Что такое карбюратор: конструкция и принцип работы

Современные модели транспортных средств оснащаются как карбюраторными, так и инжекторными двигателями. В отличие от инжекторов карбюраторы, появившиеся значительно раньше, за годы своего существования претерпели различные изменения и доработки, обретя неоспоримые достоинства. Несмотря на довольно сложную конструкцию карбюраторные моторы являются одними из самых простых в обслуживании.

Разработка и производство

В истории автомобилестроения кабюратор был сконструирован и собран в 1895 году техником-самоучкой немецкого происхождения Вильгельмом Мэйбахом. Карбюраторные двигатели, как и сами карбюраторы, за прошедшие годы не раз изменялись, однако принцип их работы сохранился неизменным. Технология испарения топлива, использовавшаяся в первых версиях карбюраторов для образования топливно-воздушной смеси, в современных моделях была заменена на технологию распыления горючего, что стало основным отличием и преимуществом данного узла автомобиля.

Карбюраторы новой конструкции начали производиться массово в 1925 году всемирно известным концерном Bosch. Надежность и безопасность транспортных средств удалось повысить за счёт внесения в конструкцию карбюраторов изменений, связанных с интеграцией топливного насоса и системы впрыска топлива. Конструктивные изменения карбюратора позволили приступить к созданию инновационных силовых агрегатов, работающих на дизельном топливе. Спустя десять лет с конвейера завода Mercedes сошёл первый автомобиль, оснащённый дизельным двигателем.

Налаженный выпуск инжекторных двигателей начал требовать повышения мощности бензиновых моторов. Достичь этого удалось за счёт внедрения впускного коллектора, что спровоцировало начало производства в середине 40-х годов двигателей с системой непосредственного впрыска топлива и карбюратором большей мощности.

Концерн Bosch в 1965 году выпустил на автомобильный рынок новую версию карбюратора с системой распределённого впрыска топлива. Конструкция карбюратора была значительно изменена и обзавелась электронасосом, который заменил ТНВД, что в результате позволило снизить стоимость и габариты всего узла.

Система распределённого впрыска топлива

Первый карбюратор с системой распределённого впрыска топлива был выпущен компанией Bosch

Автоконцерн Mitsubishi Motors в 1994 году внедрил в карбюраторные двигатели систему непосредственного впрыска топлива. Подобное конструктивное решение имело свои преимущества: экономия топлива вкупе с достижением максимального крутящего момента.

Что такое карбюратор

ДВС автомобиля работает на топливно-воздушной смеси, образование которой осуществляется в карбюраторе — одном из наиболее важных узлов топливной системы транспортного средства. Смесь представляет собой смешение горючего и воздуха в строго определённых пропорциях.

На сегодняшний день карбюраторные двигатели считаются одними из самых распространённых. На заре автомобилестроения использовались барботажные карбюраторные моторы, которые со временем были заменены более производительными и совершенными с технической точки зрения мембранно-игольчатыми и поплавковыми аналогами.

Мембраны карбюратора мембранно-игольчатого типа разделяют камеры и объединятся штоком, один конец которого выполнен в форме иглы. Последняя, двигаясь вверх-вниз во время работы карбюратора, открывает и закрывает клапан, подающий в топливную систему горючее. Узлы такой конструкции считаются самыми простыми и устанавливаются в основном в грузовые автомобили и различную технику.

Принцип работы разных модификаций поплавкового карбюратора одинаков. Конструкция узла автомобиля очень проста: поплавок и поплавковая камера, в которой и формируется топливно-воздушная смесь. Карбюраторы такого типа отличаются неплохой тягой, динамичностью и способны поддерживать бесперебойную работу мотора авто, благодаря чему их чаще всего используют в автомобилестроении.

Конструкция карбюратора

Схема строения простейшей модели автомобильного карбюратора

Моновпрыск и карбюраторная система: отличия и сравнительный анализ

Моновпрыск — разновидность электронно контролируемой системы впрыска горючего в ДВС. В подобных системах объединены преимущества инжекторов и карбюраторов, поскольку они являются своеобразным промежуточным звеном между ними.

