Пристрій та робота найпростішого карбюратора
Пристрій
Найпростіший карбюратор складається з двох основних частин: сумішоутворювального пристрою і камери поплавця. У сумішоутворюючому пристрої відбувається приготування горючої суміші, а камера поплавця є резервуаром, звідки паливо подається для змішування з повітрям.
Сумішотворний пристрій карбюратора має вхідний повітряний патрубок, дифузор, змішувальну камеру, дросельну заслінку, вихідний патрубок. Вихідний патрубок зазвичай закінчується фланцем, яким карбюратор кріпиться до впускного трубопроводу двигуна.
На вхідному патрубку встановлюють шланг для підведення повітря або повітряний фільтр. Дифузор є місцевим зменшенням перерізу сумішоутворюючого пристрою. Завдяки дифузору покращуються умови розпилювання палива, тому що при роботі двигуна у найвужчому перерізі дифузора створюється максимальна швидкістьповітряного потоку. У цьому місці встановлюють розпилювач, що є трубкою, виведеною в дифузор. Через розпилювач відбувається закінчення та розпорошення палива.
Поплавкова камера містить механізм поплавця, що складається з поплавця і голчастого клапана. Поплавець закріплений шарнірно на стінці камери поплавця. На важіль поплавця спирається голка голки голкового клапана.
При подачі палива через штуцер в камеру поплавця поплавок спливає і своїм важелем піднімає запірну голку, закриваючи голчастий клапан. Як тільки рівень палива в камері поплавця досягне заданої межі, голчастий клапан закриється повністю і надходження палива в камеру припиниться. При витрачанні палива з камери поплавця поплавок опускається і відкриває голчастий клапан. У камеру поплавця знову починає надходити паливо до моменту досягнення заданого рівня. Таким чином, камера поплавця за допомогою поплавкового механізму забезпечує підтримку заданого рівня палива при всіх режимах роботи двигуна.
У нижній частині камери поплавця розташовують головний жиклер. Його основне призначення полягає у дозуванні палива для одержання горючої суміші потрібного складу. Жиклер є пробкою з центральним каліброваним отвором. Діаметр каліброваного отвору жиклера вибирається залежно від необхідної витрати палива. Велике значення для утворення горючих сумішей має довжина каліброваного отвору жиклера, кути вхідних і вихідних фасок, діаметри каналів у тілі жиклера. Головний жиклер може бути встановлений у нижній або верхній частині розпилювача.
Робота
При обертанні колінчастого валу двигуна під час тактів впуску і при відкритій дросельній заслінці через камеру змішувача карбюратора проходить повітря. Усередині дифузора швидкість потоку повітря значно зростає, і на виході розпилювача створюється розрідження. При цьому в камері поплавця внаслідок наявності отвору тиск залишається рівним атмосферному. Через різницю тисків в камері поплавця і в розпилювачі паливо починає перетікати через головний жиклер і розпилювач у вигляді фонтанчика, потрапляючи в горловину дифузора. Тут струмінь повітря, що надходить, дробить витікаюче паливо на дрібні крапельки, які перемішуються з повітрям, випаровуються і утворюють горючу суміш.
Утворення горючої суміші в камері змішування карбюратора відбувається не в повному обсязі. Частина палива у вигляді крапельок не встигає випаруватися та перемішатися з повітрям. Крапки палива, що не випарувалися, рухаються в потоці повітря і осідають на стінках змішувальної камери і впускного трубопроводу. Паливо, що осіло на стінки, утворює плівку, яка рухається з малою швидкістю. Щоб випарувати плівку палива, впускний трубопровід під час роботи двигуна підігрівається. Найчастіше використовується рідинний підігрів (від системи охолодження двигуна) або підігрів теплом газів, що відпрацювали. Таким чином, можна вважати, що утворення горючої суміші закінчується наприкінці впускного трубопроводу двигуна.
З дрібно розпорошеного палива і повітря, що відбувається поза циліндрами, називається карбюрацією, а прилад, в якому відбувається приготування горючої суміші певного складу залежно від режиму роботи двигуна, називається карбюратором.
Найпростіший карбюратор складається зповітряного патрубка, камери поплавця з поплавцем і голчастим клапаном, змішувальної камери, дифузора, головного дозуючого пристрою - розпилювача і паливного жиклера, дросельної заслінки.
Поплавцева камераслужить підтримки постійного рівня палива у розпилювача (1,5—2 мм).
У змішувальній камерівідбувається змішування парів палива з повітрям, утворюється паливоповітряна суміш.
Розпилювач(Тонка трубка) служить для подачі палива в центр змішувальної камери.
Жіклер(калібрований отвір) дозує кількість палива, що проходить до розпилювача.
Впускна система карбюраторного двигуна
1 - трубопровід; 2 - отвір в камері поплавця; 3 - дифузор; 4 - розпилювач; 5 - дросельна заслінка; 6 - змішувальна камера; 7 - жиклер; 8 - камера поплавця; 9 - поплавець; 10 - голчастий клапан.
Дифузор (короткий патрубок, звужений усередині) збільшує швидкість повітряного потоку в центрі змішувальної камери, чим досягається збільшення розряджання носика розпилювача.
Дросельна заслінка регулює кількість горючої суміші, що подається в циліндри двигуна, зменшуючи або збільшуючи прохідний переріз змішувальної камери.
Працює в такий спосіб. При такті впуску, через розрідження, що створюється поршнем, повітря через повітряний патрубок надходить в дифузор. У дифузорі швидкість повітря, отже, і розрядження збільшуються. Під дією перепаду тисків між камерою поплавця і дифузором паливо через жиклер розпилювача надходить в дифузор, підхоплюється потоком повітря, розпорошується і випаровується, утворюючи паливоповітряну суміш. З змішувальної камери горюча суміш по впускному трубопроводу надходить у циліндри двигуна. У міру відкриття дросельної заслінки швидкість потоку повітря та розрядження в дифузорі зростають, що збільшує витрату палива. Однак необхідного підвищення витрат палива не відбувається, горюча суміш збагачується. При роботі двигуна на різних режимах найпростіший карбюратор не може забезпечити горючу суміш постійного складу.
Сучасні двигуни використовують керовану електронікою систему, яка називається упорскуванням палива (або ), який повинен регулювати паливно-повітряну суміш рівно з тієї хвилини, як Ви повернете ключ і доти, коли Ви вимикаєте двигун, коли доїдете до місця призначення. Але поки ці розумні гаджети не були винайдені, практично всі двигуни спиралися на геніальний пристрій регулювання повітряно-паливної суміші, званої карбюраторами. Адже те, скільки саме палива та повітря надходить у двигун, має змінюватися від моменту до моменту, залежно від того, як швидко Ви їдете та безліч інших факторів. І саме регулюванням цього співвідношення займається карбюратор. Погляньмо на те, що це таке, як влаштований і як працює карбюратор!
Якщо Ви читали статтю про те, як працює двигун внутрішнього згоряння, то Ви знаєте, що їхня робота заснована не тільки на фізичних механічних процесах, а й хімічних теж: їхня робота побудована навколо хімічної реакціїпід назвою "згоряння", коли Ви спалюєте паливо в оточенні повітря, і, таким чином, перетворюєте теплову енергіюна механічну, а суміш з палива та повітря перетворюєте не без величезної допомоги каталітичного нейтралізатора на вуглекислий газ і воду як вихлопні гази. Але для ефективного спалювання палива Ви маєте використовувати багато повітря. Це стосується не тільки автомобільного двигуна, але й всіх інших процесів горіння: до восковій свічці, відкритого багаття і навіть пожежі в якомусь будинку.
Такий вигляд має сучасний багатокомпонентний карбюратор.
І так, у випадку з багаттям Вам ніколи не доведеться турбуватися про те, що надто багато чи надто мало повітря надходить до нього для його оптимального горіння. У випадку пожежі в приміщенні, навпаки, відсутність повітря має набагато важливіше значення. До речі, колір вогню покаже Вам, чи достатньо йому кисню – так, синій колір вогню означає, що він пересичений киснем, а червоний колір сигналізує про його нестачу. Потрібно знати, що для двигуна шкідливо як занадто мала кількість повітря в паливно-повітряній суміші, так і його велика кількість.
Що таке карбюратор?
Ось чому бензинові двигуни спроектовані так, щоб у циліндри подавалася завжди потрібна кількість повітря, щоби паливо згоряло належним чином і цілком. Отримання правильної паливно-повітряної суміші в кожний потрібний певний момент - це результат роботи карбюратора, який являє собою досить просту конструкцію: трубку, яка дозволяє повітрям і паливу надходити в двигун через клапани, змішуючи їх разом у різних кількостях, щоб задовольнити широкий спектр різних дорожніх умов. Карбюратори були придумані приблизно наприкінці 19 століття, коли вони були вперше розроблені автомобільним "піонером" (і засновником компанії Mercedes) Карлом Бенцем (1844-1929). А карбюратор на першому мотоциклі Harley Davidson був виконаний з консервної банки - бачите, ми не жартуємо, коли говоримо, що карбюратор - це дуже проста річ.
