Карбюратор: конструкция и принцип работы

Классификация по способу поддержания давления в поплавковой камере

Поддержание давления в поплавковой камере может осуществляться двумя способами.

В одном случае, воздух поступает в поплавковую камеру через патрубок камеры смесительной, благодаря чему давление в обеих камерах одинаковое. Таким образом исключается влияние воздушного фильтра карбюратора на состав топливной смеси. Карбюраторы с таким устройством называются балансированными.

Поток топливной смеси в карбюраторе может двигаться сверху вниз, снизу вверх или же горизонтально

В другом случае, воздух поступает в поплавковую камеру по отдельному каналу. Это приводит к тому, что, засоряясь, воздушный фильтр обогащает топливную смесь. Происходит это по той причине, что засоренный фильтр хуже пропускает воздух, что, в свою очередь, приводит к разности давлений в камерах. У балансированных карбюраторов, в отличие от небалансированных, в таких ситуациях разность давлений в камерах остается прежней, поэтому состав смеси не меняется.

Что такое карбюратор, назначение

Карбюратор – это один из сложнейших частей топливной концепции любого бензинового аппарата. Его предназначение заключается в изготовлении топливно-воздушной смеси (ТВС) способом насыщения бензина кислородом в необходимых количествах с последующей подачей уже готовой массы в цилиндры. Перемешивание всех компонентов осуществляется в нужной консистенции, соответствующей режимам работы двигателя.

Процедура подачи горючего совершается исключительно благодаря карбюратору, в котором есть такой механизм, как диффузор. Он рассчитан для сужения воздушного горла механизма. Иными словами, в период прохождения атмосферы через данное сужение, наступает спад давления. Затем в ход идет небольшой проем, для подачи топлива. Под большим давлением горючее выжимается из камеры в горловину карбюратора, откуда смесь направляется в выходной канал и затем поступает в цилиндры мотора.

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.

Не все карбюраторы одинаковы

Существуют различные типы карбюраторов, различающиеся по направлению воздушного потока:

1. с нисходящим потоком;
2. с восходящим потоком;
3. с горизонтальным.

Для карбюраторов с нисходящим воздушным потоком характерны следующие особенности: лучшая наполняемость цилиндров рабочей смесью благодаря меньшему сопротивлению потоку смеси. Как следствие, немного возрастает мощность двигателя (на 3-4%). Второе преимущество таких карбюраторов заключается в более удобном обслуживании, поскольку они располагаются выше. Эти преимущества обуславливают более широкое их применение в автомобилях, чем других.

Наиболее существенный недостаток карбюраторов с нисходящим потоком является то, что при возникновении неисправностей, неправильной эксплуатации или плохом испарении бензина горючее в чистом виде стекает во впускной трубопровод, а из него в цилиндры двигателя, смывая смазку с зеркала, после чего попадает в картер и разжижает масло.

Главное достоинство карбюраторов с горизонтальным потоком – лучшая форма впускного трубопровода (он имеет меньшее число изгибов).

Карбюраторы с восходящим потоком применялись на ранних этапах автомобилестроения, на современные машины они не устанавливаются.

Мне нравится1Не нравится

Холостой ход

Эта система призвана сделать работу по силовой установке на минимальных оборотах, в момент, когда дроссельная заслонка находится в закрытом состоянии.

Это система канальцев, сквозь которые проходит поток воздуха и вместе с топливом заливается под дроссельную заслонку. В этом случае, смесительная камера не используется, поскольку режим холостого хода производит достаточное количество смеси и наполняет впускной коллектор минуя её. Также эта система имеет дополнительный элемент в виде переходного канала, который должен поддерживать бесперебойную работу во время переключения режимов от холостого хода на средние передачи.

Данная система выполняет функцию по снабжению мотора горючим в тот момент, пока дозирующая система не активна. Именно по этой причине возможна силовая работа установки при пониженных оборотах. При помощи винтов регулировки происходит коррекция пропорциональных составляющих топлива и кислорода на холостых оборотах. В новых моделях автомобилей, чьи производители озабочены экологическим состоянием региона, и следят за уровнем загрязненности выхлопных газов снабжают систему опломбированным винтом регулировки. Не является правдивым утверждение, что подобное изменение смесительного состава вызывает изменение выхлопов при всех возможных вариациях.

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.

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.

Управление карбюратором

Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля. На некоторых моделях карбюраторов использовались дополнительные системы, частично автоматизировавшие управление им.

Для управления дроссельной заслонкой на автомобилях обычно используется педаль газа. Она может приводить её в движение при помощи системы тяг или тросового привода. Тяги в целом надёжнее, но конструкция привода получается сложнее и ограничивает возможности конструктора по компоновке подкапотного пространства.

Привод тягами широко использовался в прежние годы, но начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.

На старых автомобилях часто предусматривалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: от руки, рычажком или вытяжной рукояткой («постоянный газ»), и от ноги — педалью. Ручное и ножное управления связывалось между собой так, что при нажатии на педаль рукоятка ручного управления остаётся неподвижной, а при её вытягивании педаль опускается.

Дальнейшее открытие дросселя можно было производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением. Например, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов справа от радиоприёмника была расположена рукоятка ручного управления дроссельной заслонкой, дублирующая педаль газа.

