Автомобиль без топлива, как человек без воды, существовать не может. В двигателях внутреннего сгорания машин в качестве горючего материала используется смесь, состоящая из определённых пропорций топлива и воздуха. До недавнего времени на протяжении почти всей истории автомобилестроения на составлении нужных частей был задействован карбюратор.
Несложная конструкция, малозатратный ремонт, с которым при желании может справиться каждый из автолюбителей, обусловили причины пребывания этого устройства в машине на протяжении сотни лет.
Сейчас, когда с развитием электронной промышленности «власть» в производстве автомобильной воздушно-топливной смеси перешла к инжекторам, автолюбителям полезно будет узнать об истории создания, эволюции карбюратора в машине.
Тем более, что на автомагистралях в большом количестве по-прежнему присутствуют автомобили с карбюраторными устройствами. Такие приборы по формированию горючей смеси продолжают активно использоваться в мототехнике, садово-строительных машинах, автомобилях специального назначения.
Наша статья расскажет о том, зачем нужен карбюратор в автомобиле, мы рассмотрим его конструкцию, назначение деталей, а также познакомимся с достоинствами и недостатками устройства.
Первым горючим материалом, приводящим двигатели в рабочее состояние, в XIX веке был светильный газ, который также был задействован в те времена для возгорания уличных фонарей освещения.
Открытие такого топлива принадлежит французскому инженеру Ф. Лебону. Однако его применение в качестве горючего было, говоря современным языком, нерентабельно, газ был слишком дорогой.
Над разработкой топливной смеси трудились многие учёные позапрошлого столетия. Плодами их изобретений стали: паровое оборудование, машины, работающие на газе.
Однако все эти устройства были несовершенными, громоздкими. Так дело дошло до жидких продуктов сгорания, первой из которых была нефть, а затем более лёгкий бензин. Но и здесь возникали трудности с розжигом жидких продуктов. Конструкции получались объёмными, неудобными в применении.
Изобретателем, пришедшим к идее, распылять в воздухе бензин, был венгр Д. Банки. В 1883 году он придумал устройство карбюратора, оснащённое жиклером. Именно оно стало прообразом современных моделей.
Что такое карбюратор в автомобиле и для чего он нужен? Название прибора произошло от французского слова «carburateur», что означает «смешивание».
Однако было бы неверным считать венгерского инженера первооткрывателем. Попытки создания карбюраторов делались неоднократно. В 1876 году итальянец Л. де Кристофорис придумал модель, в которой пары горючего материала нагревались и комбинировали с воздухом.
Немецкие инженеры В. Майбах и Г. Даймлер в 1883 году по схожей схеме изобрели мотор, работающий от зажигания топливной смеси с помощью раскалённой металлической трубки, вставляемой в цилиндр.
Г. Даймлер и В. Майбах
Они же, в 1885 году сконструировали первый мотоцикл с усовершенствованным карбюраторным устройством. На следующий год Даймлер и Майбах перенесли подобный двигатель в автомобиль.
Эволюция устройства продолжалась полным ходом, появлялись новые виды карбюраторов. Они видоизменялись, уменьшались в размерах, оптимизировалась схема карбюратора. Изменения коснулись и материала. Вначале основа конструкции производилась из чугуна, которого в тридцатых годах 20 века сменил цинк.
Борьба за снижение веса автомобиля и мотоцикла привела к тому, что начиная с шестидесятых годов XX столетия на смену цинку пришёл лёгкий металл, алюминий. Остальные детали конструкции производятся из стали или нержавейки.
Однако карбюраторный прибор не полностью удовлетворял запросы конструкторов машин. Двигатели современных автомобилей требовали большей точности в составлении топливной смеси, оперативного реагирования на внештатные ситуации в различных режимах движения.
Помимо этого, устройство карбюратора обладает такими недостатками:
С развитием электронной промышленности появились устройства, инжекторы, соответствующие новому времени. В результате количество карбюраторных машин на дорогах снижается с каждым годом.
Сейчас помимо различных видов моторизованных транспортных средств, эти карбюраторы устанавливаются на некоторые виды техники специального назначения. Причина такой комплектации: в основном минусе электрических схем и электронных устройств – инжекторы боятся воды.
Спецтехника же работает зачастую в сложных эксплуатационных и погодных и эксплуатационных условиях, на песчаных или заводнённых участках трасс. Для подобных работ приходится использовать в спецавтомобилях испытанное годами оборудование, карбюратор. Он не боится влаги, продолжает надёжно функционировать в сложных условиях.
