В каких двигателях используется карбюратор

Принцип работы и устройство карбюратора

Карбюратор – это обязательный узел питания двигателя внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. До конца XX века карбюраторы устанавливались на большинство автомобилей, но в наши дни их прочно вытеснили более удобные и функциональные инжекторные системы. Сейчас они часто встречаются в автомобилях возрастом 20 и более лет.

Принцип работы и устройство простейшего карбюратора

В первом устройстве, изобретенном Л. Христофорисом в 1876 году, топливо нагревалось, испарялось, образовавшиеся пары и потоки воздуха смешивались. Спустя год решение усовершенствовали, использовав принцип топливного распыления, который стал основой для следующих проектов.

До широкого распространения привычных нам устройств были барботажные модели и мембранно-игольчатые. Первые — в виде бензинового бака, в котором близко от поверхности располагалась доска и пара патрубков для подачи из атмосферы и забора смеси топлива и воздуха в мотор. Воздух перемещался под доской, непосредственно над топливом, обогащался парами и становился горючей смесью. Это была простая, но рабочая система. Дроссельная заслонка находилась отдельно. На функционирование мотора с барботажным узлом влияли природные условия — испаряемость зависела от температуры. Такую систему было сложно регулировать, она была взрывоопасна.
Схема барботажного карбюратора.

Мембранно-игольчатое устройство размещается отдельно от бензобака. В нем было нескольких камер, жестко связанных с помощью штока. Седло клапана, через который подавалось топливо, запиралось иглой на штоке. Камеры были соединены топливным каналом и смесительной зоной. Параметры устройства определяли пружины, на которые надавливали мембраны. Такой карбюратор работал независимо от условий на улице и местоположения, был популярен в начале 19 века, когда его устанавливали на автомобилях и мототехнике, в самолетах с поршневыми моторами внутреннего сгорания.
Схема мембранно-игольчатого карбюратора.

Устройство карбюратора наших дней

Сегодня используются поплавковые модели, которые являются самыми усовершенствованными. Их можно увидеть на большинстве машин.
Устройство и работа карбюратора: 1 — регулировочный винт пускового устройства; 2 — штифт рычага 24, входящий в паз рычага 3; 3 — рычаг управления воздушной заслонкой; 4 — винт крепления тяги привода воздушной заслонки; 5 — регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки первой камеры; 6 — рычаг дроссельной заслонки первой камеры; 7 — ось дроссельной заслонки первой камеры; 8 — рычаг привода дроссельной заслонки второй камеры; 9 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 10 — ось дроссельной заслонки второй камеры; 11 — рычаг дроссельной заслонки второй камеры; 12 — патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 13 — дроссельная заслонка второй камеры; 14 — выходные отверстия переходной системы второй камеры; 15 — корпус дроссельных заслонок; 16 — распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 17 — малый диффузор; 18 — корпус топливного жиклера переходной системы второй камеры; 19 — распылитель ускорительного насоса; 20 — патрубок подачи топлива в карбюратор; 21 — распылитель эконостата; 22 — воздушная заслонка; 23 — шток пускового устройства; 24 — рычаг воздушной заслонки; 25 — крышка пускового устройства; 26 — штифт рычага 24, действующий от штока 23 пускового устройства; 27 — ось воздушной заслонки; 28 — крышка карбюратора; 29 — трубка с топливным жиклером эконостата; 30 — топливный фильтр; 31 — игольчатый клапан; 32 — эмульсионная трубка второй камеры; 33 — поплавок; 34 — главный топливный жиклер второй камеры; 35 — перепускной жиклер ускорительного насоса; 36 — рычаг привода дроссельных заслонок; 37 — рычаг привода ускорительного насоса; 38 — диафрагма ускорительного насоса; 39 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода; 40 — патрубок забора разрежения вакуумного регулятора опережения зажигания. 41 — корпус карбюраторов. 42 — электромагнитный запорный клапан; 43 — регулировочный винт добавочного воздуха заводской подрегулировки системы холостого хода; 44 — диафрагма пускового устройства.

