Устройство карбюраторного двигателя кратко

Обновлено: 05.07.2024

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:

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.

Карбюраторный двигатель по причине своих отличных эксплуатационных характеристик пользуется популярностью на протяжении длительного времени. Такие моторы сочетают простоту конструкции, надежность и ремонтопригодность. Особенностью силовых агрегатов данного типа является внешнее смесеобразование. Топливо смешивается с кислородом в карбюраторе и в последующем подается в камеру сгорания.

Фактически, карбюратор представляет собой устройство, где происходит приготовление топливной смеси за счёт смешивания жидкого топлива с воздухом.

Виды карбюраторов

В зависимости от способа образования смеси карбюраторы принято разделять на пульверизационные и испарительные. Первоначально популярностью пользовались испарительные модификации, однако впоследствии наибольшее распространение получили пульверизационные, которые обеспечивают максимально качественное разбрызгивание смеси в камере сгорания.
В зависимости от числа используемых смесительных камер принято выделять одно, двух и четырехкамерные модификации.
Также карбюраторы различаются в зависимости от способа и порядка открытия дроссельных заслонок. Так, заслонки в карбюраторах могут открываться принудительно и автоматически. При этом открытие заслонок на вторичной камере может проходить последовательно или параллельно. Всё это непосредственно влияет на конструкцию агрегата, обеспечивая приготовление качественной воздушно-топливной смеси и ее последующее полное сгорание в двигателе.
Наибольшей популярностью сегодня пользуются карбюраторы с нисходящим потоком и соответствующим направлением главного воздушного клапана.
Также существуют модификации карбюраторов с горизонтальным и восходящим воздушным потоком. Однако подобные разновидности по причине сложной конструкции не получили сегодня должного распространения и встречаются крайне редко.
В зависимости от типа камеры принято разделять барботажные, мембранно-игольчатые, поплавковые. На сегодняшний день барботажные карбюраторы уже не используются, а вот мембранно-игольчатые и поплавковые все еще распространены. Мембранные разновидности состоят из нескольких камер, которые соединяются игольчатым клапаном. Именно открытие и закрытие клапанов позволяет регулировать объем поступающей топливной смеси. Поплавковые разновидности имеют одну камеру сгорания с установленным внутри поплавком. Именно такой поплавок и регулирует работу запорного клапана, позволяя поддерживать постоянный уровень топлива в камере.

Устройство карбюратора

Несомненным преимуществом карбюратора является его простота конструкции, он состоит из двух элементов: поплавковой камеры 10 и смесительной камеры 8.

Топливо под давлением по трубке 1 подается в поплавковую камеру 10, где находится поплавок 3 и запорная игла 2. Такая игла фактически является простейшим клапаном, который регулирует уровень топлива в камере. Наличие такого клапана позволяет обеспечить постоянный уровень топлива в поплавковой камере в процессе работы двигателя, а, следственно, подача бензина в цилиндры осуществляется равномерно. А благодаря балансировочному отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление.

Затем топливо поступает через жиклёр 9 в распылитель 7. При этом количество топлива, которое выходит из распылителя, зависит от степени вакуума, образовавшегося в диффузоре и диаметре проходящего отверстия в жиклере.

При впуске давление в цилиндрах уменьшается. Воздух из окружающей среды поступает в цилиндр через смесительную камеру 8, где расположен диффузор 6 (трубка Вентури), и впускной трубопровод, который распределяет готовую смесь по цилиндрам.

Распылитель находится в самой узкой части диффузора, где, по закону Бернулли, скорость потока достигает мах значения, а давление падает до мin значения. Выход топлива из распылителя осуществляется за счёт разности давлений.

Управление карбюратором и дроссельной заслонкой 5 может выполняться исключительно механически через связь с педалью газа, так и различными автоматическими системами, которые устанавливались на поздних модификациях в карбюраторных двигателях. Наибольшее распространение получила система управления карбюратором с металлическим тросом, которая отличается простотой конструкции и надежностью.