Ответим на вопрос, как работает карбюратор. Мы уже отмечали в историческом экскурсе, что бензин, как горючий материал, сам по себе, не вспыхнет от искры, нужна воздушная составляющая, причём в определённом объёме.
Составляющие смеси проходят в цилиндропоршневую группу автомобильного или мотоциклетного двигателя через карбюратор.
Существует три основных типа:
Последний тип сейчас не производится из-за архаичности системы. В нём применяется испарительный метод: горючее, размещённое в цилиндре из стали, нагревается извне. Его пары по специальному каналу поднимаются в камеру, где происходит сгорание.
Подобный метод не востребован, так как требует наличия высоких температур для нагрева, особого состава горючего материала. Также подобные конструкции были небезопасны, зависели от погодных условий.
Мембранно-игольчатые типы задействованы в садовом и сельскохозяйственном оборудовании, в транспортных средствах не применяются. Смесь подводится методом впрыска сразу в камеры, количество которых зависит от конструкции, разделёнными мембранами. Камеры соединены штоком, окончание которого сделано в виде иглы. С её помощью перекрывается топливный канал. Конструкция надёжная, но малоэффективная, почему и не востребована в автомобилестроении.
Лучшим из всех видов, если судить по проценту устанавливаемости в различных машинах, мотоциклах считается поплавковый карбюратор. Это – универсальный прибор, несложный в обслуживании, прослуживший людям долгую службу и ещё не закончивший свою историю.
Для полноты картины отметим также появившееся в конце истории карбюраторов поплавковое устройство с электромагнитными клапанами. Оно использовалось в восьмидесятых годах прошлого столетия в автомобилях японской компании Nissan. Однако изобретение не имело продолжения по причине необходимости установки многочисленного оборудования, отвечавшего за работу узла в различных режимах.
Инжекторная система впрыска топлива была изобретена в тридцатых годах XX века, но причине слабости электронной промышленности того времени она не получила развития. Точкой отсчёта новейшей истории инжекторных систем можно считать восьмидесятые годы прошлого столетия, когда такие приборы стали устанавливаться на силовые агрегаты автомобилей.
Инжекторный бум, время, когда они полностью стали вытеснять из моторных узлов машин карбюраторные приборы, начался со времени удешевления процессоров, устанавливаемых в электронных блоках управления автомобилей. Именно они считаются «мозгом» инжекторных устройств. С их помощью, а также датчиков узла, определяется время открытия, длительность впрыска.
Познакомившись с историей, перейдём к рассмотрению конструкции стандартного поплавкового прибора, а также расскажем о принципе работы карбюратора.
Рассказ о том, как работает карбюратор поплавкового типа, начнём с составляющих конструкцию прибора.
Строение карбюратора
Карбюратор состоит из:
По топливной магистрали в поплавковую камеру подводится горючий материал. Пропорция запуска бензина осуществляется на основе работы взаимодействующих компонентов: поплавка и иглы.
Прежде чем начать рассказ, как работает карбюратор, обозначим его место под капотом машины. Исходя из того, что работа карбюраторного устройства связана напрямую с воздухом и топливом, искать его нужно в моторном отсеке рядом с системами подачи этих компонентов воздушно-топливной смеси.
Как правило, оборудование для формирования горючего расположено под воздушным фильтром. На некоторых моделях автомобилей карбюратор размещается между бензонасосом и блоком цилиндров.
Работа карбюратора состоит из следующих действий:
Эта камера оснащена также балансировочным отверстием, которое поддерживает нужное атмосферное давление в устройстве.
Названый канал выходит не в атмосферу, а в полость фильтра воздуха машины или верхнюю часть смесительной камеры. Такое решение оказывает стабилизирующее влияние на работу карбюратора, его газодинамические характеристики.
Следующий важный элемент конструкции – жиклёр, выполняющий роль калибратора горючего. Благодаря его работе в смесительную камеру проходит только определённая часть топлива.
Через отверстие в жиклёре оно проникает из поплавковой в смесительную камеру. Её название говорит о том, что именно в ней происходит смешивание нужных пропорций бензина и воздуха для формирования качественной горючей смеси.
Смесительная камера оснащена диффузором, необходимым для увеличения скорости подачи топлива и впускным каналом, подающим горючую смесь по цилиндрам.
Диффузор представляет собой трубку Вентури, он создаёт разрежение воздуха вокруг распылителя, необходимое для лучшего всасывания в камеру.