Поплавковый карбюратор состоит из множества элементов:

• Поплавковая камера для сохранения горючего на заданном уровне.
• Поплавок, оснащенный специальной иглой, который используется для дозирования уровня бензина.
• Смесительная камера ― для смешения топлива в мелкодисперсном виде с воздухом.
• Диффузор — зауженное место для увеличения скорости воздуха.
• Распылитель, оснащенный жиклером, который соединяет камеры, подает смесь в диффузор.
• Заслонка дросселя — для регулировки потока рабочей жидкости.
• Воздушная заслонка — для регулировки потока воздуха, поступающего в карбюратор. С помощью элемента создают смесь «обогащенную», «нормальную» или «бедную».
• Система холостого хода — подает горючее мимо смесительной камеры по спецканалам в задроссельное пространство.
• Эконостаты и экономайзеры — обеспечивают дополнительную подачу топлива при существенных нагрузках. Эконостаты работают от разрежения воздуха, экономайзерами управляют принудительно.
• Подсос горючего — для принудительного обогащения топливной смеси. С помощью рычага водитель приоткрывает дроссельную заслонку, воздух проходит сквозь смесительную камеру и забирает больше горючего. В результате смесь становится обогащенной, помогает запустить холодный двигатель.

Принцип работы карбюратора

Сначала горючее направляется в поплавковую камеру. В момент достижения необходимого уровня поплавок поднимается и перекрывает клапан, через который подается топливо. Когда поплавок опускается, подача топлива возобновляется.

Далее топливо идет в смесительную камеру, где создается горючая смесь. Сверху подается воздух, который соединяется с горючим. В камере находится распылительная трубка с жиклером, а также дроссель и диффузор. Жиклер — это пробка, которая не допускает вытекание топлива из поплавковой камеры. Заслонка, соединенная с педалью, называется дросселем. При надавливании ногой, она открывается, и горючая смесь попадает в цилиндр. В результате машина набирает скорость. В диффузоре находится распределительная трубка.

В момент запуска в смесительной камере формируется разрежение, из распылителя разбрызгивается топливо. Поднимается поток воздуха, который при смешении с топливом, переносит горючее в цилиндр.

В новейших устройствах помимо смесительной и поплавковой камер, находится также пусковое и дозирующее устройство, конструкция холостого хода, экономайзер, ускорительный насос. Устаревшие модели не обеспечивают полноценную работу мотора, поскольку в зависимости от того, холодный или горячий двигатель, смесь должна быть разной. Если запускают холодный двигатель, требуется горючая смесь, обогащенная топливом. В случае, когда мотор долго работал, необходима смесь с небольшим включением топлива.

Для увеличения скорости или езды в нагруженной машине, нужна смесь, сильно обогащенная топливом. Аналогичная ситуация при движении на холостом ходу, на малых оборотах. Такие условия простой карбюратор обеспечить не в силах.

С целью обогащения смеси топливом применяют насос-ускоритель. Когда резко выжимают педаль, проходит воздух, который движется быстрее топлива. С этим связана нехватка топлива в горючей жидкости. При наличии насоса силовой агрегат работает мощнее.

Система холостого хода идеальна для малых оборотов. При таком режиме силовой агрегат функционирует на обогащенной смеси. Однако, одной дозирующей системы недостаточно, ведь на холостом ходу дроссель открывается лишь частично. В новейших карбюраторах горючая смесь формируется около дросселя, поскольку в этом месте, даже если дроссель открыт не полностью, создается необходимое разрежение.

Для запуска мотора требуется смесь, которая обогащена топливом. С этой целью в смесительной камере предусмотрена заслонка с клапаном, через который проходит воздух. На приборной панели автомобиля есть ручка для управления клапаном. При вытягивании ручки клапан приоткрывается, и объем воздуха в смесительной камере сокращается. А количество горючего в смеси возрастает. В результате даже первые порции смеси достаточно насыщены, и мотор быстро заводится. При наличии спускового устройства двигатель работает даже при пониженных температурах.

Возможности дозирующего устройства позволяют создавать смесь, подходящую для работы двигателя в разных режимах. С помощью системы автоматически регулируется состав смеси при работе мотора с малой и средней нагрузкой. В таком режиме топливо подается через дозирующую систему. Однако, даже при полном открытии дросселя горючего часто недостаточно. По этой причине, когда дроссель практически полностью открыт, рычаг, соединенный с ним, воздействует на тягу привода экономайзера — так открывается дополнительный проход из поплавковой камеры. В итоге двигатель функционирует более мощно.

Классификация карбюраторов

Все карбюраторы можно различать по следующим признакам:

• По направлению движения потока различают горизонтальные и вертикальные модели.
• По регулировке отверстия распылителя и формированию разрежения разделяют: системы с постоянным разрежением; с постоянным сечением (серийные устройства); с золотниковым дросселированием — модели для мототехники, в них вместо дроссельной заслонки объем поступающей смеси регулирует шибер-золотник.
• По числу смесительных камер выпускают одно- и многокамерные модели. «Сдвоенные» устройства используются в моторах с цилиндрами, которые находятся далеко друг от друга. В результате каждая половина осуществляет впрыск в свои цилиндры.

Теория работы карбюратора. Его основные детали

Теория работы карбюратора. Его основные детали

Карбюраторы смешивают топливо и воздух и управляют количеством топливовоздушной смеси, поступающим в двигатель. В данной статье немного расскажем про основы работы карбюратора.

Двигатели в действительности не всасывают топливо из карбюратора. У всех карбюраторов есть диффузор, который представляет собой сужение воздушной горловины карбюратора. Когда воздух проходит через это сужение, там возникает спад давления (разрежение). Небольшое отверстие установлено в этом месте для подачи топлива. Атмосферное давление, действуя на топливо, выдавливает его из поплавковой камеры карбюратора через это отверстие в горловину карбюратора, откуда топливо попадает во впускной коллектор и затем в цилиндры двигателя.

Двигателю требуется топливовоздушная смесь разного состава в разных режимах его работы, когда он холодный, прогревается, работает на холостом ходу, в области средних оборотов и под тяжелой нагрузкой.

Основные детали карбюратора автомобиля

Поплавковая камера

Система поплавка поддерживает постоянным уровень топлива в поплавковой камере карбюратора. Она работает следующим образом. Когда уровень топлива понижается, поплавок опускается, открывает игольчатый клапан и позволяет топливу поступать в поплавковую камеру. Путем поддержания уровня топлива в определенных рамках соотношение воздух/топливо в смеси поддерживается более точно.

Воздушная заслонка

Система воздушной заслонки позволяет заводить холодный двигатель путем обогащения топливовоздушной смеси. Воздушная заслонка перекрывает подачу воздуха в карбюратор и, соответственно, в двигатель поступает больше топлива, при этом обороты холостого хода уменьшаются. Поэтому к системе привода дроссельной заслонки добавляется система увеличения оборотов холостого хода для их повышения при прогреве двигателя.

Система холостого хода

Система холостого хода обеспечивает подачу топлива, необходимого для работы двигателя на низких оборотах, когда главная дозирующая система не работает. Регулировочные винты позволяют изменять соотношение воздух/топливо в режиме холостого хода. Многие механики считают, что эта регулировка изменяет состав смеси во всем диапазоне оборотов, но это не так.

Ускорительный насос

Ускорительный насос обеспечивает впрыск дополнительного топлива при резком открывании дроссельной заслонки для предотвращения остановки двигателя и перебоев в его работе при разгоне автомобиля. Если посмотреть внутрь горловины карбюратора и быстро передвинуть тяги привода дроссельной заслонки, топливо должно брызнуть из выходных отверстий ускорительного насоса.

Переходная система

Переходная система обеспечивает переходный режим между холостым ходом и работой главной дозирующей системы. Многие карбюраторы имеют каналы или отверстия переходной системы рядом с пластинами дроссельных заслонок, которые подают топливо при их открывании во время открывания дроссельных, заслонок.

Главная дозирующая система

Она дозирует подачу топлива к двигателю при движении автомобиля со средними скоростями. Она состоит из главных топливных жиклеров, главного распределителя и диффузора. Главный топливный жиклер расположен в канале между поплавковой камерой карбюратора и главным распылителем. Главный распылитель обычно состоит из трубки с маленькими отверстиями для воздуха. Воздух здесь смешивается с топливом для образования распыленного топливовоздушного ‘тумана’. Главный топливный жиклер определяет, сколько топлива будет смешано с заданным количеством воздуха.

Механики используют главные топливные жиклеры различных размеров для калибровки карбюратора в различных режимах его работы. Путем использования жиклеров большего размера смесь обогащается. И наоборот, установка жиклеров меньшего размера обедняет смесь.

Экономайзер

Система экономайзера обеспечивает подачу дополнительного топлива, когда двигатель работает под нагрузкой и при полном открывании дроссельной заслонки.

Наиболее распространенными являются экономайзеры диафрагменного типа, калибровочные стержни, байпасные жиклеры или клапан экономайзера. Когда вакуум во впускном коллекторе достигает определенного значения, клапан открывается, позволяя дополнительному топливу поступать к двигателю.