Подача воздуха происходит путем открытия и закрытия воздушной заслонки. Такая заслонка на большинстве двигателей имеет полуавтоматических ход. В процессе эксплуатации работа используемой воздушной заслонки может нарушаться, что приводит к переобогащению смеси или ее обеднению. Именно поэтому в ходе эксплуатации такого карбюраторного двигателя необходимо регулярно производить осмотр и соответствующую регулировку воздушной заслонки и всего карбюратора.

Одной из разновидностей карбюраторов являются эмульсионные варианты, в которых в распылитель поступает уже не жидкое топливо, а эмульсия, полученная из воздуха и топлива. Считается, что эмульсионные карбюраторы обеспечивают максимальный коэффициент полезного действия, что достигается за счёт улучшенного распыления бензина в воздушной смеси.

Регулировка карбюратора

Карбюраторный двигатель отличается простотой конструкции, однако подобная система впрыска топлива неизменно требует исправной работы всех механизмов и узлов. Нарушение настройки карбюратора, а подобные проблемы неизменно возникают в процессе эксплуатации этого механизма, приводят к ухудшению приемлемости, экономичности, при этом отмечается увеличение показателей токсичности отработанных газов. Именно поэтому нужно пристально следить за состоянием работы карбюратора и при необходимости вносить соответствующие корректировки.

Автовладельцу при эксплуатации автомобиля с карбюраторным агрегатом доступно две регулировки путем изменения положения винта количества и винта качества. Винт количества отвечает за показатель оборотов на холостом ходу. Тогда как изменение положения винта качества позволяет регулировать степень обогащения топливно-воздушной смеси.

В редких случаях могут отмечаться серьезные поломки, в особенности при появлении неучтенного подсоса воздуха или же нарушении герметичности клапана и системы холостого хода. Всё это приводит к необходимости диагностики и ремонта карбюратора силами специалистов сервисного центра.

Преимущества и недостатки

Если говорить о преимуществах карбюратора, то можем отметить простоту конструкции и надежность. В такой системе питания используются простые механизмы, которые управляются механически и практически не имеют подвижных частей. Фактически, ломаться в карбюраторе нечему, поэтому подобный узел отличается надежностью и долговечностью.
Если сравнивать карбюраторный мотор с инжекторным, то из преимуществ можно отметить лучшую работу при низких температурах и устойчивый запуск в жару и холод. Регулировка карбюратора не представляет сложности. Имеется два винта, изменение положения которых позволит внести необходимые корректировки в работу силового агрегата.

Однако и недостатки у двигателей данного типа всё же имеются:

В первую очередь это зависимость работы силового агрегата от качества топлива. При наличии в бензине липучих посторонних примесей, может забиваться распылитель, что приводит к неровной работе силового агрегата.
Следует сказать, что в сравнении с инжектором карбюраторные моторы существенно проигрывают в вопросах мощности. Карбюратор не способен обеспечить качественное разбрызгивание топлива в камере сгорания, соответственно в сравнении с инжектором такой мотор будет иметь увеличенный расход топлива, а также меньшие показатели мощности с одинакового объема.
В простоте карбюраторных двигателей кроются как преимущества, так и недостатки. Если в инжекторе можно внести программой какие-либо изменения в работу силового агрегата, то у карбюратора какая-либо регулировка работы системы питания двигателя существенно затруднена.

На сегодняшний день карбюраторные двигатели практически полностью вытеснены инжекторными агрегатами, которые отличаются улучшенными динамическими и топливно-экономическими показателями работы. Впрочем, многие автовладельцы по достоинству оценили простоту и надежность карбюраторных двигателей и с удовольствием используют машины с таким типом силовых агрегатов и по сей день.