Як працює карбюратор?
Карбюратори трохи відрізняються за дизайном і складністю між собою залежно від конкретного виробника, застосовуваності в конкретному автомобілі і, звичайно, розвитку свого виробництва (адже карбюратори встановлювалися на машини протягом майже століття).
Найпростішим (причому існуючим) карбюратором, по суті, є велика вертикальна трубка з потоком повітря над циліндрами двигуна з другою горизонтальною трубкою, з'єднаною з першої з одного боку і з каналом подачі палива з іншого боку - подивіться на малюнок вище. У той час як повітря проходить вниз по першій трубці, він проходить через ділянку в цій трубці, яка значно вже всієї трубки (приблизно посередині цієї трубки), що змушує його прискоритись і зменшує його тиск. Такий ефект має свою наукову назву – ефект Вентурі. Падіння тиску повітря створює всмоктувальну дію, і камеру тепер всмоктується паливо.
Повітряний потік змушує паливо приєднатися до нього, і це саме те, що нам потрібно, чи не так? Але як ми можемо регулювати повітряно-паливну суміш? Карбюратор має два поворотні клапани вище і нижче показаної на нашому малюнку трубки Вентурі. У верхній частині знаходиться клапан під назвою дросельякий регулює те, скільки повітря може проникати в трубку. Якщо дросель закритий, надходить дуже мало повітря вниз по трубці, а за рахунок ефекту Вентурі засмоктується більше палива, так що двигун отримує збагачену паливну суміш. Це зручно, коли двигун холодний при першому запуску і працює досить повільно.
Внизу нашої трубки - вже нижче за її звуження - є другий клапан, який називається дросельна заслінка. Чим відкритіша дросельна заслінка, тим більше повітря проходить через карбюратор і більше палива він захоплює за собою безпосередньо в циліндри. А велика кількість палива та повітря, що проходить у двигун, дає більше енергії та більше потужностінашому двигуну, і зрештою наша машина їде швидше. Тобто саме відкриття дросельної заслінки змушує автомобіль прискоритись. Дросель підключено до педалі акселератора в автомобілі (або ручці акселератора на кермі мотоцикла).
Тим часом, там, де паливо входить у вертикальну трубку, пристрій карбюратора трохи складніше, ніж ми описали його вище. Як доповнення до паливної магістралі є свого роду міні-паливний бак під назвою поплавцева камера(маленький бачок з поплавцем та голчастим клапаном усередині). У той час як паливо з камери поплавця надходить в карбюратор, логічно, що рівень палива в камері опускається. Усередині камери поверх палива плаває спеціальний поплавець,який падає разом із рівнем палива. Коли поплавець опускається нижче за певний рівень, відкривається голчастий клапан, дозволяючи камері поповнити запаси палива. Після того, як камера знову заповниться паливом, поплавець піднімається та закриває клапан, внаслідок чого подача палива знову відключається. Якщо Ви бачили, як працює зливний бачок унітазу, то, загалом, це той самий принцип роботи: коли Ви змиваєте воду з унітазу, бачок спустошується і поплавець опускається вниз, згинаючи рачаг, який відкриває надходження води до бачка; а коли бачок знову наповнюється до певного рівня водою, то піднятий поплавець знову закриває доступ води – таким чином, якщо хтось Вас запитає, що спільного між двигуном та унітазом, Ви знаєте, що відповісти!
Давайте тепер уявимо, як працює найпростіший карбюратор у всіх його компонентах:
- Повітря надходить у верхню частину карбюратора з повітрозабірника автомобіля, попередньо очищаючись повітряним фільтром автомобіля.
- Коли двигун запускається вперше, дросель (синій) може бути встановлений так, що майже блокує верхню частину трубки, щоб зменшити кількість повітря, що надходить до неї (що дає більший вміст палива в паливо-повітряній суміші, що надходить у циліндри).
- У центрі трубки повітря проходить через вузьку щілину під назвою Вентурі. Це змушує його прискоритися і викликає падіння його тиску.
- Падіння тиску, у свою чергу, створює ефект всмоктування на паливопроводі (праворуч), і паливо (помаранчеве) просто втягується в трубку.
- Дросельна заслінка (зелена) вміє повертатися, щоб відкрити або закрити трубку. Коли дросельна заслінка відкрита, велика кількість повітря та палива надходить у циліндри, і двигун виробляє більше потужності, і машина в результаті їде швидше.
- Суміш повітря та палива надходить у циліндри.
- Паливо (помаранчеве) подається з міні-паливного бака під назвою поплавцева камера.
- Коли рівень палива падає, поплавець у камері падає разом у ньому і відкриває клапан у верхній частині.
- Коли цей клапан відкривається, паливо надходить у камеру поплавця з основного бензобака. Це знову змушує паливо разом з поплавцем підніматися і на певному рівні підняття поплавок закриває клапан і перекриває подачу палива.
Регулювання карбюратора
Насправді карбюратор працює "нормально" на повному газі. В цьому випадку дросельна заслінка паралельна довжині трубки, що дозволяє максимальній кількості повітря проходити через карбюратор. Якщо дросель закритий, то потік повітря створює хороший вакуум у трубці Вентурі, і цей вакуум втягує дозовану кількість палива через спеціальне сопло. Ви можете побачити пару гвинтів на карбюраторі на фото нижче. Один із цих гвинтів (з маркуванням "Hi") контролює, скільки палива надходить у трубку Вентурі на повному газу.
Коли двигун працює на неодруженому ходу, дросель майже закритий, і це створює майже вакуум у трубці. Такий вакуум відмінно втягує паливо через крихітний отвір, зване жиклером. Інший гвинт із пари позначений "L" і регулює кількість палива, яке протікає через жиклор.
Обидва ці гвинти є просто голчасті клапани. Повертаючи їх, Ви регулюєте, скільки палива надходитиме в камеру карбюратора в тих чи інших обставинах. Коли Ви регулюєте їх, Ви безпосередньо контролюєте, скільки палива проходить через жиклери та основну трубку.
Для класичних моделей ВАЗ пристрій карбюратора є актуальним питанням. Адже від якості сформованої паливної суміші залежить працездатність та довговічність більшості автомобільних систем.
Ремонт чи профілактичні роботи з карбюратором можна проводити самостійно. Найчастіше для цього достатньо буде гаражних умов. Однак, перед тим як втручатися в конструкцію пристрою, варто дізнатися про його принцип роботи та пристрій.
У сучасних карбюраторах встановлено велику кількість систем із розгалуженими каналами та системами важільних передач. При швидкому візуальному огляді який завжди зрозуміло їх призначення. Простіше з'ясовувати роботу окремих елементів поблоково, а також розібрати принцип роботи карбюратора на основі найпростішого представника сімейства.
Влаштування простого карбюратора
Основним завданням карбюратора є змішування всередині повітряного потоку з бензином у певних пропорціях. Потім все це подається в камеру згоряння в блоці циліндрів, де під час робочого ходу поршня згоряє склад. Енергія, що вивільняється, штовхає поршень, закріплений на колінвалі, і таким чином енергія вибуху палива перетворюється в механічну енергіюобертання.
Для здійснення процесу карбюратор з'єднаний з паливним насосом, системою подачі повітря і впускними патрубками блоку циліндрів. У найпростішому пристрої є лише дві камери: змішувальна та поплавцева. Формування суміші відбувається по всьому проміжку від всмоктування повітря до впорскування в камеру.
Спочатку бензин розпорошується у змішувальній камері. Це здійснюється за допомогою трубки-розпилювача, виведеної в дифузор (звужується канал). Швидкість подачі у ньому зростає, формуючи розрядження. За рахунок такого вакууму всмоктується бензин із дифузора, перемішуючи з повітрям.
Через канал, пов'язаний з камерою поплавця, надходить паливо. Усередині каналу зафіксований обмежуючий жиклер (циліндр з невеликим отвором уздовж осі), який дозує подачу бензину з камери поплавця.
Важливим параметром є рівень бензину всередині камери поплавця. Є три варіанти:
- рівень палива у зріз каналудасть оптимальну кількість палива в систему;
- низький рівеньсформує збіднену суміш;
- високий рівеньзаллє зайве паливо у канал.
Рівень палива контролюється за допомогою поплавкового механізму та голчастого клапана.
Регулювати збагаченість суміші в карбюраторі допомагає повітряна заслінка. Якщо вона починає закриватися, відбувається перезбагачення суміші, що викличе в кінцевому рахунку зупинку мотора.
Щоб контролювати подачу готової суміші в циліндри силової установки, пристрій оснащений дросельною заслінкою. При відкритті обох заслінок опору повітряному потоку практично немає.
Бачимо, як працює карбюратор із найпростішим пристроєм. У нього склад суміші сформується оптимальним лише за вузького інтервалу обертів за хвилину.
Основні системи карбюратора
Реальна робота карбюратора включає більшу кількість систем, які відповідають за працездатність. Розглянемо основні.
Система холостого ходу
Ця система відповідає за забезпечення паливом двигуна під час простою головної системи дозування. За рахунок неї відбувається робота силової установки на низьких обертах. За допомогою регулювальних гвинтів коригується пропорція палива та повітря на неодружених оборотах. Нові автомобілі, виробники яких контролюють забрудненість вихлопів, йдуть з опломбованим регулювальним гвинтом. Помилка є те, що дана корекція складу суміші призводить до зміни вихлопів на всіх оборотах.
Перехідна система
Завданням цього блоку є забезпечення перехідного режиму після припинення холостого ходуі до початку запуску головної системи дозування. Часто в конструкції помітні канали даної системи, які розташовані біля пластин дросельної заслінки. Через такі отвори здійснюється синхронна подача бензину разом із відкриттям дросельної заслінки.
Головна дозувальна система
Її функції полягають у дозуванні палива під час роботи на середніх швидкостях. У її складі дифузор, паливні жиклери та головний розподільник. Усередині неї повітря дифузує з паливом до формування насиченого туману. Ступінь насиченості контролюється за допомогою регулювань головного паливного жиклера.
Експериментуючи з різними жиклерами, водій може отримувати суміш різного рівнявід самої збідненої до перенасиченої. На це впливає діаметр отвору.
Економайзери
Якщо двигун працює з навантаженням, то йому необхідна більш насичена паливна суміш, ніж у ті моменти, коли рух відбувається без навантаження. Подачу додаткових порцій бензину в суміш забезпечують економайзер. Це відбувається під час повного відкриття дросельної заслінки. Існують різні типи цієї системи. Найчастіше зустрічаються економайзери діафрагмового типу та калібрувальні стрижні.
Карбюратор, часто званий « карб» – частина системи живлення автомобільного двигуна, де утворюються певні з'єднання при змішуванні повітря та палива. Надалі ця паливоповітряна суміш потрапляє до камери згоряння. Цей елемент разом з – є регулювальником палива, завдяки чому отримана суміш може бути збагаченою або збідненою. Стехіометричний стан даного паливного компонента досягається при співвідношенні 1 г бензину на 14,7 р повітря, а для запуску холодного двигуна потрібно співвідношення 10 до 1.
Усього існує три види карбюраторів:
- Барботажний(Вже не використовується).
- Мембранно-гольчастий- Вузол складається з декількох камер, розділених мембранами і зв'язаних штоком на кінці якого знаходиться голка, що закриває/відкриває подачу палива.
- Поплавковий- Існує в багатьох модифікаціях сучасних карбюраторів і має широке застосування.
Складові карбюраторної системи автомобіля
Влаштування карбюратора в тривіальному варіанті:
Пристрій карбюратора
- поплавкова та змішувальна камери
- поплавець із замикаючим клапаном голчастого типу
- розпилювальна та дифузна системи
- бензинові та повітряні канали з
- аеро- та дросельні заслінки
Поплавцева камеранеобхідна підтримки постійного рівня бензину. Повітряною заслінкою заводиться холостий двигун автомобіля, збагачуючи паливоповітряну систему. Системою холостого ходу забезпечується подача бензину, коли не функціонує основна система дозування. Спеціальними гвинтами регулюється співвідношення в карбюраторі паливо/повітря.
Прискорювальний насосподає додаткову кількість палива – різко відкриваються дросельні заслінки, щоб можна було попередити зупинку двигуна та уникнути збоїв в експлуатації двигуна під час розгону автомобіля.
Перехідна системавідповідає за перехідний режим між основною системою дозування і автомобільним холостим ходом.
Система холостого ходузабезпечує подачу потрібної кількості палива в циліндри двигуна під час роботи без навантаження (на холостому ходу).
Головна дозувальна системазабезпечує збільшення потужності двигуна за рахунок більшої подачі паливно-повітряної суміші під час руху автомобіля.
Пристрій карбюратора