Карбюратор: конструкция и принцип работы

Типы карбюраторов

Предшественниками уже рассмотренного поплавкового карбюратора были мембранно-игольчатый и барботажный. Это уже устаревшие конструкции, которые сегодня и не встретишь на машинах повседневного использования (а вот на «олдкарах» эти редкости еще есть).

Мембранно-игольчатый карбюратор состоит из нескольких камер, разделенных мембранами. Мембраны опираются на пружины заданной жесткости и соединены между собой штоком. Мембранные камеры имеют выход в камеру смешивания, а также соединены с каналом подачи топлива. Движение штока приводило в действие мембраны камер, заставляя их качать топливо в полость смешивания. Да, система несколько громоздкая и медленно реагирующая на изменение режима работы двигателя, но при этом надежная до такой степени, что устанавливалась на авиационные двигатели.

Схема мембранно-игольчатого карбюратора

Барботажный карбюратор – первая конструкция и первая попытка создать подобное устройство. Представлял собой глухую крышку, которая накрывала бензобак на некотором расстоянии от топлива. К крышке подводились два патрубка: один входной для воздуха, второй к двигателю. Воздух, проходя под крышкой, насыщался парами бензина и в таком виде направлялся в камеру сгорания. Это первое устройство, которое рассчитано на работу с испарениями топлива.

Схема барботажного карбюратора: 1 — трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; 3 — диффузор; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — игольчатый клапан.

Классификация других типов карбюраторов зависит от особенностей конструкции. По сечению распылителя различают устройства с постоянным разрежением (модели производства Японии с высочайшими эксплуатационными характеристиками), с постоянным сечением распылителя (карбюраторы производства СССР и РФ) и с золотниковым дросселированием (горизонтальные карбюраторы, предназначенные в основном для мототехники).

По направлению движения готовой смеси различают конструкции с горизонтальным и вертикальным потоком (из последних самой эффективной оказалась система с нисходящим потоком).

Поплавковые карбюраторы могут иметь одну или несколько смесительных камер. Однокамерные устройства были в ходу до 1960-х годов, пока развитие двигателей не потребовало увеличения пропускной способности карбюратора.

Создание многокамерных карбюраторов с несколькими дроссельными заслонками позволило решить эту проблему. Появились разновидности: карбюраторы с одновременным открытием двух дроссельных заслонок, от каждой из которых питались определенные цилиндры, и карбюраторы с последовательным открытием двух заслонок, которые подключались на весь двигатель и работали в соответствии с его режимом.

По мере того, как росла мощность двигателей, развивались и карбюраторы. Появились трех- и четырехкамерные виды, на автомобиль устанавливалось несколько карбюраторов, настраивались различные варианты приготовления топливной смеси (например, в одной камере делалась переобогащенная смесь, в двух других – обедненная).

Виды карбюраторов по производителям – какой выбрать?

У всех на слуху различие т.н. китайской продукции, и карбюраторов именитых брендов (в список которых входят и ДААЗ, и Солекс, и Озон…). На самом деле, это не более, чем предрассудки. Изделие, выпущенное на заводе, с соблюдением технологии, имеющее сертификат качества, будет хорошо работать вне зависимости от географии производства. Низким качеством отличаются лишь так называемые товары «no-name», собранные крестьянами из Поднебесной буквально напильником на коленке, поэтому при подборе нового карбюратора, прежде всего ориентируйтесь на известность производителя и наличие сопроводительной документации. Разумеется, и гарантийные обязательства должны быть обеспечены сервисными центрами в пределах доступности. То есть, если вы живете в Калининграде, а ближайший сервисный центр производителя в Димитровграде – есть смысл подыскать другой экземпляр.

Устройство и подключение карбюратора скутера Yamaha

Скутер Ямаха Джог является одним из самых популярных на российском рынке: это объясняется простотой и надежностью модели, ее доступной ценой. Устройство карбюратора данного скутера стандартно, поэтому разобраться с ним можно, пользуясь описанием, данным выше. Однако при его установке у неопытных владельцев могут возникать некоторые сложности, с которыми мы поможем разобраться.

Карбюратор японского скутера Ямаха Джог

Устройство стоит рассмотреть более подробно. Это поможет понять не только то, как регулировать карбюратор и правильно пользоваться им, но и как правильно его подключить.

