До середини 80-х бензинові двигуни внутрішнього згоряння на легкових і легких вантажних автомобілях масово оснащувалися карбюраторами. Такі двигуни працюють за принципом згоряння заздалегідь приготовленої зовнішнім пристроєм паливно-повітряної суміші в циліндрах двигуна. Зазначена робоча суміш складається з крапель пального і повітря. Карбюратор відповідає за процес, що має на увазі утворення суміші з цих компонентів в потрібній пропорції для максимальної ефективності роботи ДВС. Найпростіший карбюратор є механічне дозуючий пристрій.
Трохи історії
Ранні розробки на зорі епохи двигунобудування використовували як пальне світильний газ. Карбюратор таким двигунам на ранньому етапі був просто не потрібен. Світильний газ надходив в циліндри завдяки розрідженню, яке утворювалося в процесі роботи двигуна. Головною проблемою такого пального була його висока вартість і ряд складнощів в процесі використання.
Друга половина XIX століття стала тим періодом, коли винахідники, інженери і механіки у всьому світі намагалися замінити дорогий світильний газ більш економічним, дешевим і доступним видом палива для двигуна внутрішнього згоряння. Кращим рішенням стало використання звичного для нас сьогодні рідкого палива.
Варто врахувати, що таке паливо не може спалахнути без участі повітря. Для приготування суміші з повітря і палива був потрібен додатковий пристрій. Мало того, але змішувати повітря з пальним необхідно було ще й в потрібних пропорціях.
Для вирішення цього завдання винайшли перший карбюратор. Пристрій побачило світ в 1876 році. Творцем ранньої моделі карбюратора став італійський винахідник Луїджі Де Хрістофоріс. За своєю конструкцією і принципом роботи перший карбюратор мав ряд істотних відмінностей від більш сучасних аналогів. Для отримання якісної паливно-повітряної суміші пальне в першому влаштуванні нагрівалася, а його пари змішувалися з повітрям. По ряду причин цей спосіб утворення робочої суміші не отримав широкого розповсюдження.
Розробки в цій галузі продовжилися, а вже через рік талановиті інженери Готліб Даймлер і Вільгельм Майбах створили конструкцію двигуна внутрішнього згоряння, який мав карбюратор, що працює за принципом розпилення палива. Це пристрій лягло в основу для всіх наступних розробок.
модернізація
Головним напрямком подальшої роботи інженерів стала максимальна автоматизація всіх процесів сумішоутворення. Над удосконаленням конструкції карбюратора працювали кращі уми багатьох компаній з виробництва автомобілів і супутнього устаткування. З цієї причини можна зустріти безліч простих і складних моделей карбюраторів від численних світових виробників.
Подальший розвиток
Карбюратори стали активно витіснятися інжекторними системами тільки в кінці XX століття. До цього часу конструкцію карбюратора посилено вдосконалювали. Останніми витками еволюції карбюраторного уприскування стали карбюратори під контролем електроніки. У таких карбюраторах було кілька електромагнітних клапанів, роботу яких контролювало спеціальний пристрій управління. Для прикладу можна згадати марку карбюратора Hitachi. У конструкції налічувалося майже 5 клапанів, а заслінки керувалися електронним способом.
Останнє покоління конструктивно складних карбюраторів відмінно демонструє вже згадана модель карбюратора Hitachi. Цей карбюратор встановлювався на автомобілі марки Nissan в самому кінці 80-х і на початку 90-х років. Складність цього покоління карбюраторів полягає у великій кількості допоміжних пристроїв, особливо якщо порівнювати продукт Hitachi з примітивним «Солекс», який ставився на ВАЗ.
Допоміжні пристрої відповідали за стабілізацію роботи карбюратора в різних режимах. До таких режимам і особливостям експлуатації можна віднести різке скидання газу, режим холостого ходу в процесі простою на автомобілі з автоматичною КПП, вирівнювання і стабілізацію обертів силового агрегату після включення кліматичної установки, а також багато інших.
Доведений до досконалості карбюратор останніх поколінь базово складався з численних пристроїв. Ми назвемо лише деякі з них для ознайомлення:
- Система регулювання температури зовнішнього повітря ;.