Карбюратор — это энергия, отвечающая за подпитку цилиндров топливно-воздушной смесью. Он расположен у впускного коллектора, и его основным источником является подача топливно-воздушной смеси в цилиндры двигателя. Воздушный фильтр расположен непосредственно над карбюратором, который отвечает за очистку воздуха, который затем поступает в цилиндры автомобиля.

Карбюратор работает совершенно иначе, чем нынешние форсунки в двигателях. Топливо доставляется им через горло. Впрыск топлива во впускную систему за счет работы воздухозаборников, которые открываются на несколько миллисекунд.

Под карбюраторным двигателем подразумевают систему внутреннего сгорания,. Как работает карбюраторный двигатель? В такой системе происходит смешивание воздуха с бензином, смесь сгорает, есть возможность регулировать ее расход. На практике. Машины с карбюраторами выходят из моды, на замену им приходят инжекторные двигателя.

Карбюраторы практически больше не используются в автомобильной промышленности из-за экологических ограничений (чистый выхлопной газ), и такие решения по-прежнему распространены в мотоциклах. Идея системы подачи топлива в карбюратор заключается в том, что необходимое количество топлива для создания топливно-воздушной смеси не впрыскивается через форсунку (как в случае системы впрыска топлива), а всасывается из распылителя, расположенного по центру в горловине карбюратора, воздухом, протекающим через него на высокой скорости.

В системе впрыска компьютер, анализируя сигналы, поступающие от различных датчиков (лямбда-зонд, расходомер), выбирает оптимальную дозу топлива, которая затем будет использоваться для создания топливно-воздушной смеси. В системе подачи карбюратора количество всасываемого топлива определяется только импульсом воздуха в горловине и статическими элементами управления (редукторами, форсунками, эмульсионными трубками — изменение их настроек требует разборки карбюратора и их ручной регулировки).

Карбюратор представляет собой систему, которая состоит из:

Поплавка.
Камеры поплавка.
Жиклера.
Распылителя.
Дифузора.
Дросельной заслонки.

Топливо в карбюратор подается (всасывается) за счет отрицательного давления в горловине, в то время как впрыск впрыскивает топливо во впускной коллектор, открывающийся на несколько миллисекунд.

Карбюратор можно разделить на поплавковую камеру и горловину с проходом. Поплавковая камера и одноименное название от поплавка, который плавает на скопившемся в нем топливе. На рычаге поплавка установлен игольчатый клапан, который перекрывает поток бензина из топливного бака, предотвращает самопроизвольное перетекание топлива из сопла в горловину. Верхний конец местных форсунок находится в горловине выше максимального уровня топлива в поплавковой камере. Бензин просто необходимо всасывать из сопла для воздействия вакуума в самом узком месте.

Потому, когда нажимается педаль акселератора, открывается дроссельная заслонка, двигатель всасывает больше воздуха и больше топлива всасывается из форсунки. Именно в горле всасываемая доза бензина смешивается с воздухом и перемещается во впускной коллектор, а затем в цилиндр, который в данный момент всасывает.

Карбюратор — это не только горловина, дроссельная заслонка и поплавковая камера.

Карбюраторы имеют множество компонентов, обеспечивающих правильное питание двигателя. Оказывается, использование вакуума для всасывания топлива в двигатель не может гарантировать оптимальный состав смеси при всех режимах работы двигателя (холодный запуск двигателя, холостой ход, динамическое ускорение, торможение двигателем). Поэтому карбюраторы оснащены бустерными устройствами, а некоторые из них имеют большее количество проходов.

В каждом горле (проходе) есть дроссель. Однако каждая из этих заслонок может открываться в разной степени. Например, с двухкамерным карбюратором, если нажимается педаль акселератора наполовину, первый дроссель будет наполовину открыт, а второй дроссель будет закрыт. Однако, когда при нажатии на газ сильнее, первый дроссель откроется на 100%, а связанный механизм откроет второй дроссель до соответствующего диапазона. Некоторые конструкции, например, в старых спортивных автомобилях, имели карбюраторы, в которых каждый проход отвечал за питание одного цилиндра.