В более поздних поколениях карбюраторных устройств устанавливаются два диффузора по схеме: один в одном. В них вместо жидкого горючего подаётся воздушно-топливная эмульсия.
Подобная конструкция улучшает качество подачи горючей смеси в цилиндры, способствует стабильной работе силовой установки. Объём топлива, нужный для корректной работы мотора, регулируется заслонкой. В модификациях карбюраторов с горизонтальной схемой роль заслонки выполняет золотник.
Разобравшись, из чего состоит карбюратор, рассмотрим его составные части.
Жизненно важный компонент прибора. Благодаря правильной работы поплавковой камеры силовой агрегат нормально функционирует на холостом ходу, на небольших оборотах, и, соответственно, в остальных режимах.
Автомобиль не всегда передвигается по ровным дорогам. Во время крена на поворотах, при подъёмах или спусках возникает опасность выплёскивания бензина из поплавковой камеры. Чтобы не допустить самопроизвольного поступления топлива в смесительную камеру, в усовершенствованных моделях установлены параллельно дополнительные поплавковые камеры, соединённые с основной каналом. Также для этой цели размещаются и добавочные экономайзеры.
Между поплавковой и смесительной камерами карбюратора этого типа размещается распылитель, проходя через который топливо поступает в виде мельчайших капель в следующий отсек.
Эта часть карбюратора считается основной – именно здесь создаётся воздушно-топливная смесь, необходимая для работы цилиндров двигателя.
Бензиновый туман, так называют это состояние топливного материала, в смесительной камере соединяется с воздушными массами, подаваемыми, как мы уже отмечали, через диффузор. В нём воздух разгоняется до повышенной скорости, образуя разрежение для скорейшего проникновения топлива через распылитель. В итоге оба компонента смешиваются, образуя воздушно-топливную смесь.
Отметим важную функцию этой части рассматриваемого прибора. Силовая установка функционирует в режимах, согласно условиям дорожного движения.
Исходя из этого требуется:
В карбюраторных приборах последних поколений внедрены дозаторы, назначение которых – в составлении необходимых для соответствующего режима пропорций воздуха и бензина. Основа их работы заключается в компенсации горючей смеси.
Обязательными участниками смесительных камер считаются экономайзеры и эконостаты.
Экономайзеры задействованы на принудительном обогащении усреднённой воздушно-топливной смеси при максимальной загрузке силовой установки.
Например, водитель выжимает до упора педаль газа, а мощности в работе двигателя не хватает.
Конструкция экономайзера карбюраторного (не следует путать с экономайзером холостого хода ЭПХХ) состоит из жиклёра и клапана. Работа этих деталей производится при помощи механизмов или пневматических устройств.
В момент почти полного открытия (от 80 до 90%) дроссельной заслонки от хода штока срабатывает, открывается, клапан. Горючее устремляется помимо основного жиклёра к аналогичной детали экономайзера. Таким образом производится принудительное обогащение смеси.
Пневматический экономайзер действует по другой схеме.
В момент открытия дроссельной заслонки на максимальные углы разрежение в трубопроводе впуска становится меньше. Соответственно снижается давление на мембрану.
Её пружина в этом случае прожимает мембрану с левой стороны, открывает клапан. В результате таких действий дополнительное горючее поступает по каналу через жиклёр в ГДС (главная дозирующая система). Таким образом производится обогащение смеси.
Эти детали представляют собой трубки различного сечения, которые также помогают сделать смесь богаче топливом. Они задействованы в случаях, когда смесь становится обеднённой из-за увеличенных расходов воздуха по причине действия какого-либо из режимов силового агрегата.
Эконостат начинает работу при повышенных нагрузках, скоростных режимах мотора во время полного открытия дроссельных заслонок.
Горючее поступает через жиклёр, переходит в трубку, от неё к собственному распылителю, размещённому чуть выше распылительного устройства ГДС.
В двигателях карбюраторного типа обязательными участниками узла считаются воздушная и дроссельная заслонки.
С помощи первой возможно перекрытие воздушного потока, в результате этого смесь станет богаче. Подобную операцию легко провести вручную с помощи ручки подсоса, выведенной в салон автомобиля.
Помимо ручного управления заслонка подачи воздуха в моторных узлах разного типа последних генераций регулируется полуавтоматическим или автоматическим способом. Она входит в состав пускового устройства двигателя, водитель в этом случае участия в работе воздушной заслонки не принимает.