• К корпусу карбюратора крепится пусковой обогатитель: он небольшого размера, размещен в пластмассовом корпусе. Он имеет два болта с уплотнителями из резины. Питание обогатителя происходит через 12 В аккумулятор. Это устройство используется для запуска мотора на холодную, так как позволяет обогатить смесь кислородом автоматически.
• Штуцер подсоединяется к шлангу подачи топлива, идущему от краника бензобака.
• Если обогатитель надо снять, потребуется не только открутить болты, но и отсоединить электрический клапан, к которому идет всего два провода.
• Смесительная камера имеет специальную крышку, к которой крепится болт. Если его открутить, можно добраться до дроссельной заслонки. Это позволяет проверить, присоединен ли тросик газа, а также добраться до иглы, регулирующей уровень подачи топлива и воздуха. Если карбюратор нуждается в чистке, обязательно потребуется вытащить дроссель.
• Разъем обогатителя имеет выходы на два провода, желтый подключен к генератору, зеленый идет на массу. В принципе, если перепутать полярность, ничего не случится, и устройство все равно будет работать.
• Для работы обогатителя должно приходить напряжение с аккумулятора. При нагреве элемента внутри устройства игла будет выдвигаться.
• С воздушным фильтром соединен специальный штуцер, между ними есть колено из резины.
• На корпусе карбюратора расположен несколько винтов, при помощи которых можно регулировать холостые обороты и качество смеси.
• Поплавковая камера прикручивается снизу и имеет 4 болта крепления.
• Существует дополнительный штуцер для подачи масла: он самый маленький.
• Второй штуцер нужен для связи с атмосферой, на него ничего надевать не нужно.
• К третьему подключается бензошланг. Он идет к вакуумному крану бензобака.

Экономайзер и эконостат

Экономайзер

Экономайзер регулирует производительность мотора, когда это становится жизненнонеобходимым для поддержания работы. Это достигается при помощи подачи обогащенной смеси и дополнительной подаче порции эмульсии напрямую в основание распылителя, но в обход главной дозирующей системы.

Эконостат даёт ДВС возможность по итогу достигать максимальной мощности при работе на повышенных оборотах. Именно для этих целей предназначен данный элемент, обеспечивающий впрыскивание горючего напрямую из поплавковой шахты и мгновенное его распределение перед диффузором.

Это основные и главные детали в системе поплавковых карбюраторов. Кроме вышеперечисленного надо отметить, что в конструкции используется также камера сбалансированного типа. Это нужно для поддержания бензина на нужной отметке, а в камере отсутствует разряжение, для чего она соединена с атмосферой. В случае со сбалансированной камерой происходит стыковка с горловиной карбюратора, за счет чего невозможно попадание инородных веществ при заборе воздуха.

Несмотря на хитрую схему конструкции регулировок карбюратора немного, и все они относятся только к системе холостого хода. Чтобы оптимизировать и стабилизировать её работу в этом режиме, предусмотрены специальные винты: воздушный для количества и топливный для качества (игольчаты). Сквозь имеющееся отверстие поступает горючее.

Игольчатый винт находится внутри канала и передает эмульсию в задроссельный отсек. Чтобы скорректировать количество эмульсии, меняют сечение самого канала при помощи вкручивания или выкручивания, в зависимости от конкретной ситуации.

Слабая сторона карбюратора в том, что его конструкция предусматривает множество жиклеров и каналов, у которых небольшие насечки. По этой причине при использовании механизма по назначению в него попадают различные загрязнения. Они засасываются внутрь вместе с топливом, но не сгорают вместе с ней, а образуют осадок на стенках каналов и жиклеров, тем самым закупоривая их.

Поэтому нужно систематически производить чистку узла. Данная процедура может проводится профессионалами, но можно сделать её самостоятельно, но для этого понадобиться полная разборка узла. После чего необходимо качественное его промыть, просушить либо продуть каналы.

В последние годы индустрия бытовой химии шагнула вперед и появилось множество чистящих составов. Это химические составы, способные при взаимодействии с материей вызывают расщепление различных отложений и смол в каналах. В результате химической реакции вещество попадает в цилиндр, где смешивается с топливом и сгорает. Надо предупредить, что подобный способ очистки подходит исключительно в случае несерьезных засоров. В противном ситуации удалять их придется собственноручно.

Основные неисправности карбюраторов и их причины

Неисправности в карбюраторе отражаются на режиме работы двигателя, и именно по нему можно определить, что с системой подачи топлива не всё нормально.

