Карбюратор: конструкция и принцип работы

Механизм работы поплавковой камеры карбюратора

В поплавковую камеру бензин поступает через патрубок, в котором создает давление бензонасос. За количество топлива в камере отвечает иглообразный клапан и пластмассовый или латунный поплавок. При уменьшении уровня бензина, игла клапана, которая контактирует с поплавком, открывает игольчатый клапан, после чего бензин попадает в камеру поплавка. При увеличении уровня бензина, поплавок поднимается и язычком толкает шток. Тот в свою очередь прикрывает клапан. Данный цикл всё время повторяется при работе мотора. Если в уровне топлива будут происходить перепады, устойчивой работы мотора добиться будет невозможно.

Спрей-карбюраторы

Хотя различные поверхностные карбюраторы были доминирующими на протяжении первых десятилетий существования автомобиля, спрей-карбюраторы начали занимать существенную нишу на рубеже 19-20-го веков. Вместо того чтобы полагаться на испарение, эти карбюраторы фактически распыляли отмеренное количество топлива в воздух, который был засосан воздухозаборником. Эти карбюраторы используют поплавок (как Maybach и более ранние конструкций Benz). Но они действовали на основе принципа Бернулли, а также эффекта Вентури, как и современные устройства, например карбюратор К-68.

Одним из подтипов аэрозольных карбюраторов является так называемый карбюратор давления. Он впервые появился в 1940-х годах. Хотя карбюраторы давления напоминают аэрозольные только внешне, они на самом деле были самыми ранними примерами устройств принудительного впрыска топлива (инжекторов). Вместо того чтобы полагаться на эффект Вентури, чтобы сосать топливо из камеры, карбюраторы давления распыляли топливо из клапанов почти таким же образом, как современные инжекторы. Карбюраторы становились все более сложными в течение 1980-х и 1990-х годов.

Устройство карбюраторного двигателя

Общее устройство наиболее простого карбюратора заключает в себе поплавковую камеру с поплавком, жиклёр с распылителем, диффузор и дроссельную заслонку.

Если рассмотреть строение двигателя Л-12/4, то в блоке имеется четыре цилиндра. Вращение коленвала происходит на трех подшипниках. Центральный подшипник прикреплен к валу втулкой. На передней части вала прикрепляется маховик, который приводит в действие детали механизма и скапливает кинетическую энергию, она нужна для движения коленвала в период подготовительных тактов.

Смазка деталей происходит благодаря разбрызгиванию, шестеренчатый насос помогает началу движения распредвала и подает масло, которое разбрызгивается черпаками, происходит зажигание. Радиатор оснащен вентилятором, который служит для охлаждения воды.

На картере установлен сапун, который снижает давление благодаря выпуску газов.

Также имеется глушитель, который уменьшает шум от выхода отработанных газов. Количество оборотов коленчатого вала в автоматическом режиме устанавливает регулятор.

У двигателей ГАЗ-МК верхний отдел картера сделан из чугуна вместе с устройством цилиндров, которые охвачены водяной рубашкой и перекрыты головкой из чугуна, где и расположены камеры сгорания. Также имеются разъемы для свечей зажигания.

Водяная рубашка подсоединена к системе охлаждения. Низ двигателя затянут стальным поддоном, который выполняет функцию емкости для масла. Также там закреплен масляный насос, который приводит в движение распредвал.

Вращение коленчатого вала происходит также на трех подшипниках. Их вкладыши заполнены баббитом, где имеются смазочные канавки.

Чугунные крышки подшипников прикрепляются к блоку двумя болтами.

Передний сальник коленвала сделан из двух частей и представляет сердечник, который окружен платиной асбеста. Поршни сделаны из алюминия и скреплены шатуном полым стальным пальцем. Маховик прикреплен к коленвалу. Распредвал вращается на трех подшипниках и приводится в движение двумя шестернями.