- Обігрівач впускного колектора;
- Клапан припинення подачі палива;
- Клапан пристрою збагачення суміші;
- Біметалічна пружина повітряної заслінки в пристрої механізму відкриття дроселя;
- Система швидкого холостого ходу і т.д;
Такі пристрої відповідають останнім «електронним» карбюраторам. Додаткові елементи в цих моделях були виконані у вигляді окремих аналогових пристроїв. Пристрої керувалися найпростішої електронікою або працювали за принципом саморегулювання (біметалічна пружина).
Примітно те, що прості механічні карбюратори є дуже універсальними пристроями і можуть бути встановлені за допомогою перехідника на різні моделі автомобілів. Чудовим прикладом є все той же прекрасно відомий вітчизняним автомобілістам карбюратор «Солекс».
Карбюратор і інжектор
Далі в історії систем подачі палива і сумішоутворення спочатку з’явився моновприск (моноинжектор), а повністю електронний впорскування і продуктивні паливні форсунки остаточно витіснили морально застарілі карбюратори.
Головною перевагою інжектора є набагато більш точне і своєчасне дозування палива для отримання потрібних пропорцій паливно-повітряної суміші. Поява та впровадження в автоіндустрію доступних за ціною мікропроцесорів в підсумку призвело до того, що необхідність в складному карбюраторі і додаткових пристроях в його конструкції просто зникла. Всі функції окремих елементів карбюратора взяв на себе один єдиний блок управління (ЕБУ), а в конструкції інжектора встановили прості пристрої виконання.
Помилково вважати, що інжектор є більш економічним рішенням порівняно з карбюратором. Добре відбудований карбюратор демонструє схожі показники по витраті палива. Популярність розподіленого уприскування обумовлена ??тим, що саме такий механізм подачі палива здатний відповідати всім жорстким сучасним нормам і вимогам по екологічності ДВС. Карбюратор задовольнити такі вимоги не може, що обумовлено його конструктивними особливостями і продуктивністю жиклерів.
Сьогодні карбюраторний уприскування зустрічається тільки на тих двигунах, основним призначенням яких є цільова установка на спецтехніку. Причиною такого рішення стала вразливість електронних інжекторних систем під час важких умов експлуатації. Електронні вузли та модулі інжектора страждають від підвищеної вологості та забрудненості, а форсунки чутливі до якості палива. Для прикладу варто сказати, що однозначно краще встановити на транспортний спецзасіб при використанні такого на болотах саме механічний карбюратор, яка не перегорить. Такий карбюратор завжди можна з легкістю обслужити, почистити і просушити при необхідності.
види карбюраторів
Як ми вже говорили, процес модернізації карбюраторів породив велику кількість видів даного пристрою від різних виробників. Все це різноманіття карбюраторів умовно можна розділити на три групи:
- барботажний;
- мембранно-голчастий;
- поплавковий;
Два перших типу карбюраторів вже давно практично не зустрічаються, так що зупинятися на цих конструкціях ми не будемо. Доцільніше розглянути поплавковий карбюратор, який ще можна побачити в різних модифікаціях на цивільних автомобілях епохи 90-х в наші дні.
Пристрій поплавкового карбюратора
Головним завданням карбюратора є змішання палива і повітря. Різні моделі карбюраторів здійснюють цей процес за схожим принципом. Поплавковий карбюратор складається з наступних елементів:
- поплавкові камера;
- поплавок;
- запірна голка поплавка,
- жиклер;
- камера змішувача;
- розпилювач;
- трубка Вентурі;
- дросельна заслінка;
Поплавковий карбюратор влаштований так, що до його камері поплавця підведена спеціальна магістраль. З цієї магістралі з паливного бака в карбюратор подається паливо. Регулювання кількості палива в камері здійснюється за допомогою двох елементів, які взаємопов’язані. Йдеться про поплавці й голці. Падіння рівня палива в камері поплавця означає, що і поплавок опуститься разом з голкою. Таким чином вийде, що опустилася голка відкриє доступ для проникнення в камеру наступної порції пального. При заповненні камери бензином поплавок підніметься, а голка при цьому паралельно перекриє пальному доступ.
У нижній частині камери поплавця знаходиться наступний елемент під назвою жиклер. Жиклер виконує функцію калібратора і забезпечує дозування подачі пального. Через жиклер паливо потрапляє в розпилювач. Так відбувається переміщення потрібної кількості пального з камери поплавця в змішувальну камеру. У камері змішувача відбувається процес приготування робочої паливно-повітряної суміші.