1. Тяжело запускается непрогретый двигатель – скорей всего, проблемы в регулировке дроссельной заслонки. Необходимо отрегулировать привод заслонки, чтобы при вытянутом подсосе она полностью закрывалась, либо отрегулировать пусковые зазоры.
2. Непрогретый двигатель заводится и сразу глохнет при полностью вытянутом подсосе – проблема опять-таки в приводе дроссельной заслонки. Либо неправильно отрегулированы зазоры, либо не работает телескопическая тяга и заслонка не открывается.
3. Прогретый двигатель сложно запускается – не отрегулирован уровень топлива в поплавковой камере, вышел из строя поплавковый механизм или клапанная игла, в результате чего уровень топлива выше нормы.
4. Неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах – причин может быть несколько, и основная это регулировка системы холостого хода. Другие причины – не работает привод эконостата холостого хода или не срабатывает запорный клапан, засорились жиклеры, идет подсос воздуха, ненормально работает поплавок в поплавковой камере
5. При открытии дроссельной заслонки нет прироста мощности – слишком обогащенная или обедненная смесь из-за негерметичной фиксации распылителя ускорительного насоса.
6. Низкая динамика разгона – недостаток топлива из-за обедненной смеси или отключения вторичной камеры.

Немного истории. Прежние типы карбюраторов

Как только изобретатели второй половины XIX века начали пытаться оснастить технику двигателями, работающими на бензине и керосине, им пришлось учитывать, что воспламеняется это топливо только при участии воздуха. Более того, для эффективной работы двигателя надо ещё и смешать воздух с горючим в определённой пропорции.

Первый карбюратор изобрёл в 1876 году итальянец Луиджи Христофорис. В его устройстве топливо разогревалось, испарялось, и его пары смешивались с воздухом. Через год Даймлер и Майбах нашли более рациональное решение, применив принцип распыления топлива. Этот простой и эффективный принцип и лёг в основу всех последующих разработок.

Готлиб Даймлер на машине с личным шофёром.

До повсеместного распространения карбюраторов поплавкового типа применялось ещё два вида данных устройств: барботажные и мембранно-игольчатые карбюраторы.

Барботажные карбюраторы представляли собой бензобаки, внутри которых на небольшом расстоянии от поверхности топлива имелась глухая доска и два широких патрубка – один подаёт из атмосферы, и второй – отбирает топливно-воздушную смесь в двигатель. Воздух проходит под доской, над поверхностью горючего, насыщается его парами, и получается горючая смесь.

Это примитивная, но действенная конструкция. Дроссельная заслонка располагалась на моторе отдельно. Работа двигателя с барботажным карбюратором зависела от погоды на улице: степень испаряемости топлива изменялась, в зависимости от температуры окружающей среды. Часть топливно-воздушной смеси могла конденсироваться. Вся конструкция была довольно взрывоопасной и сложной в регулировании.

Мембранно-игольчатый карбюратор – это уже отдельное от бензобака законченное устройство. Оно состоит из нескольких камер, которые разделены мембранами и жёстко связаны между собой штоком.На этом штоке закреплена игла, запирающая седло клапана подачи топлива. Камеры соединены каналами со смесительной полостью, с одной стороны, и с топливным каналом – с другой.

Характеристики такого карбюратора определяются тарированными пружинами, на которые опираются мембраны. Это уже не примитивная, но достаточно простая конструкция, достоинством которой, кроме её простоты, является способность безотказно работать в любом положении и любых условиях. Такие карбюраторы стояли в первой половине ХХ века не только на автомобилях и мотоциклах, но и на самолётах с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

Третий тип карбюраторов, который и стал в итоге основным во всём мировом автомобилестроении – это поплавковый карбюратор с жиклёрами. Поплавковый карбюратор, конструкция которого регулярно подвергалась усовершенствованиям, завоевал в итоге всеобщую популярность во всём мире. Он являлся очень универсальными устройством и мог быть установлен при помощи переходника на самые разнообразные модели автомобилей и мотоциклов.Его устройство и будет рассмотрено в следующих разделах этой публикации.

Последними этапами эволюции устройств карбюраторного впрыска стали поплавковые карбюраторы с электромагнитными клапанами, работающие под контролем электроники. В таких устройствах работало несколько электромагнитных клапанов, работу которых контролировало специальное устройство управления. К примеру,в японских карбюраторах «Хитачи» имелось пять электромагнитных клапанов, и заслонки управлялись электроникой.