Моновпрыск первоначально использовался в авиастроительстве. Особенности такого узла позволяли поддерживать постоянный приток горючего в двигатель самолётов во время полётов. Моновпрыск, по сути, является модифицированной версией классической карбюраторной системы за одним исключением — управляется она компьютеризированным электронным блоком, контролирующим поступление бензина и работу топливонасоса и форсунок. Преимуществом моновпрыска являются его компактные габариты и сохранение неизменными основных функций карбюратора.

Система моновпрыска

Моновпрыск, в отличие от карбюраторов, обладает более компактными размерами

Система моновпрыска способна поддерживать в двигателе на регулярной основе минимальное давление в 1 бар, которого достаточно для обеспечения бесперебойной работы силового агрегата. Проще говоря транспортные средства, оснащённые подобной системой, во время резкого торможения или обгона работают без перебоев, в то время как электронные системы зачастую не способны поддерживать стабильную работу двигателя внутреннего сгорания в подобных условиях. Отсутствие провалов подачи топлива гарантирует также высокую мощность мотора.

Несмотря на то, что система моновпрыска обладает определёнными преимуществами перед карбюраторами, именно последние на сегодняшний день являются наиболее экономичными механизмами, поскольку во время их работы впрыск топлива происходит по всей камере, благодаря чему используется весь поступающий объем. Именно благодаря этой особенности в холодное время года проще завести автомобиль с карбюраторным двигателем.

Жиклёр карбюратора

Современные карбюраторы состоят из множества деталей, одной из которых являются жиклёры — маленькие детали с отверстиями, расположенными в определённом порядке. Жиклёры делятся на два основных типа: воздушные и топливные. Существуют и другие виды жиклёров — компенсационные, главные, холостого хода и прочие.

Установленная на заводе производительность двигателя достигается за счёт пропускной способности жиклёра. Работоспособность данной детали определяется калибровкой отверстий, в связи с чем жиклёр регулярно очищается от нагара и грязи, причём процедура выполняется очень осторожно и аккуратно, дабы размер отверстий не был изменён.

Жиклёр карбюратора

Жиклёры карбюратора -небольшие перфорированные детали, отвечающие за производительность двигателя

Экономайзеры и их разновидности

С целью экономии горючего карбюраторы оснащаются экономайзерами, классифицирующимися на два основных типа:

  1. ЭПХХ — экономайзер принудительного холостого хода. Более широко известен под названием электромагнитного клапана.
  2. ЭМР — экономайзер мощностных режимов.

Электромагнитный клапан, или ЭПХХ, устанавливается рядом с воздушным фильтром и состоит из жиклёра холостого хода, пластикового привода и соленоида. Предназначается экономайзер для перекрытия подачи топлива в смесительную камеру. Прекращение подачи горючего через каналы холостого хода возможно при соблюдении нескольких условий: коленвал должен вращаться со скоростью боле 2 тысяч оборотов в минуту, педаль газа должна быть свободна. Активацией и дезактивацией ЭПХХ занимается блок управления, к которому подключаются микровыключатель и система зажигания. Экономайзер позволяет снизить потребление двигателем горючего во время движения автомобиля по горной местности. На подобных трассах осуществляется торможение двигателем, во время которого ЭПХХ прекращает подачу топлива по системе холостого хода. Подобное решение повышает управляемость машины и безопасность движения.

ЭПХХ карбюратора

Электромагнитный клапа , или ЭПХХ, располагается пд воздушным фильтром карбюратора

Состоящий из клапана и расположенной под пружиной мембраны экономайзер мощностных режимов размещается под ЭПХХ. Он отвечает за обогащение топливной смеси. Принцип его работы заключается в подаче топлива к распылителям смесительной камеры и увеличении крутящего момента мотора. Клапан ЭМР прикрыт шариком, упираемым с одной стороны пружиной. Под воздействием давления, нарастающего при работающем двигателе ниже заслонки дросселя, пружина клапан смещает шарик, который закрывает топливный канал, прекращая тем самым ток горючего. Топливо будет поступать в смесительную камеру только при условии снижения давления и газования педалью акселератора.

ЭМР карбюратора

Экономайзер мощностных режимов, отвечающий за обогащение топливной смеси

Прокладка карбюратора

Основное назначение прокладок, используемых при установке карбюраторов — уплотнение соединений между впускным коллектором и самим карбюратором. Нередко для обеспечения более надёжного и герметичного соединения используют сразу несколько прокладок: они предотвращают подсос воздуха в двигатель со стороны.