Клапаны двигателя находятся справа. Система питания включает в себя бензобак, бензопроводы, отстойник, карбюратор и воздушный фильтр.

Бензобак находится выше карбюратора, поэтому топливо поступает самотеком.

Уровень масла в картере определяется специальным щупом. Охлаждение двигателя водяное. Радиатор размещен с задней стороны двигателя, водяной насос — с передней стороны. Вода, которая двигается по трубкам радиатора, остывает при помощи воздушного потока от вентилятора.

Из чего состоит карбюратор: основные элементы и системы.

Я думаю все знают, что карбюратор предназначен для подачи смеси бензина с воздухом в цилиндры двигателя. Рассмотрим терминологию составных частей данного устройства.

Поплавковая камера — полость в карбюраторе, где посредством механизма из поплавка и зазорной иглы поддерживается постоянный и необходимый для нормальной работы уровень топлива.

Диффузор — местное сужение воздушного канала карбюратора, увеличивающее скорость потока воздуха.

Смесительная камера — главный воздушный тракт со всеми топливодозирующими системами, диффузорами и дроссельной заслонкой.

Жиклер — дозирующий элемент карбюратора в виде резьбовой пробки с калиброванным отверстием. Жиклеры служат для точного дозирования в системах карбюратора топлива (топливный жиклер), воздуха (воздушный) или эмульсии (эмульсионный).

Система холостого хода — устройство, приготавливающее горючую смесь на холостом ходу и малых нагрузках.

Главная дозирующая система — совокупность элементов (жиклеров, каналов, распылителей, эмульсионных трубок), приготавливающих смесь на средних и больших нагрузках.

Экономайзер — устройство, обогащающее смесь при переходе на полную нагрузку для получения максимальной мощности.

• Эконостат — дополнительная дозирующая система. Обычно применяется для обогащения смеси на максимальных оборотах коленчатого вала при полной нагрузке.
• Ускорительный насос — плунжерный или диафрагменный насос, подающий в смесительную камер дополнительную порцию топлива в момент резкого открытия дроссельной заслонки. Он предотвращает «провал» в работе двигателя.

18.06.2014 Из чего состоит карбюратор: основные элементы и системы. Ссылка на основную публикацию

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.

Управление

Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля. На некоторых моделях карбюраторов использовались дополнительные системы, частично автоматизировавшие управление им.

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 широко использовался в прежние годы, но начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.

На старых автомобилях часто предусматривалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: от руки, рычажком или вытяжной рукояткой («постоянный газ»), и от ноги — педалью. Ручное и ножное управления связывалось между собой так, что при нажатии на педаль рукоятка ручного управления остаётся неподвижной, а при её вытягивании 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 без использования воздушной заслонки, или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил в частности для упрощения движения задним ходом.

На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.

Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первом 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, недолговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России больших 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 отечественные карбюраторы, разработанные после начала 1960-х годов. До этого некоторые модели использовали менее совершенный кулачковый механизм, немного приоткрывавший дроссельную заслонку при закрывании воздушной.

Преимущества и недостатки использования карбюраторов

К достоинствам карбюраторов следует отнести высокую гомогенность смеси на выходе; низкую стоимость и технологическую доступность при производстве;сравнительную простоту при обслуживании и ремонте, ремонтопригодность без необходимости специального оборудования. В отличие от инжектора, который требует электрического питания, работа карбюратора происходит исключительно за счёт энергии потока воздуха, всасываемого двигателем.

Эти плюсы относятся, разумеется, только к «классическим» карбюраторам. Устройства последнего поколения были уже очень сложными узлами с элементами электроники. Их производство требовало очень большой точности, а настройка – высокой технической подготовки и использования специального оборудования (пневмогидравлического стенда).

Карбюратор выносливее и эффективнее инжектора, если речь идёт об особо тяжёлых или даже экстремальных условиях работы. Он менее чувствителен к качеству топлива. Однако карбюратор более зависит от погодных условий и способен, в отличие от инжектора, преподнести неприятный сюрприз в условиях низких температур. В морозы в корпусе карбюратора может скопиться и замёрзнуть конденсат. А в сильную жару он перегревается, что приводит к интенсивному испарению топлива и падению мощности двигателя.