Клапаны экономайзера подбираются в соответствии с величиной давления открывания, измеряемой в миллиметрах рт. ст. В соответствии с режимом работы может подбираться клапан экономайзера. Двигатели, которые обычно выдают низкий вакуум, должны оснащаться экономайзерами, которые открываются при малых значениях вакуума. Дозирующие стержни движутся внутрь и наружу в калиброванных отверстиях в соответствии с вакуумом впускного коллектора. Когда двигатель находится под нагрузкой, и вакуум снижается, то стержни выдвигаются из главных топливных жиклеров для увеличения подачи топлива.

Байпасные жиклеры экономайзера выполняют те же функции, что и дозирующие стержни, за тем исключением, что они имеют свой собственный жиклер или клапан экономайзера.

Карбюратор или инжектор – сравнение, принцип действия, преимущества и недостатки

Возможно, не все водители знают о функциональности карбюратора на своём транспортном средстве или мало в нём заинтересованы. Эта маленькая деталь может кардинально изменить впечатления от управления автомобилем. Давайте заглянем в мир доставки топлива более глубоко. Почему всё больше и больше авто сегодня имеют новые инжекторные системы? И что же всё-таки лучше: карбюратор или инжектор?

Как работает карбюратор

Карбюратор является одной из наиболее важных механических частей авто. Все двигатели для сгорания бензина требуют правильной его смеси с воздухом. И именно он является тем жизненно важным устройством, которое контролирует соотношение топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель. Для эффективного вывода внутри него все компоненты должны работать идеально. Правильное соотношение горючего и воздуха имеет решающее значение для работы двигателя.

Воздух поступает в устройство из воздухозаборника или через воздушный фильтр, и постепенно ускоряется из-за сужения внутренних стенок. Этот воздух дует перпендикулярно дроссельной заслонке-клапану, управляемой от троса. При натяжении трос поднимает дроссель, расположенный внутри основного корпуса устройства. Когда заслонка поднимается, быстро движущийся воздух вытягивает бензин вверх из поплавковой камеры.

От скорости поступающего через устройство воздуха зависит качество смеси воздуха и топлива для питания двигателя. И, хотя большинство современных производителей авто перешли на инжектор, есть ещё много моделей, оснащённых устаревшими двигателями.

Сильные и слабые стороны карбюратора

Это простая и недорогая система подачи топлива для двухтактного и четырёхтактного двигателей. Простота и механичность его обслуживания и ремонта возможны и довольно просты. Его можно легко настроить в соответствии с потребностями пользователя и условиями окружающей среды. Будучи механическим устройством, он однозначно реагирует на каждое возможное положение и действие топлива. Частое реагирование на обороты – очень распространённая особенность и преимущество такой системы подачи топлива. Проблема загрязнения топлива может быть проигнорирована в карбюраторном двигателе, хотя это снижает производительность. Очень подходящая система подачи топлива для недорогих и малоёмких автомобильных двигателей.

Количество подаваемого топлива не является точным, так как оно позволяет подавать поток в соответствии со скоростью всасывания и количеством воздуха камерой сгорания. В карбюраторном двигателе значительно ниже экономия топлива. В этой системе подачи топлива холодный запуск двигателя является большой проблемой. Сухая и богатая смесь часто становится проблемой. Из-за неэффективного сгорания выброс значительно выше. В некоторых случаях двигатель получает вибрацию, а также довольно распространённой является проблема загрязнения свечей зажигания.

Принцип работы инжектора

Как наиболее распространённый метод питания двигателей внутреннего сгорания, инжектор постепенно вытеснил карбюратор. Для впрыска здесь требуется более высокое давление топлива, чтобы прокачать его через форсунки, которые потом распыляют бензин. Распыление позволяет топливу рассеиваться в виде мелкого тумана, поэтому оно может объединяться с воздухом для сжигания, когда в смесь вводится источник тепла.

Схема двигателя с инжектором

Как работает инжектор

Для двигателей с электронным впрыском топлива топливный насос забирает горючее из бензобака. Затем топливо проходит через топливопроводы и перед тем, как рассеиваться в топливной рампе, фильтруется.

ECU контролирует ширину импульса или количество времени, в течение которого топливная форсунка остаётся открытой. Блок управления двигателем заземляет инжектор и замыкает цепь, посылая ток на соленоид. Магнитное поле, создаваемое соленоидом, управляет электромагнитом, прикреплённым к плунжеру, который открывает и закрывает клапан, что позволяет топливу рассеиваться и таким образом распыляться. Для того, чтобы ECU определил, сколько топлива нужно выпустить, он опирается на датчики, которые передают информацию, включая датчики напряжения, датчики массового расхода воздуха, датчики кислорода и датчики абсолютного давления в коллекторе.