Конструктивно камера змішувача має дифузор. Зазначений елемент створений для того, щоб збільшувати швидкість повітряного потоку. Дифузор відповідає за створення розрідження повітря в безпосередній близькості від розпилювача. Це допомагає витягати паливо з поплавкової камери, а також сприяє кращому його розпорошення в камері змішувача. Таке базовий пристрій простого поплавкового карбюратора.
Дросельна заслінка: холодний пуск і холостий хід
Та кількість робочої паливно-повітряної суміші, яка надійде в циліндри двигуна, буде залежати від положення дросельної заслінки. Заслінка має прямий зв’язок з педаллю газу. Але це ще не все.
Деякі автомобілі з карбюратором мали додатковий пристрій для керування дросельною заслінкою. Цей елемент добре знайомий любителям старої «класики» від ВАЗ. У народі цей пристрій автомобілісти прозвали «підсмоктування», а сам пристрій створено для холодного запуску. Елемент виконаний у вигляді спеціального важеля, який знаходиться в нижній частині торпедо з боку водія.
Важіль дозволяє додатково управляти дросельною заслінкою. Якщо витягнути «підсмоктування» на себе, в такому випадку заслінка прикривається. Це дозволяє обмежити доступ повітря і збільшити рівень розрідження в камері змішувача карбюратора.
Бензин з камери поплавця при підвищеному розрідженні витягується в змішувальну камеру набагато інтенсивніше, а недостатня кількість надійшов повітря змушує карбюратор готувати для двигуна збагачену робочу суміш. Саме така суміш найкраще підходить для впевненого запуску холодного двигуна.
Варто відзначити, що першим у всій конструкції піддався подальшої модернізації саме холодний пуск, вже знайомий нам під назвою «підсмоктування». До простих же карбюраторам заслужено відноситься колись поширений і популярний карбюратор «Солекс», якому багато чим зобов’язана лінійка класичних автомобілів ВАЗ.
Робота карбюраторного двигуна в режимі холостого ходу здійснюється наступним чином:
- карбюратор обладнаний спеціальними додатковими повітряними жиклерами. Ці жиклери відповідають за подачу строго дозованої кількості повітря;
- повітря проходить під дросельною заслінкою і далі по робочому алгоритму змішується з бензином. При цьому весь процес відбувається тоді, коли педаль газу не вичавлені і відпущена;
Ось так і виглядає базовий пристрій і принцип роботи карбюратора поплавкового типу.
Сильні і слабкі сторони пристрою
Головним достоїнством карбюратора є його доступна за ціною ремонтопридатність. У вільному продажу донині існують спеціальні ремонтні комплекти, які дозволяють повернути карбюратор в лад досить швидко. Для ремонту карбюратора не потрібно арсенал будь-якого спеціального обладнання, а відремонтувати пристрій при наявності певних умінь і навичок під силу практично будь-якому автомобілісту.
Механічний карбюратор не так сильно боїться забруднень і води, так як їх потрапляння не може остаточно вивести його з ладу. У цьому одночасно криється як сильна, так і слабка сторона пристрою. Карбюратор потрібно досить часто підлаштовувати і обов’язково чистити в порівнянні з інжекторним уприскуванням, але він витриваліший електронних рішень при виникненні ряду таких умов, які відносяться до тяжких або навіть екстремальних умов експлуатації.
До додаткових плюсів карбюратора відносять його меншу чутливість до палива низької якості, а процес чистки не буде складно. Хоча карбюратор і є відносно складним пристроєм, але діагностувати несправності і обслуговувати його виразно простіше порівняно з забитої або несправною инжекторной системою.
До головних мінусів карбюратора можна віднести необхідність його регулярного чищення і підстроювання. Карбюратор може піднести сюрпризи в процесі експлуатації, так як спостерігається залежність від зовнішніх погодних умов. У зимовий період в корпусі карбюратора може накопичуватися і потім замерзати конденсат. У спеку карбюратор схильний до перегріву, що веде до інтенсивного випаровування пального та падіння потужності ДВС.
Останнім аргументом проти карбюратора є підвищена токсичність вихлопу, що і призвело до відмови від його використання на сучасних авто по всьому світу. Сьогодні карбюратор виправдано вважається безнадійно застарілим «класичним» рішенням.