При монтаже карбюраторов используются три основных вида прокладок:

  • Теплоизоляционная. Предотвращает перегрев карбюратора, позволяя понизить его температуру;
  • Армированная. Прочность соединений между теплоизоляционной частью карбюратора и его фланцем увеличивается за счёт таких прокладок;
  • Паронитовая. Высокая температура, излучаемая впускным коллектором, изолируется паронитовой прокладкой.

Самостоятельное изготовление прокладок для карбюратора подразумевает использование паронита либо тонкого металлического листа. Новая прокладка изготавливается аналогично той, которая была установлена на заводе-изготовителе.

Специалисты не советуют устанавливать паронитовые прокладки под карбюраторы, поскольку при попадании на них бензина паронит сильно разбухает и начинает сыпаться, что в итоге может привести к попаданию в карбюратор частиц материала и засорению жиклёров.

Прокладки карбюратора

Для уплотнения стыков между карбюратором и впускным коллектором используются специальные прокладки

Диффузор

Выполненная в виде суженой горловины металлическая часть карбюратора — диффузор — отвечает за подачу воздуха в двигатель машины для образования топливно-воздушной смеси. Топливо в диффузор поступает из поплавковой камеры карбюратора под воздействием высокого давления. Поток воздуха, проходящий через горловину диффузора, смешивается с горючим и под давлением подаётся во впускной коллектор силового агрегата.

Диффузор карбюратора

За подачу топливно-воздушной смеси в двигатель автомобиля отвечает диффузор карбюратора

ЭПХХ карбюратора автомобиля

Карбюратор транспортного средства оснащается электронным блоком управления, активирующим ЭМК, который контролирует расход топлива при включении режима принудительного холостого хода. Переключение на данный режим работы осуществляется при торможении двигателем. Давление, нарастающее под дроссельной заслонкой, подаёт по каналам топливо в силовой агрегат.

При спуске машины с возвышенности эффективность режима торможения двигателем снижается в разы. В связи с этим повышается потребление бензина, что провоцирует активацию ЭПХХ, который автоматически прекращает подачу топлива.

Экономайзер карбюратора

Основная функция экономайзера принудительного холостого хода — экономия топлива

ЭПХХ срабатывает при получении от датчика сигнала о закрытой заслонке и увеличении количества оборотов коленчатого вала. В рабочем режиме электромагнитный клапан пребывает до тех пор, пока:

  • При опущенной заслонке дросселя не понизится скорость движения;
  • Не будет выжата педаль газа и набрана скорость движения, что приведёт к отключению экономайзера;
  • Не включится стандартный режим холостого хода и не отключится передача.

Функционирование экономайзера позволяет повысить эффективность режима торможения мотором, обогатить топливную смесь и сэкономить бензин.

Дозирующая система

ГДС карбюратора поддерживает работу ДВС автомобиля во всех режимах за исключением режима с низкой частотой вращения коленвала. Основная задача данной системы — подача порции бензина для образования горючей смеси. По мере открытия заслонки дросселя обогащение топливной смеси происходит очень быстро, поскольку бензин поступает в большем объёме, чем воздух через диффузор. Компенсировать состав смеси горючего можно за счёт предотвращения её обогащения, что делает дозирующая система карбюратора.

Дозаторы

В камеру сгорания мотора бензин подаётся порциями определённого объёма из дозатора карбюратора.

Дозатор карбюратора

Дозатор определяет количество топлива, необходимое для подачи в двигатель автомобиля

Ускорительный насос

Эта механическая система принудительно подаёт бензин в карбюратор при открытых заслонках дросселя. Работоспособность данного узла карбюратора не зависит от потока воздуха, подаваемого диффузором. Обеднение топливно-воздушной смеси происходит при резком разгоне транспортного средства ввиду поступления недостаточного объёма бензина к цилиндрам ДВС. Встраивание ускорительного насоса компенсирует подобные воздействия. Концентрация воздуха и бензина в топливно-воздушной смеси поддерживается насосом, благодаря чему сокращается время разгона и улучшаются динамические характеристики авто.