Сильные и слабые стороны инжектора

Точное количество впрыскиваемого топлива и смешивание воздуха и топлива обеспечивает максимально возможную эффективность использования топлива и выработку энергии. В двигателе с инжектором процесс сгорания значительно эффективнее. Поэтому достигается оптимальная мощность, максимизируется экономия топлива и минимизируется уровень выбросов.

Учитывая состояние окружающей среды и условия езды, этот тип двигателя автоматически уравновешивает топливовоздушную смесь. Как и предыдущий вариант, он не требует настройки с учётом условий езды. Вибрация двигателя уменьшена, и проблема загрязнения свечи зажигания здесь сведена к минимуму. Нет проблем с холодным запуском, поэтому нет необходимости в ручном блокировании.

Основные различия между системами

Отличия карбюратора от инжектора проявляются при определении их сильных и слабых сторон. Вы можете выбрать лучший вариант, сравнив их плюсы и минусы, а также функциональность по нескольким параметрам:

• Мощность и производительность.

Инжектор с электронным управлением обеспечивает более точные результаты. Поскольку он может обеспечить необходимое количество, двигатель работает с оптимальной мощностью и обеспечивает наилучшую производительность.

Карбюратор отличается от инжектора тем, что не может рассчитать точное количество топлива. Они не могут регулироваться при изменении атмосферного давления или температуры топлива.

• Выбросы и экономия топлива.

Опять же, в этом плане побеждает инжектор. Он может точно рассчитать необходимое количество топлива и воздуха и отрегулировать его в соответствии с изменениями нескольких параметров, что приводит к меньшему расходу, более высокой эффективности использования горючего и меньшим выбросам углерода. Карбюраторы не могут дать такие же результаты, потому что они обеспечивают среднее, не зависящее от условий двигателя, отношение топлива к воздуху.

Выбросы являются одним из основных факторов современного автомобилестроения и, вероятно, будут иметь ещё большее значение в будущем. Здесь инжектор имеет много преимуществ. Карбюратор был в порядке, когда мало внимания уделялось количеству выделяемого CO2, но в наши дни ограничения на выбросы автомобилей означают, что всё больше и больше производителей для своих транспортных средств будут склоняться к инжектору.

Устройство системы впуска инжекторного двигателя

• Эксплуатационные расходы.

Если выбирать, что экономичнее – карбюратор или инжектор, то первый в этом плане выигрывает. Вы даже можете восстановить всю систему в гараже! Всё, что вам нужно, — это несколько простых ручных инструментов, ёмкость для очистки карбюратора и некоторые запасные части.

С другой стороны, инжектор является сложной системой. Если система сгорела, вам потребуется посторонняя помощь, чтобы перевезти машину в ремонтную мастерскую. Кроме того, ремонт топливной системы инжектора требует профессиональных навыков.

Карбюратор очень сложный, и для эффективной работы его необходимо правильно отрегулировать. Напротив, установка инжектора чрезвычайно проста. Карбюратор опирается на поплавок и должен регулировать количество топлива, проходящего через двигатель. С карбюраторным двигателем один цилиндр будет получать больше топлива, чем другой. В двигателе с инжектором каждый цилиндр получает одинаковое количество топлива. В этом конкретном случае мало что можно сделать, чтобы улучшить конструкцию карбюратора.

Отличие инжектора от карбюратора состоит в том, что в инжекторах горючее проходит через линию под давлением к топливным форсункам. Компьютер автомобиля инструктирует каждый инжектор о том, когда он должен открыться, и в этот момент горючее поступает в цилиндры. По мере прохождения через цилиндр топливо распыляется, что способствует более эффективному сгоранию.

• Структурная разница.

Конструкция карбюратора полностью отличается от инжектора. Карбюратор – воздухозаборник через воздушный фильтр, после чего идёт воздушный клапан, а после этого воздух проходит через трубу, в которой он смешивается с топливом. затем идёт дроссельный клапан, после которого топливовоздушная смесь проходит в двигатель. Конструкция инжектора состоит из следующих элементов: уплотнительное кольцо, фильтр, электрический разъём, электрическая катушка, магнит, пружина, уплотнительное кольцо, клапан и колпачок.

Двигатель с карбюратором стоит примерно в пять раз дешевле, чем двигатель с инжектором, что обеспечивает очень большую экономию. Однако затраты на техническое обслуживание карбюраторного двигателя, как правило, выше, чем для двигателя с инжектором, поэтому в быстрой перспективе всё это может учитываться.