Основной же причиной вытеснения карбюратора из автомобильной системы питания стала невозможность обеспечить топливно-воздушную смесь индивидуального состава для каждой из вспышек. А инжекторная система с распределённым впрыском действует именно таким образом, стабильно обеспечивая экономичность и экологичность работы двигателя.

Принцип работы ПК

Топливо поступает в камеру через особый шланг. Жидкость идёт обязательно под давлением, воздействуя на игольчатый клапан. Последний отвечает за уровень бензина вместе с поплавком, изготовленным из латуни или пластмассы.

Как работает поплавковая камера

Как только уровень топлива уменьшается, контрольная игла открывается, и топливо начинает заполнять ПК до определённого момента. Игольчатый клапан непосредственно связан с поплавком, контролирующим высоту жидкости. Напротив, как только уровень бензина увеличивается, поплавок поднимается, воздействуя на иглу. Это и есть принцип работы ПК, повторяющийся в ходе функционирования двигателя постоянно.

Этой периодичностью работы можно объяснить сложность конструкции и необходимость регулировки ПК. Если в камере будут наблюдаться перепады уровня, двигатель не сможет нормально запускаться или работать. При нажатии на педаль акселератора возможны провалы, увеличение расхода горючего, спад мощности и другие нежелательные явления.

Основные проблемы с карбюратором

Среди наиболее частых неисправностей в работе карбюратора отмечаются такие:

• протечка топлива
• нагар и запах на свечах зажигания
• нестабильный холостой ход
• нарушение регулировки карбюратора, загрязнение жиклеров

Наличие нагара и запаха на свечах зажигания

Данная неполадка указывает на то, что топливо подается в чрезмерных количествах из-за неправильного уровня бензина либо прогоревшего клапана.

Неровный холостой ход

В основном, проблемы данного характера возникают в проводке между педалью акселератора и карбюратором, то есть, не сугубо в карбюраторе.

Нарушение регулировки карбюратора, загрязнение жиклеров и каналов

Основную роль в приготовлении топливовоздушной смеси играют жиклеры – их загрязнение или повреждение ведет к нарушению работы

всего узла.

При таких неисправностях двигатель не в состоянии получать горючее в необходимой концентрации и объеме. Признаками этого являются:

• излишний расход топлива;
• снижение мощности автомобильного двигателя;
• из глушителя наблюдается выхлоп черного дыма и слышны хлопки;
• двигатель начинает перегреваться;
• снижается вязкость автомобильного масла.

Тюнинг карбюратора

Доработка или другими словами тюнинг карбюратора производится дабы достичь максимальной мощности. На впуске, карбюратор автомобиля, должен иметь минимальное сопротивление, поскольку по-другому сложно добиться приемлемого качества смеси и наполнения цилиндров при средних и высоких оборотах двигателя. Выжимать максимум мощности на больших оборотах дает расточка второй камеры и подъем впускных клапанов выше 10,25 мм (актуально для двигателей 1.5 л с высокими распредвалами).

Доработанный карбюратор с диаметром диффузоров 24/24 дает прибавку при установке даже тюнинговый мотор. Но стоит отметить, что на малых оборотах и частичных нагрузках двигателя, обычное увеличение диаметра диффузоров приведет к ухудшению его работы, поскольку снижается разряжение в области диффузора и ухудшается распыление бензина и гомогенизации смеси.

Доводка карбюратора

– это не только замена всех топливных жиклеров на другие, большего сечения, а изменение всех тарировочных данных карба и его начинки. Также в конструкцию карбюратора вводятся дополнительные дозирующие системы. С этой целью в корпусе карбюратора сверлятся дополнительные дозирующие каналы.