Эти карбюраторы, последнего поколения данных устройств, ставились на автомобили «Ниссан» на рубеже 80-х и 90-х годов. Их сложность заключается в большом количестве вспомогательных устройств, отвечающих за стабилизацию работы карбюратора в различных режимах (резкий сброс газа, режим холостого хода в процессе простоя на автомобиле с автоматической КПП, выравнивание и стабилизацию оборотов мотора при запуске климатической установки, и т.п.). Соответственно, такой, «доведённый до совершенства» карбюратор был дополнен многочисленными вспомогательными устройствами: клапанами, биметаллическими пружинами, обогревателями и т.д.

Поплавковая камера

Одним из важнейших факторов эффективной работы карбюратора является уровень топлива в поплавковой камере. От правильного уровня горючего зависит устойчивая работа двигателя на холостом ходу и на малых оборотах. Поскольку регулировка системы холостого хода фактически определяет правильную компенсацию состава ГДС, то от стабильности уровня топлива косвенно зависит работа и на всех прочих режимах.

Значение уровня бензина в камере заложена таким образом, чтобы при любых отклонениях устройства от вертикального положения не происходило бы самопроизвольного изливания горючего из распылителей в смесительную камеру. Для дополнительной компенсации приливно-отливных явлений, в более совершенных карбюраторах были предусмотрены дополнительные экономайзеры, а также спараллеленные поплавковые камеры, выполненные по бокам карбюратора и соединённые между собой поперечным каналом или специальной сообщающейся полостью. Поплавки в разных карбюраторах делали спаянными из штампованных латунных половинок, либо изготовленными из пластмассы.

Поплавковая камера карбюратора Солекс — 2108, 21081, 21083

Карбюраторы семейства Солекс – 2108, 21081, 21083 и их модификации имеют двухсекционную сбалансированную поплавковую камеру.

Наличие двух секций уменьшает влияние колебаний топлива при поворотах и кренах автомобиля на состав приготавливаемой карбюратором смеси и соответственно на работу двигателя автомобиля.

Назначение поплавковой камеры

Поплавковая камера карбюраторов Солекс предназначена для поддержания определенного уровня топлива необходимого для нормальной работы карбюратора.

Принцип действия поплавковой камеры

Топливо нагнетается бензонасосом в поплавковую камеру карбюратора через топливный штуцер. Его количество контролирует игольчатый клапан и пластмассовые поплавки. Если уровень топлива понижается – игла клапана, находящаяся в контакте с поплавком открывает отверстие в клапане и топливо свободно поступает в поплавковую камеру. Уровень поднимается – поплавки всплывают и язычком на своих рычагах поднимают вверх иглу, которая запирает клапан. Такие циклы при работе двигателя повторяются вновь и вновь. Перепады уровня топлива при работе двигателя на разных режимах могут составлять несколько миллиметров.

Особенности устройства поплавковой камеры

— На входе в карбюратор под латунной пробкой с уплотнительным кольцом установлен сетчатый фильтр очистки топлива. Периодически рекомендуется его извлекать и прочищать, дабы обеспечить беспрепятственное попадание топлива в карбюратор.

— Секции поплавковой камеры карбюратора расположены по обе стороны смесительных камер карбюратора.

— Два поплавка выполнены из пористого пластика и имеют общий рычаг, качающийся на оси, закрепленной на отливах крышки карбюратора. На рычаге имеется два язычка: один прижимает иглу клапана через подпружиненный шарик, второй ограничивает свободный ход поплавков 15-ю мм (необходимо устанавливать при регулировке уровня топлива) тем самым предотвращая их постукивание о дно поплавковой камеры, например, при работе двигателя на газу.

— Игольчатый клапан выполнен неразборным и ремонту не подлежит. Его корпус ввинчен в отверстие в крышке карбюратора. На торце иглы имеется подпружиненный демпфирующий шарик предохраняющий иглу от резких ударов. Нормальная работа поплаковой камеры, карбюратора и двигателя обеспечивается за счет герметичности этого устройства.

— Уровень поплавка контролирует точку, в которой топливо выходит из главного распылителя. Она очень важна для работы карбюратора. Низкий уровень поплавка замедляет выход топлива (обеднение смеси), высокий уровень вызывает ранний выход топлива («перелив»). Поэтому очень важна правильная установка уровня топлива в поплавковой камере.

— В поплавковой камере карбюраторов Солекс имеются два балансировочных отверстия (камера сбалансированная). Через них она вентилируется, так как из-за поступления топлива возникает избыточное давление в камере и его необходимо сбрасывать. Засорение этих отверстий приведет к избыточному поступлению паров топлива по каналу внутренней вентиляции в диффузор и переобогащению топлива. Запуск двигателя может быть в этом случае затруднен, а при работе на холостом ходу могут быть перебои. Особенно часто такое явление можно наблюдать в жаркую погоду.