Цены на инжекторы по сравнению с карбюраторами могут сильно различаться. В частности, непосредственный впрыск топлива обычно значительно более дорогостоящий, чем центральный или распределённый.

• Категория устройства.

Карбюратор – это чисто механическое устройство, где топливный инжектор может быть чисто механическим или электрическим устройством (большинство теперь электрические).

• Диагностика проблемы.

Полная электронная природа электрического топливного инжектора позволяет определить проблемы, просто подключив блок управления двигателем к диагностическому устройству или компьютеру, где, как и в карбюраторах, для технического обслуживания и настройки требуется особый опыт, поскольку это должно быть сделано вручную.

Компьютерная диагностика двигателя

Преимущества и недостатки систем

• Карбюраторы стоят дешевле, просты в эксплуатации и легко ремонтируются или заменяются.
• Карбюраторы позволяют настраивать их под свои требования.
• Поскольку карбюраторы не встроены в двигатели, их можно ремонтировать или заменять, не касаясь двигателя.

• Не самые эффективные системы, устаревшая конструкция.
• Большинство карбюраторов имеют небольшое отставание, что приводит к относительно медленному отклику дроссельной заслонки.
• Некоторые компоненты, такие как диафрагма, относительно деликатны и подвержены повреждениям.

Преимущества инжектора перед карбюратором:

• Оптимизированная надёжная воздушно-топливная смесь и распыление обеспечивают более чистое и эффективное сжигание.
• Отклик дроссельной заслонки гораздо быстрый.
• Лучшая топливная эффективность и немного большая мощность, чем у карбюраторных систем.
• Обычно не требуют технического обслуживания и не выходят из строя.

• Существенно дороже карбюраторов.
• Не могут быть отремонтированы с помощью простых инструментов, должны быть заменены, что дорого.
• Не может быть настроен, если вы не имеете соответствующего оборудования и ПО, что опять-таки дорого.

Выбор оптимальной системы подачи топлива

В спорах о том, что лучше – инжектор или карбюратор, у автолюбителей мнения всегда расходятся. Некоторые думают, что только карбюратор справляется с работой двигателя, в то время как другие убеждены в необходимости использования инжектора. Так какой из этих вариантов лучший?

Кажется, что инжектор является лучшим вариантом. Хотя большинство небольших двигателей используют карбюраторную систему из-за её простоты и низких цен, а также меньших затрат на техническое обслуживание, инжектор является идеальным выбором для современных транспортных средств для повышения производительности, снижения выбросов и экономии топлива.

Если мощность и производительность являются основными критериями при выборе двигателя, вы будете твёрдо на стороне карбюраторов. Это связано с тем, что карбюраторный двигатель не имеет ограничений по количеству топлива, которое можно выкачать из бака. Это означает, что модификации кулачка позволят большему количеству топлива проникать через карбюратор и в цилиндры. Это приводит к более плотной смеси в камере и более высоким уровням мощности.

Единственный способ конкурировать с инжектором – это турбонаддув, чтобы достичь такой же эластичности горючего и его производительности. Однако для обычной ежедневной езды дополнительная мощность не имеет большого значения. Избыточная мощность всегда приведёт к увеличению потребления топлива, что, в свою очередь, вызовет увеличение затрат.

Хотя карбюратор, возможно, существует уже более века, инжектор явно превосходит его по функциональности и производительности, обеспечивая лучшую мощность, экономию топлива и меньшие выбросы. Для современного водителя этого вполне достаточно, чтобы сделать выбор. Если вы поклонник новейших технологий, то вы определённо предпочтёте инжектор вместо карбюратора. Карбюраторы – это старая школа, но это не значит, что они плохие. Карбюраторы предлагают простоту, тогда как инжектор намного сложнее. Если вы смотрите на классический Mustang или винтажный Chevy C10, есть вероятность, что он будет оснащён карбюратором. Не зря многие старые автолюбители вместо новой системы предпочли бы заменить её на проверенный карбюратор.

Карбюраторы мотоциклетного типа. Диффузор и дроссельная заслонка

Здравствуйте, уважаемые читатели. Настало время публикации очередной части статьи про карбюраторы малолитражных двигателей.

Сегодня рассмотрим особенности конструкций диффузора и дроссельной заслонки.