Связанные термины

• Топливный фильтр
• Дроссельная заслонка
• Бензонасос

Регулировка карбюратора

Карбюраторный двигатель отличается простотой конструкции, однако подобная система впрыска топлива неизменно требует исправной работы всех механизмов и узлов. Нарушение настройки карбюратора, а подобные проблемы неизменно возникают в процессе эксплуатации этого механизма, приводят к ухудшению приемлемости, экономичности, при этом отмечается увеличение показателей токсичности отработанных газов. Именно поэтому нужно пристально следить за состоянием работы карбюратора и при необходимости вносить соответствующие корректировки.

Автовладельцу при эксплуатации автомобиля с карбюраторным агрегатом доступно две регулировки путем изменения положения винта количества и винта качества. Винт количества отвечает за показатель оборотов на холостом ходу. Тогда как изменение положения винта качества позволяет регулировать степень обогащения топливно-воздушной смеси.

В редких случаях могут отмечаться серьезные поломки, в особенности при появлении неучтенного подсоса воздуха или же нарушении герметичности клапана и системы холостого хода. Всё это приводит к необходимости диагностики и ремонта карбюратора силами специалистов сервисного центра.

Из чего состоит стандартный карбюратор

Из чего состоит стандартный карбюратор: 1 — топливопровод; 2 — игольчатый клапан; 3 — отверстие в крышке поплавковой камеры; 4 — распылитель; 5 — воздушная заслонка; 6 — диффузор; 7 — дроссельная заслонка; 8 — смесительная камера; 9 — топливный жиклер; 10 — поплавок; 11 — поплавковая камера.

Современный механизм состоит из четырех основных элементов:

1. Сама камера с поплавком;
2. Жиклер;
3. Распылитель;
4. Диффузор;
5. Дроссельная заслонка.

Поплавковая камера

Полость камеры разделена на два отсека. Первый отсек контролирует наличие и поступление топлива в пределах узла. С её помощью происходит бесперебойное и непрерывное снабжение мотора топливом, независимо от условий. Незамысловатый механизм предусматривает, что внутри камеры находится поплавок, который цепляется за игольчатый клапан, расположенный у начала отверстия канала. Этот процесс обеспечивает подачу бензина из топливного бака.

Поплавковая камера: 1 – поплавок; 2 — ограничитель хода поплавка; 3-регулировка уровня топлива; 4 – уровень топлива в поплавковой камере.

По мере испарения топлива и снижения его уровня, поплавок погружается ниже, а клапан расширяется, за счет чего происходит очередное впрыскивание топлива внутрь полости. Если случается обратный процесс, то поплавок наоборот поднимается, а клапан сужается.

Второй камерный отсек служит для замешивания горючего и воздуха.

Диффузор

Когда бензин и воздушный поток соединяются воедино, то попадают в диффузор. Так как отверстие его очень маленькое, при попадании в него скорость циркуляции смеси увеличивается.

Диффузор карбюратора

Жиклер

Специальный вставочный механизм, с отверстием посередине. Оно сквозное и имеет определенный диаметр. Именно жиклер отвечает за подачу необходимого количества топлива.

Жиклеры

Итак, представим себе процесс. Сначала запускается двигатель, после чего поршень цилиндра начинает давить вниз, создавая разряжение. Из-за этого эффекта происходит усиленное засасывание воздуха при помощи заборника с фильтром, который установлен на карбюраторе.

Дроссельная и воздушная заслонки

Воздушная заслонка помогает следить за уровнем обогащенности горючего. При закрытии прохода случается излишнее обогащение (повышенное содержание смеси), которое влечет остановку работы мотора. Дроссельная заслонка установлена позади диффузора, поэтому перекрывая канал она регулирует скорость движения топливновоздушной массы.

Дроссельная заслонка

Когда водитель нажимает на акселератор, он таким образом воздействует на дроссель.