Ускорительный насос

Ускорительный насос — система, подающая топливо в карбюраторе

Электромагнитный клапан

Неотъемлемой частью карбюраторов современных автомобилей является экономайзер. Такие устройства классифицируются на два основных типа, одним из которых является ЭПХХ, или электромагнитный клапан. Разработано такое устройство было в 80-х годах прошлого века с целью снижения потребления горючего карбюраторными двигателями, значительно уступавшими в этом аспекте инжекторным аналогам.

Внедрение электронных элементов стало единственным способом понижения расхода бензина. Разработка ЭМК и некоторых других устройств позволила сэкономить горючее и повысить эффективность карбюратора.

Стабильность холостого хода двигателя обеспечивается ЭПХХ, который приводится в действие электрическим током. Осуществляется это посредством перекрытия каналов, по которым поступает бензин, в режимах работы мотора, которые не требуют потребления топлива. В таких режимах функционируют только клапана силового агрегата и жиклёры, в то время как другие узлы и детали бездействуют.

ЭПХХ и блок управления

Экономайзер принудительного холостого хода карбюратора управляется при помощи специального электронного блока

Электромагнитный клапан позволяет:

  • При функционировании силового агрегата в режиме принудительного холостого хода сэкономить топливо;
  • Поддерживать стабильный холостой ход автомобиля;
  • Усиление подачи горючего позволяет нормализовать прогрев двигателя авто при запуске;
  • Снизить износ дроссельной заслонки и других узлов двигателя;
  • Продлить срок эксплуатации силового агрегата за счёт оптимизации его работы.

Завихритель

Принцип работы карбюратора строится на вихревом смешении воздушного потока и горючего при помощи завихрителя — небольшой выполненной в форме пластинки детали, оснащённой каналами. Завихритель не является частью внутренней конструкции карбюратора, поскольку устанавливается под него.

Создаваемые деталью воздушные завихрения создают мелкие капли горючего, благодаря чему создаётся топливно-воздушная смесь. Специалисты рекомендуют оснащать подобным устройством все карбюраторы, поскольку оно уменьшает расход горючего.

Завихритель

Завихритель смешивает воздушный поток и горючее, создавая топливно-воздушную смесь

Игольчатый клапан

Несмотря на небольшие габариты, игольчатый клапан является одной из основных деталей карбюратора. Работоспособность и исправность клапана влияют на функционирование карбюратора, уровень расхода горючего и качество образуемой топливной смеси.

Конструкция клапана проста и состоит из иглы и цилиндрического корпуса. Данный узел очень хрупкий и деликатный, часто выходит из строя. Все его неполадки разделяют на две группы:

  • Недостаточная герметизация корпуса;
  • «Залипание» иглы.

Причиной первой неисправности становится сильный износ седла клапана и иглы, из-за чего количество поступающего в диффузор топлива ничем не ограничивается, что приводит к повышению расхода бензина, не оказывая при этом никакого влияния на работоспособность силового агрегата автомобиля.Полностью противоположная ситуация с «залипанием» иглы, которое сопровождается недостатком горючего для исправного функционирования мотора.

Игольчатый клапан карбюратора

Одна из основных деталей карбюратора, отвечающая за его нормальное функционирование

Обогащённая топливно-воздушная смесь

Состав топливной смеси зависит от концентрации воздуха и бензина, которые поступают к цилиндрам ДВС. Интенсивное поступление воздуха и, соответственно, насыщение им жидкого топлива происходит при повышении скорости транспортного средства. В результате концентрация и пропорции воздуха и топлива в составе топливно-воздушной смеси изменяются, что приводит к формированию бедной или богатой смеси.

Подготовка топливной смеси осуществляется в карбюраторе. Если в смеси концентрация горючего выше, чем концентрация воздуха, то её называют богатой или высококалорийной. Скорость сгорания такой смеси очень низкая, из-за чего определённый её объем догорает в глушителе машины.

Нормальной топливная смесь считается при условии, что она состоит из 14 кг воздуха и 1 кг жидкого горючего. При превышении части воздуха топливную смесь считают бедной, части бензина — богатой.

Карбюратор — неотъемлемая часть топливной системы автомобиля, каждая деталь которого заточена под выполнение конкретных функций. Исправная работа всей конструкции обеспечивает нормальное функционирование двигателя транспортного средства и безопасность движения.