатор определяет количество топлива, необходимое для подачи в двигатель автомобиля
Ускорительный насос
Эта механическая система принудительно подаёт бензин в карбюратор при открытых заслонках дросселя. Работоспособность данного узла карбюратора не зависит от потока воздуха, подаваемого диффузором. Обеднение топливно-воздушной смеси происходит при резком разгоне транспортного средства ввиду поступления недостаточного объёма бензина к цилиндрам ДВС. Встраивание ускорительного насоса компенсирует подобные воздействия. Концентрация воздуха и бензина в топливно-воздушной смеси поддерживается насосом, благодаря чему сокращается время разгона и улучшаются динамические характеристики авто.
Ускорительный насос — система, подающая топливо в карбюраторе
Электромагнитный клапан
Неотъемлемой частью карбюраторов современных автомобилей является экономайзер. Такие устройства классифицируются на два основных типа, одним из которых является ЭПХХ, или электромагнитный клапан. Разработано такое устройство было в 80-х годах прошлого века с целью снижения потребления горючего карбюраторными двигателями, значительно уступавшими в этом аспекте инжекторным аналогам.
Внедрение электронных элементов стало единственным способом понижения расхода бензина. Разработка ЭМК и некоторых других устройств позволила сэкономить горючее и повысить эффективность карбюратора.
Стабильность холостого хода двигателя обеспечивается ЭПХХ, который приводится в действие электрическим током. Осуществляется это посредством перекрытия каналов, по которым поступает бензин, в режимах работы мотора, которые не требуют потребления топлива. В таких режимах функционируют только клапана силового агрегата и жиклёры, в то время как другие узлы и детали бездействуют.
Экономайзер принудительного холостого хода карбюратора управляется при помощи специального электронного блока
Электромагнитный клапан позволяет:
Завихритель
Принцип работы карбюратора строится на вихревом смешении воздушного потока и горючего при помощи завихрителя — небольшой выполненной в форме пластинки детали, оснащённой каналами. Завихритель не является частью внутренней конструкции карбюратора, поскольку устанавливается под него.
Создаваемые деталью воздушные завихрения создают мелкие капли горючего, благодаря чему создаётся топливно-воздушная смесь. Специалисты рекомендуют оснащать подобным устройством все карбюраторы, поскольку оно уменьшает расход горючего.
Завихритель смешивает воздушный поток и горючее, создавая топливно-воздушную смесь
Игольчатый клапан
Несмотря на небольшие габариты, игольчатый клапан является одной из основных деталей карбюратора. Работоспособность и исправность клапана влияют на функционирование карбюратора, уровень расхода горючего и качество образуемой топливной смеси.
Конструкция клапана проста и состоит из иглы и цилиндрического корпуса. Данный узел очень хрупкий и деликатный, часто выходит из строя. Все его неполадки разделяют на две группы:
Причиной первой неисправности становится сильный износ седла клапана и иглы, из-за чего количество поступающего в диффузор топлива ничем не ограничивается, что приводит к повышению расхода бензина, не оказывая при этом никакого влияния на работоспособность силового агрегата автомобиля.Полностью противоположная ситуация с «залипанием» иглы, которое сопровождается недостатком горючего для исправного функционирования мотора.
Одна из основных деталей карбюратора, отвечающая за его нормальное функционирование
Обогащённая топливно-воздушная смесь
Состав топливной смеси зависит от концентрации воздуха и бензина, которые поступают к цилиндрам ДВС. Интенсивное поступление воздуха и, соответственно, насыщение им жидкого топлива происходит при повышении скорости транспортного средства. В результате концентрация и пропорции воздуха и топлива в составе топливно-воздушной смеси изменяются, что приводит к формированию бедной или богатой смеси.
Подготовка топливной смеси осуществляется в карбюраторе. Если в смеси концентрация горючего выше, чем концентрация воздуха, то её называют богатой или высококалорийной. Скорость сгорания такой смеси очень низкая, из-за чего определённый её объем догорает в глушителе машины.
Нормальной топливная смесь считается при условии, что она состоит из 14 кг воздуха и 1 кг жидкого горючего. При превышении части воздуха топливную смесь считают бедной, части бензина — богатой.
Карбюратор — неотъемлемая часть топливной системы автомобиля, каждая деталь которого заточена под выполнение конкретных функций. Исправная работа всей конструкции обеспечивает нормальное функционирование двигателя транспортного средства и безопасность движения.