— В карбюраторе Солекс предусмотрена калиброванная система возврата топлива в обратную магистраль через топливоотводящий штуцер. Таким образом , обеспечивается предотвращение возрастания давления на клапан в поплавковой камере после остановки двигателя. Помимо этого постоянная циркуляция топлива обеспечивает его охлаждение, чем предотвращается перегрев и образование воздушных пробок вызывающих перебои в работе двигателя.

Примечания и дополнения

Элементы нижней части поплавковой камеры карбюратора Солекс

Элементы верхней части поплавковой камеры карбюратора Солекс

Еще статьи по устройству карбюраторов Солекс

— Схема карбюратора Солекс — 2108, 21081, 21083

— Игольчатый клапан карбюратора Солекс

— Устройство корпуса карбюратора Солекс

— Устройство верхней части («крышки») карбюратора Солекс

— Разборка карбюратора Солекс

Сравнение моновпрыска и карбюраторной системы

Моновпрыском называется одна из разновидностей электронной системы впрыска топлива в двигатель. Можно сказать, что моновпрысковые системы являются своего рода переходной моделью от карбюратора к инжектору.

Впервые моновпрыск был разработан и установлен для самолётов как более современная модификация карбюраторного агрегата, которая исключала «провалы» в подачи топлива во время исполнения фигур в воздухе.

Рекомендуем: Устройство гидромеханической автоматической коробки передач

Существенной разницей между моновпрыском и карбюраторной системой можно считать наличие у моновпрыскового устройства компьютерного блока контроля подачи и расхода горючего, а также бензинового насоса и одной форсунки, работающей от электричества. Тип работу моновпрыска аналогичен карбюратору, только с использованием более современных компонентов.

Главным достоинством системы моновпрыска является бесперебойная работа мотора, так как в агрегате постоянно поддерживается минимальное давление в 1 бар. То есть транспортные средства с моновпрыском могут бесперебойной работать при резком обгоне или торможении, когда как карбюраторные механизмы не всегда могут гарантировать стабильность мотора в этих режимах.

К тому же моновпрыск гарантирует повышение мощности силового агрегата засчёт отсутствия провалов в питании.

Однако карбюраторы и по сей день считаются более экономичными устройствами, так как впрыск топлива осуществляется не в одной точке, а по всей камере, что позволяет использовать весь поступающий объём горючего. По этой причине двигатели с карбюраторами легче заводятся в зимнее время.

Таким образом, карбюраторные устройства обладают хорошими характеристиками в плане экономного потребления горючего и возможности запуска в любых климатических условиях. Моновпрыск обеспечивает более стабильную работу мотора и высокие качества мощности автомобиля.

Принцип работы карбюратора

Посмотрев видео, ниже, Вы наглядно увидите устройство и принцип работы карбюратора на разных режимах работы. Видео хоть и старенькое, но актуальное по сей день. Не поленитесь и досмотрите до конца, если хотите полностью разобраться в теме.

Ну а ниже подытожим — работа всех поплавковых карбюраторов осуществляется по типичной схеме.

1. В поплавковую камеру через топливную магистраль из бака закачивается бензин на нужный уровень, который регулируется и поддерживается поплавком и запорной иглой.
2. Распылитель, находящийся в нижней части поплавковой камеры, с помощью жиклера передает строго дозированную порцию топлива в смесительную камеру. Одновременно поток топлива распыляется для лучшего перемешивания с воздухом и сгорания.
3. Топливо из распылителя рассеивается над диффузором, который предназначен для создания быстрого потока воздуха и лучшего его смешивания с уже распыленным бензином.
4. Смесь топлива и воздуха поступает к дроссельной заслонке, которая напрямую связана с педалью газа. Чем больше топлива нужно двигателю, тем больше открыта заслонка и тем активней работает карбюратор.
5. Из карбюратора топливно-воздушная смесь проходит через впускной коллектор к тому цилиндру, в котором в данный момент опускается поршень с одновременным открытием впускного клапана.
6. Поршень работает как насос, втягивая уже приготовленную в карбюраторе смесь.

Несмотря на довольно простой принцип работы, хорошо настроенный карбюратор обеспечивает отличную отдачу мощности двигателем, неплохую экономию топлива и надежность системы.