Большинство карбюраторов мотоциклетного типа имеют в своей основе диффузор переменного сечения и дозирующую иглу. Управление сечением диффузора осуществляется с помощью дроссельной заслонки цилиндрической или плоской формы. Дроссельная заслонка скомпонована с дозирующей иглой. Получается, что регулирование подачи топлива осуществляется одновременно с изменением сечения диффузора. Подробнее об управлении сечением рассказано в этой публикации.

Пропускная способность диффузора

Диффузор — один из основных элементов карбюратора. К определяющим параметрам диффузора относится его диаметр. Выбор диаметра строго зависит от требований, предъявляемых к двигателю. Численные значения диаметра диффузора и других важных параметров изначально определяют исходя из инженерной практики и опыта проектирования различных мотоциклов и двигателей к ним. Окончательный подбор диаметра осуществляется при испытаниях на двигателе.

К примеру, малокубатурные двухтактные двигатели, применяемые на мопедах и скутерах, оснащаются карбюраторами с диаметром диффузора от 12 до 14 мм. На 125-кубовых спортивных двигателях используются диффузоры с диаметром от 36 до 40 мм. На гоночных двигателях с золотниковым газораспределением можно встретить карбюраторы с еще большим диффузором. Такая тенденция связана с тем, что диаметр диффузора определяет максимальную пропускную способность главного воздушного канала, т.е. — максимальное наполнение цилиндра. Чем бóльшую мощность предполагается развить, тем больше должен быть диффузор, так как он будет оказывать меньшее сопротивление потоку смеси.

Однако большой диаметр диффузора делает двигатель менее приемистым, так как ухудшает распыление топлива в режимах малых и средних нагрузок. Для двигателей, работающих в широком диапазоне оборотов, приемистость важнее максимальной мощности. В таком случае применяются карбюраторы с диффузором небольшого сечения, что позволяет улучшить истечение топлива за счет большего разрежения.

Чтобы увеличить пропускную способность, не меняя диаметр диффузора, применяют специальные вставки для исключения ступенчатого изменения сечения на пути потока воздуха, снижая тем самым паразитные завихрения.

Форма диффузора

После определения площади сечения необходимо определить форму, которой будет ограничена эта площадь.

Для спортивных и других высокопроизводительных двигателей, у которых первостепенен режим максимальной мощности, предпочтительна круглая форма. Круг — это фигура с наименьшим периметром среди прочих фигур одинаковой площади, поэтому стенки диффузора круглой формы оказывают наименьшее сопротивление воздушному потоку.

На двигателях, где важно плавное управление мощностью, применяются карбюраторы с овальным сечением диффузора. Встречаются и более сложные формы, например, форма «щита», как прозвали ее инженеры Dellorto — дальнейшая эволюция овальной формы.

Формы диффузоров: a — овальная форма, b — форма «щита»

Как уже было упомянуто, при малом диаметре диффузора двигатель обладает лучшей приемистостью за счет поддержания высокой скорости воздушного потока в карбюраторе. При небольших подъемах дроссельной заслонки овальный профиль образует меньшее сечение. В этом случае карбюратор работает так, как будто имеет диффузор меньше, чем есть на самом деле. У карбюраторов в форме щита на малых подъемах площадь сечения еще меньше в сравнении с просто овальной. Это делает двигатель еще более отзывчивым на изменение положения ручки газа, что бывает очень важно для некоторых моторов с автоматической трансмиссией.

Сложная форма диффузора позволяет улучшить качество смеси на неустановившихся режимах, не ухудшая наполнение цилиндра при полностью открытом дросселе, так как на полном подъеме площадь увеличивается до рассчитанной на режим максимальной мощности. Помимо этого, сложная форма диффузора позволяет расширить диапазон рабочих оборотов и делает управление мощностью более прогнозируемым для водителя.

Таким образом, можно утверждать, что наполняемость цилиндра в основном определяется диаметром диффузора и формой его сечения (как в поперечной, так и в продольной плоскости). Также на наполняемость влияет форма входного устройства карбюратора и геометрические параметры смесительной камеры.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка является регулирующим элементом карбюратора, соединенным с органом управления газом посредством гибкой связи. Она регулирует проходное сечение диффузора, перемещаясь перпендикулярно к оси главного воздушного канала. Во многих моделях карбюраторов дроссельная заслонка представляет из себя цилиндр, перемещающийся на скользящей посадке внутри корпуса карбюратора.

Даже в карбюраторах с постоянным разрежением (в литературе встречается термин — с постоянной скоростью потока), в которых дроссельная заслонка совершает вращательные движения, есть клапан, регулирующий сечение путем перпендикулярного перемещения к оси диффузора. Конструкция и принцип работы подобных карбюраторов будет рассмотрен позже, так как их особенности заслуживают отдельного раздела.