Так выглядит упрощенный вариант карбюраторной схемы. Но на самом деле он состоит из множества элементов и сложных механизмов, потому что эксплуатация двигателя происходит в разных условиях климата и рельефа, в зависимости от этого требуется различный состав топлива.

Именно по этой причине у современной поплавковой системы такое многоступенчатое устройство с вспомогательным оборудованием и дополнительными системами. Учитывая эти факторы карбюратор способен приготовить смесь для каждого случая.

Какие еще системные элементы дополняют конструкцию карбюратора?

1. Пусковой механизм;
2. Дозирующий механизм;
3. Система холостого хода;
4. Ускорительный насос;
5. Экономайзер;
6. Эконостат.

Всякий элемент выполняет свою роль для поддержания нормального рабочего состояния агрегата.

Ускорительный насос

Ускорительный насос реализует возможность впрыска нужного количества и состава смеси во время резкого ускорения, когда основная система дозирования не справляется, так как должна обеспечивать функциональную подачу только при медленном раскрытии дроссельной заслонки. Целью насоса является быстрое и своевременное обогащение состава, а это способствует предотвращению «провала» во время ускорения.

Специально для этого сделан канал, со множеством шариковых клапанов, которые снабжены цельной мембраной. Соединительная подводка к клапану идет напрямую от дросселя. Когда происходит спонтанное воздействие на акселератор, шарики расширяются и позволяют клапанному отверстию раскрыться, а мембрана осуществляет выдавливание нужного количества эмульсионной смеси в распылитель, который расположен впереди диффузора.

Типы бензиновых ДВС

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие типы:

• Двухтактные;
• Четырехтактные;
• Карбюраторные;
• Инжекторные.

Наиболее наглядно принцип работы ДВС реализован в четырехтактном двигателе.

В этом типе полный цикл работы происходит за два оборота коленвала. Первый оборот — впуск и сжатие. Второй оборот — рабочий ход и выпуск. Соответственно, имеются два клапана — впускной и выпускной. Открытие и закрытие клапанов синхронизируется с положением коленчатого вала. Для этого служит система газораспределения.

Если совместить по два такта, то мы получаем двухтактный двигатель. В нем полный рабочий цикл происходит за один оборот вала. В этом типе двигателя нет необходимости в клапанах и, соответственно, в сложной и тяжелой системе газораспределения. Впускной и выпускной клапаны заменяют прорези в цилиндре. Двухтактный двигатель удается сделать предельно простым, легким и в то же время довольно мощным.

Каждый тип двигателя имеет свои преимущества и недостатки. На сегодняшний день все автомобильные двигатели — четырехтактные. Двухтактные моторы устанавливались раньше на некоторые старые автомобили, но это достояние автомобильной старины.

Четырехтактными делают двигатели мотокультиваторов и мотоблоков, газонокосилок и бензогенераторов.

Двухтактные устанавливают на мопеды, мотоциклы, в некоторые лодочные подвесные моторы.

Весь ручной бензоинструмент, как правило, двухтактный. Правда, в последнее время на рынке появились бензопилы и бензокосы с четырехтактными двигателями, но это пока экзотика, и их преимущества в этом сегменте неочевидны.

В камере сгорания ДВС сжигается не бензин, а смесь бензина с воздухом. Для достижения высоких оборотов двигателя надо, чтобы смесь сгорала как можно быстрее, практически взрывалась. Сам по себе бензин горит медленно. А пары бензина взрываются от малейшей искры. Вот почему опасно находиться вблизи луж с пролитым бензином. Поэтому же необходимо хранить бензин в герметичных емкостях. По этой же причине нельзя разжигать печь бензином и разливать бензин в пластиковые емкости, в которых возможны искры от электростатического разряда.

Для приготовления смеси бензина с воздухом и управления подачей этой смеси в камеру сгорания и служит карбюратор.

В современных автомобилях на смену карбюратору пришла более сложная и совершенная система непосредственного впрыска с электронным управлением — инжектор.

Но двигатели домашней техники по-прежнему используют карбюратор.