Принцип работы такого пускового устройства несложен: воздушная заслонка в этом случае полностью. закрыта, дроссельная – немного приоткрыта. В результате этих действий в смесительной камере создаётся разрежение, что положительно влияет на производительность вытекающих из жиклёров горючей смеси ГДС и холостого хода. Подобным образом выполняется обогащение топлива. Для последующей корректной работы силовой установки следует приоткрыть воздушную заслонку на время её работы.
Мы уже упоминали про этот узел, обобщим высказывания, рассмотрим его конструкцию. Назначение главной дозирующей системы – в создании смеси с уменьшенным количеством топлива, т.е. обеднённой. Такое топливо используется при поездках на транспортных средствах в среднескоростном режиме.
Благодаря присутствию в ГДС распылителя увеличивается экономичность в работе двигателя, сокращается топливный объём, часть которого заменяется на эмульсионный продукт, состоящий из бензина и воздуха.
Отметим, что в режиме холостого хода главная дозирующая система отключается.
Рассмотрим элементы, входящие в ГДС:
Важной функцией основной системы дозировки топливной смеси заключается в адекватном ответе на внештатные ситуации в работе двигателя, например, резком нажатии на педаль акселератора.
Как работает двигатель, если отключается главная дозировочная система? В этом случае происходит переход на режим холостого хода, именно этот узел берет на себя обязанности поставки горючего в цилиндры.
Устройство функционирует при небольших оборотах силовой установки, в момент полного закрытия заслонки. Горючее в этом режиме подаётся в двигатель в ограниченном количестве, его хватает только на то, чтобы он не остановился.
При помощи регулировочного винта можно настроить подачу. Уменьшить, сделать экономичной или, наоборот, увеличить, для того чтобы мотор не заглох.
Транспортировка топлива в этих случаях производится с помощи жиклёров холостого хода. После перехода на обычный режим работы двигателя, горючее поступает по топливному каналу.
Поскольку мы упомянули о моменте перехода с режима холостого хода к действию главной дозирующей системы, упомянем о работе подобной конструкции на примере карбюратора Солекс.
Предназначение узла – в плавном переходе работы силового агрегата с холостого хода на обычное функционирование. В большинстве видов карбюраторов такие переходные отверстия размещены в рядом с дроссельными заслонками.
При помощи насоса-ускорителя производится краткосрочное обогащение топливной смеси. Подобные обязанности выполняются в случаях экстренного нажатия на педаль акселератора.
Насос через приводной механизм задействован с дроссельными заслонками, он быстро приоткрывает их на незначительное время. Механизм приходит в движение после резкого нажатия на педаль.
С одной стороны оси заслонки установлен тросик, идущий от этой педали, а также рычаг привода, с другой – находится кулачок. Последний своим движением воздействует на рычаг, который в свою очередь продавливает мембрану, а вместе с ней и топливо. Дальше бензин попадает в распылитель, из него – в камеру.
Для полноты картины отметим работу этого узла. В зарубежных, в основном, европейских, компаниях, установка рециркуляционной системы обязательна. Азиатские производители машин не стремятся установить названон оборудование по простой причине: из-за падения мощности мотора в результате действия устройства.
Подобный негатив происходит из-за замещения части воздушной составляющей топливной смеси продуктом отработки во время торможения агрегатом.
Было бы неправильно думать, что все приборы по формированию горючей смеси похожи друг на друга. Эволюция устройства уводила разработчиков карбюраторов в разные направления. В результате существуют различные модификации таких приборов.
Они классифицируются по:
Разобравшись с темой: карбюратор – что это, и для чего предназначен карбюратор, перейдём к преимуществам и недостаткам этого прибора.
Начнём с достоинств карбюраторных устройств:
Однако напомним: этому устройству пришлось покинуть своё рабочее место в автомобиле. Основная причина ухода – отсутствие стабильности в формировании горючей смеси при различных режимах силового агрегата.
Напомним о других недостатках:
Поскольку в автомобильном потоке ещё присутствуют машины, оснащённые карбюраторами, подскажем автовладельцам о симптомах неисправности этого оборудования.
Назовём симптомы, по которым хозяин транспортного средства определит, что с прибором по формированию горючей смеси не всё в порядке:
Не все признаки указывают на неполадку именно карбюратора, возможны и другие причины. Однако проверить работу карбюраторного устройства нужно. Также необходимо периодически производить профилактический осмотр, чистку узла.