Обогащение смеси в карбюраторе

При запуске холодного двигателя смесь необходимо обогатить. В старых машинах был так называемый дроссель, который приходилось включать вручную в кабине водителя. С другой стороны, многие карбюраторы на автомобилях, выпущенных в 1990-х годах, также имели электронный контроль обогащения.

Без всасывания из-за небольшого потока воздуха через горловину всасывание достаточного количества бензина невозможно.

Другие типы карбюраторов снабжены дополнительным каналом подачи топлива возле дроссельной заслонки непосредственно из поплавковой камеры, с клапаном, перекрывающим канал после прогрева двигателя. Форсунка холостого хода также используется для обогащения смеси, что за счет подачи дополнительного топлива позволяет поддерживать соответствующие обороты двигателя.

Дополнительный впрыск даже при резком ускорении

Когда нужно быстро ускориться, педаль газа нажимается до пола. Чтобы удовлетворить повышенные потребности в топливе и обеспечить плавное и быстрое ускорение, карбюратор также имеет устройство, называемое ускорительным насосом. Когда газ резко снижается, топливо поступает в горловину карбюратора. В этом случае можно говорить о впрыскивании бензина в проход, а не о его всасывании.

Другая система обогащения — это та, которая увеличивает дозу топлива при работе с полной нагрузкой. При этом карбюратор имеет дополнительную скоростную форсунку, которую можно закрыть игольчатым клапаном. Другое решение — так называемый эмульсионные трубки. Топливо вытекает из них через отверстия в стенках. С другой стороны, отверстия расположены таким образом, что при более низких скоростях вращения бензин проходит через меньшее количество отверстий, а при высоких нагрузках — через гораздо большее количество отверстий.

Карбюраторный двигатель - один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и автономным зажиганием [1] .

В карбюраторном двигателе в цилиндры двигателя поступает готовая топливовоздушная смесь, приготавливаемая чаще всего в карбюраторе, давшем название типу двигателя, либо в газовоздушном смесителе, либо образующаяся при впрыске топлива, распыленного специальной форсункой, в поток всасывающегося воздуха - такие двигатели называются впрысковыми или инжекторными.

Независимо от способа смесеобразования и количества тактов в рабочем цикле карбюраторные двигатели имеют одинаковый принцип работы, а именно: сжатая в камере сгорания горючая смесь в определенный момент поджигается системой зажигания, чаще всего электроискровой. Может также использоваться зажигание смеси от калильной трубки, в настоящее время в основном в дешевых малогабаритных двигателях, например, на авиамоделях; плазменное, лазерное зажигание - в настоящее время в состоянии, скорее, экспериментальных разработок.

Карбюраторные двигатели по количеству тактов в рабочем цикле делятся на четырехтактные, или двигатели Отто, у которых рабочий цикл состоит из четырех тактов и включает четыре полуоборота коленвала, и двухтактные, рабочий цикл которых включает два полуоборота коленвала с одновременным протеканием разных тактов одновременно. Последние, благодаря относительной простоте конструкции, получили широкое распространение как двигатели для мотоциклов и разнообразных агрегатов, требующих простоты и дешевизны конструкции - бензопилах, мотокультиваторах, как пусковые двигатели для более мощных дизелей и т. д.

Карбюраторные двигатели разделяются на атмосферные, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется только за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня и двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в цилиндр происходит под давлением, создаваемым специальным компрессором, с целью увеличения рабочего заряда в том же рабочем объеме и получения повышенной мощности двигателя.

Двухтактный карбюраторный двигатель 2СД-М1, работающий на смеси бензина и моторного масла (25:1). Карбюратор справа

В качестве топлива для карбюраторного двигателя в разное время применялись спирт [2] , светильный газ, пропан-бутановая смесь, этиловый спирт, керосин, лигроин, бензин и их смеси. Наибольшее распространение получили бензиновые и газовые карбюраторные двигатели.

Читайте также: