Что представляет собой карбюратор и как он работает

Сегодня на автодорогах преобладают автомобили, двигатели которых оснащены инжекторной системой питания. При этом благодаря высокому уровню надёжности машин производства 80х-90х годов ещё можно встретить немало старожилов, что оборудованы карбюратором. Им то и комплектовались все моторы, поскольку сам силовой агрегат не приспособлен создавать топливовоздушную смесь, сгорающую в камере. Карбюраторы сыграли важнейшую роль в развитии автомобилестроения и претерпели множество преобразований, совершенствуясь на протяжении века их использования, но в результате им пришлось потесниться в пользу более функциональных инжекторных систем подачи топлива в ДВС, получивших массовое распространение на рубеже XX – XXI веков. Несмотря на то, что сейчас механизмы мало популярны, они не преданы забвению и продолжают использоваться на двигателях мототехники, стационарных, генераторных, лодочных и прочих агрегатах технических устройств.

Что такое карбюратор

Не каждый новоиспечённый автовладелец знает, как выглядит карбюратор, да и вообще, что это такое и в чём его предназначение, а ведь в прошлом изобретение позволило продвинуться далеко вперёд в области автомобилестроения, понизив затраты горючего и увеличив производительность ДВС.

Карбюратор является узлом системы питания ДВС, приготавливающим методом смешивания (карбюрации) топлива с кислородом горючую смесь и дозирующим её поступление в цилиндры мотора, где далее и происходит воспламенение.

Простыми словами, для процесса сжигания необходимо создание топливовоздушной смеси в определённых пропорциях, а карбюратор дозирует необходимое количество поступающего воздуха и жидкости. «Передозировка» горючего либо напротив, чересчур бедная смесь спровоцируют неполадки в устройстве силового агрегата.

Благодаря созданию простейшего механизма карбюратора проблема приготовления правильной смеси была решена. Как правило, навесное оборудование находится сверху двигателя и широко применяется на различных типах моторов.

Эволюция от громоздкой плохо регулируемой конструкции к более совершенному устройству позволила массово применять механизм на серийных автомобилях. Последним витком развития карбюраторного впрыска стали механизмы, работающие под контролем электроники. Они включают несколько электромагнитных клапанов, функционирующих с помощью электронного устройства управления.

Существует три основных разновидности карбюраторов:

• барботражные (уже не применяются ввиду несовершенности механизма);
• мембранно-игольчатые (простой тип, коим оснащаются газонокосилки, бензорезы, поршневые самолёты и пр.);
• поплавковые (массово устанавливаемые на авто второй половины XX века).

Мембранно-игольчатый механизм включает несколько камер, отделяющихся мембранами, которые крепко фиксируются штоком, один из его концов являет собой иглу, при функционировании устройства запирающую клапан топливоподачи.

Поплавковый карбюратор многолик в своём исполнении, основу устройства представляет поплавковая камера, отвечающая за приток горючего и смесительная камера, формирующая смесь для воспламенения. Механизм включает множество дозирующих систем, в которых присутствуют соответствующие элементы для нормирования, топливные и воздушные каналы. Этот вид устройств завоевал всеобщую любовь, и наибольшее распространение ввиду лучших показателей образовывающейся смеси и обеспечения стабильности работы мотора.

Для чего нужен карбюратор

Ответ на вопрос, зачем нужен карбюратор, уже заключён в определении механизма. Его задача состоит в создании топливовоздушной смеси. Рассмотрим подробнее, что делает карбюратор, коим комплектуется ДВС на автомобилях. Горючее, заливаемое в двигатель авто, не воспламеняется от искры, для реакции обязательно наличие кислорода. Так, оснащение карбюратором (на актуальных автомобильных моторах инжектором) позволяет подавать в цилиндры мелкодисперсную топливовоздушную смесь, легко воспламеняющуюся от искры.

Смешивание обязательно должно происходить в определённых пропорциях, отличающихся в зависимости от режима работы мотора. Снижение объёма воздуха, т.е. обогащение состава, приводит к потере способности заряда к возгоранию, заливке свечей и неисправности цилиндров, уже при соотношении 1:5 чрезмерно обогащённая смесь уже не возгорается от искры. В обратной ситуации, где наблюдается переизбыток кислорода, говорят об обеднении заряда. Функционирование на обеднённой смеси снижает производительность мотора, и последствия регулярного её применения достаточно серьёзны, при чрезмерном обеднении, когда соотношение доходит до значений 1:21 воспламенения не происходит. Нередко наблюдаются белый налёт на свечах, пропуски зажигания, прогар клапанов, деформация поршней и прочие неприятности. Найти баланс пропорций на разных режимах работы мотора очень важно, так от нагрузок на агрегат будет зависеть и соотношения горючего к воздуху.

С конца XIX века карбюраторы служат для создания правильной смеси, они претерпели множество изменений на протяжении XX столетия, но прогресс не стоит на месте и сегодня на смену карбюраторных механизмов пришли более совершенные и надёжные инжекторы. Чипсеты или системы независимого впрыска топливовоздушной смеси находятся под управлением бортового компьютера. Они обуславливают более чёткую, чем карбюратор дозировку горючего в разных режимах функционирования двигателя, а кроме того показатели выхлопа соответствуют требованиям экологических стандартов.

Принцип работы карбюратора

Карбюраторы отличаются по модификации, производителю, а также ступени эволюции, но в целом функционируют по тому же принципу. Чтобы понять, как устроен механизм, рассмотрим пример простейшего поплавкового устройства, не обременённого множеством дополнительных элементов. Основные составляющие карбюратора – это поплавковая и смесительная камеры. Разберём, из чего ещё состоит карбюратор:

• поплавок, его запорная игла;
• жиклёр;
• распылитель, трубка Вентури;
• дроссельная заслонка.

Задача поплавковой камеры в том, чтобы дозировать горючее и поддерживать его уровень в системе, обеспечивая стабильную топливоподачу при различных, в т. ч. и экстремальных нагрузках. Внутри узла есть полость, куда помещён поплавок, связанный с игольчатым клапаном. Когда топливо расходуется поплавок, а также клапан опускаются, что открывает канал для поступления топлива, но как только нужный объём поступил в камеру, поплавок с клапаном поднимаются, перекрывая путь потоку жидкости. Так поддерживается стабильный уровень горючего.

Смесительная камера, что следует из наименования, занимается смешиванием топлива и воздуха, быстро поступающего через диффузор, суженный участок узла.

Между камерами связующим звеном является распылитель. Один конец снабжён жиклёром, имеющим сквозное отверстие и обеспечивающим поступление горючего в определённых дозировках, второй конец выведен в диффузор.

Как работает карбюратор:

• через топливную магистраль, идущую от бензобака к поплавковой камере, в неё поступает бензин, затем дозируемый жиклёром, расположенным в нижней части камеры, и попадающий к распылителю;
• топливо распыляется в смесительной камере посредством распылителя, выведенного в диффузор;
• через фильтр воздухозаборника потоки воздушных масс попадают также в смесительную камеру. Воздух, ускоряясь в диффузоре, порождает разрежение в участке распылителя, за счёт чего жидкость всасывается из поплавковой камеры и происходит смешивание воздушной массы с топливом;
• смесь формируется на каждом этапе, от забора воздуха до поступления в камеру;
• готовая смесь подаётся в цилиндры мотора, где и воспламеняется при помощи свечей.

Конечно, это не всё, из чего состоит карбюратор. Модели последнего поколения, кроме основных элементов, имели множество вспомогательных устройств и работали под управлением электроники. Сейчас карбюраторный впрыск используется на двигателях для спецтехники, поскольку оснащение инжекторами в данном случае нецелесообразно ввиду их неприспособленности к тяжёлым эксплуатационным условиям. Если механический карбюратор неприхотлив на этот счёт, его легко почистить при надобности, то электронные системы впрыска достаточно капризны и сильно подвержены негативному влиянию влаги и грязи, к тому же форсунки инжектора привередливы к качеству используемого топлива.

Для чего нужен подсос на карбюраторе

Механизм карбюраторной системы включает дроссельную заслонку, регулирующую поступление воздуха. От того, в каком положении она находится и зависит объём смеси, поставляемой в цилиндры, потому характером конструкции предусмотрена связь с педалью газа, чтобы при нажатии подавалось больше воздуха и топлива.

Для запуска силового агрегата на холодную требуется обогащённая смесь, для получения которой требуется большего объёма горючего, чем в стандартном режиме. Раньше часть автомобилей снабжались ручкой управления заслонкой на приборной панели (в народе «подсос»), облегчающей задачу водителю. При вытягивании рычага заслонка прикрывается, ограничивая подачу воздуха в смесительную камеру, что создаёт разрежение, топлива затягивается больше, в результате чего и образуется обогащённая смесь, что и требуется для пуска двигателя при минусовых температурах за бортом. Ручку управления пусковым устройством карбюратора после запуска и прогрева мотора возвращают в прежнее положение, а заслонка управляется стандартно.

У большей части машин с карбюраторной системой подачи топлива данный элемент для создания более насыщенной топливовоздушной смеси отсутствует. Многие производители автоматизировали процесс, что избавило от необходимости тянуть на себя ручку управления для холодного пуска мотора.

Плюсы и минусы карбюратора

Механические карбюраторы имеют немало достоинств, и тот факт, что их перестали применять на современных автомобилях, оправдан не столько экономией, ведь хорошо отрегулированный механизм не менее экономичен, чем инжектор, сколько низким уровнем экологичности, которой в последнее время уделяют максимум внимания при разработках. Карбюраторы неспособны обеспечить индивидуальную смесь для каждой вспышки, тогда как инжекторные системы выполняющие распределённый впрыск, функционируют именно так. При этом положительные стороны карбюратора являются слабыми местами инжектора, так что совершенствовать конструкции ещё предстоит.

Преимущества карбюраторов:

• распыление по всей камере обеспечивает использование всего объёма горючего, вследствие чего и его экономию, а также лёгкий пуск в разных климатических условиях;
• простота конструкции, лёгкость в обслуживании;
• ремонтопригодность, низкая стоимость работ и возможность самостоятельно справиться с ремонтом при наличии соответствующих инструментов;
• неприхотливость к качеству горючего;
• сохранение работоспособности в тяжёлых условиях, при контакте с водой или грязью;
• отсутствие зависимости от электрического питания.

Карбюраторы имеют и недостатки:

• необходимость настройки устройства;
• зависимость от климатических условий (образование конденсата, замерзающего на корпусе при низких температурах, перегрев на сильной жаре и падение производительности мотора из-за испарения топлива);
• необходимость периодической чистки карбюратора;
• токсичность выхлопов, не соответствующая современным стандартам экологии.

Несмотря на активное вытеснение карбюраторов с рынка, многие старые автомобили, оснащённые карбюраторной системой ещё вполне себе живы и продолжают колесить по отечественным дорогам. К тому же для огромного числа устройств ещё долго будут актуальны двигатели с карбюраторным впрыском.