Дроссельные заслонки классифицируются по форме на цилиндрические и плоские (еще их называют шиберные — Термин является уместным, так как в соответствии с ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» шиберная задвижка определяется как «параллельная задвижка, у которой запирающий элемент выполнен в виде пластины»). На рисунке ниже представлено сравнение размеров круглой и плоской заслонок. Плоская дроссельная заслонка создает меньше паразитных завихрений под собой за счет сокращения длины диффузора.

Общий вид круглой и плоской дроссельной заслонок. Цветом выделены направляющие отверстия для дозирующих игл по центру заслонок.

На следующем рисунке демонстрируется разница в длинах главных воздушных каналов при применении круглой и плоской заслонки. Видно, что у карбюратора с плоской дроссельной заслонкой канал короче, значит сопротивление потоку воздуха оказывается меньшее.

Сравнение длин главных воздушных каналов при цилиндрической и плоской заслонках

Диффузоры современных карбюраторов тщательно прорабатываются для уменьшения паразитных завихрений в местах сопряжения дроссельной заслонки с корпусом карбюратора. Например, на рисунке ниже под буквой a изображен карбюратор Dellorto серии VHSD (Например, обозначение PH в серии карбюраторов Dellorto расшифровывается как P (Piston) — цилиндрическая дроссельная заслонка, H (Horisontal) — горизонтальная ориентация продольной оси главного воздушного канала. Буква V (Valve) в названии других линеек (например VHSD) обозначает наличие плоской дроссельной заслонки), в диффузоре которого видны два тонких направляющих паза по которым, как гильотина, перемещается дроссельная заслонка.

А на рисунке под буквой b демонстрируется дроссельная заслонка карбюратора серии VHSB, установленная в специальный «стаканчик», который служит направляющей для ее перемещения. Заслонка в сборе со стаканчиком устанавливается в цилиндрическое посадочное место корпуса карбюратора.

a — направляющие для перемещения дроссельной заслонки, b — стаканчик-направляющая для дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка карбюраторов с дозирующей иглой как плоская, так и цилиндрическая имеет скос, который влияет на смесеобразование при малых подъемах дросселя. Заслонка с небольшим скосом обогащает смесь вплоть до 1/4 подъема дросселя, но, если смесь слишком богатая, можно взять заслонку с большим скосом. Следует иметь в виду, что даже небольшое изменение этого регулировочного параметра может существенно сказаться на смесеобразовании.

Дроссельные заслонки с различным скосом

Паразитные эффекты

В карбюраторах четырехтактных двигателей может наблюдаться эффект залипания дроссельной заслонки в закрытом состоянии из-за очень сильного прижимного действия низкого давления во впускном тракте. Для уменьшения этого эффекта, а также предотвращения быстрого износа, приводящего к паразитному подсосу воздуха, поверхность покрывается хромом для увеличения твердости и гладкости (рисунок ниже под буквой a).

Этот же эффект вынуждает применять весьма жесткие возвратные пружины для обеспечения закрытия дроссельной заслонки. Однако, поскольку жесткость пружины определяет усилие на ручке газа со стороны водителя, следует стремиться к минимизации трения между заслонкой и корпусом. Например, на рисунке ниже под буквой b представлена хромированная дроссельная заслонка с возвратной пружиной спортивного карбюратора линейки VHSD. Видно, что применена пружина весьма скромных размеров, но ее усилия вполне достаточно для закрытия дросселя, так как хромовое покрытие заслонки существенно снижает трение о корпус.

a — хромированные дроссельные заслонки, b — дроссельная заслонка с возвратной пружиной

Ранее мы отмечали преимущества плоской дроссельной заслонки, но и она не лишена недостатков. Плоская дроссельная заслонка вносит трудности при размещении переходного отверстия системы холостого хода. Это отверстие (отверстия) необходимо для подачи топлива в момент, когда отверстие малых оборотов холостого хода уже не может подавать требуемое количество топлива, а главная дозирующая система еще не включилась в работу. В технологическом цикле изготовления карбюратора эти отверстия сверлят после обработки главного топливного колодца и, для должного функционирования, располагают чуть дальше кромки дроссельной заслонки. При плоском дросселе отверстия располагаются очень близко к распылителю, что усложняет компоновку. Но, несмотря на это, карбюраторы с плоским дросселем являются наиболее совершенными в своей конструкции.