Вытянув её, можно было добиться устойчивой работы холодного двигателя без использования воздушной заслонки, или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил в частности для упрощения движения задним ходом.

На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.

Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, размещённой обычно на панели приборов. Автоматический привод широко применялся за границей, а в практике отечественного автопрома распространения практически не получил ввиду низкой надёжности, недолговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России больших перепадах температур.

В этом случае воздушную заслонку закрывал биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения.

По мере прогрева двигателя, термоэлемент нагревался, расширялся и открывал воздушную заслонку. В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры. Из отечественных автомобилей, такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ.

Очень широко распространён полуавтоматический привод воздушной заслонки. В этом случае она закрывается водителем вручную, а после пуска двигателя автоматически приоткрывается диафрагмой, работающей от возникающего во впускном коллекторе двигателя разрежения.

Это предотвращало возможную остановку двигателя из-за переобогащения рабочей смеси и несколько снижало расход топлива на прогрев.

Пусковую диафрагму имели практически все отечественные карбюраторы, разработанные после начала 1960-х годов. До этого некоторые модели использовали менее совершенный кулачковый механизм, немного приоткрывавший дроссельную заслонку при закрывании воздушной.

Свечи

Карбюратор К-65 на «ИЖ», «Урал» и прочие марки мототехники должен иметь соответствующий внешний вид свечей. Достаточно произвести визуальный осмотр. Если устанавливается новый карбюратор, потребуется проехать по трассе на мотоцикле или скутере около 30 км. Обороты мотора должны быть высокими или средними.

После этого транспортное средство можно поставить в гараж и приступить к осмотру свечей. На их поверхности не должен появляться нагар. Если это происходит, в смеси определяется недостаточное количество воздуха. Такое топливо называется богатым. Свечи потребуется перед настройкой очистить.

В некоторых случаях поверхность свечей становится белым. Такая картина наблюдается при приготовлении системой слишком бедной смеси. В ней присутствует слишком много воздуха. Нормальный цвет свечей должен оставаться в диапазоне от желтого до красновато-оранжевого оттенка. Настройка в этом случае не требуется.

Принцип функционирования карбюратора на двухтактном двигателе бензопилы

Продолжаем разбираться пошагово с принципом работы карбюратора двухтактных двигателей бензопил. Такие знания будут полезны не только для новичков, но и для тех, кто желает самостоятельно отремонтировать, отрегулировать или настроить карбюратор. Знать принцип работы нужно и для того, чтобы понимать, почему возникают те или иные дефекты в работе инструмента.

Итак, топливо проходит через фильтрующий элемент, и достигает иглы, которая на схеме ниже обозначена под номером 11.

Теперь предстоит разобраться с принципом работы второй мембраны карбюратора, которая показана на схеме под номером 13. Под мембраной находится защитная пластина с отверстием, через которое поступает воздух. На схеме ниже показано движение воздуха.

Под номером 14 на схеме показано топливо в камере карбюратора. Однако оно в эту камеру не попадет, пока не откроется игла 11 (не сместится вниз). Для перемещения иглы и применяется мембрана 13, которая соединена с иглой через коромысло. Пружинный механизм возле коромысла предназначен для возвращения мембраны 13 в исходное положение.

Стоит отметить, что мембрана выполнена из гибкого материала, поэтому под воздействием штока от коромысла она прогибается. Чтобы открыть иглу, мембрана должна сместиться вверх, воздействуя тем самым на шток, и через коромысло произойдет перемещение иглы в нижнее положение, что повлечет за собой поступление топлива в камеру.

Чтобы понять, по какой причине происходит прогибание или перемещение мембраны 13, за счет которой происходит открытие иглы для поступления топлива в камеру, понадобится еще выяснить особенности поступления воздуха в механизм.

Основы топливной системы

Схема системы питания карбюраторного двигателя построена на следующих основных действиях:

• подача горючего;
• фильтрация его и последующее складирование;
• воздухоочистка;
• подготовка топливно-воздушной смеси;
• запуск состава в цилиндры мотора

Система поступления и циркуляции топлива напрямую реагирует на качественную и количественную составляющую поступаемого бензина в проекции рабочих режимов ДВС.

Классический вариант топливной системы включает такие составляющие компоненты, как:

• бак с горючим (хранение бензина);
• топливный насос (образование необходимого давления, подача горючего в принудительном порядке);
• топливопровод (совокупность трубок, магистралей, шлангов для циркуляции топливной смеси);
• фильтры (воздушный и топливные);
• карбюратор (подготовка и образование топливно-воздушного состава)

Принцип работы системы питания для карбюраторных двигателей достаточно простой. Топливо, содержащееся в емкости, на старте своей циркуляции подвергается фильтрации. Одновременно в работу вступает топливный насос, заставляющий бензин двигаться по топливной магистрали к карбюратору. Там начинается приготовление топливно-воздушного состава необходимых пропорций, только после этого она попадает к рабочим цилиндрам ДВС.

Далее более подробно будут рассматриваться устройство и эксплуатационные показатели каждого элемента системы топлива карбюраторного мотора.

Основные системы и устройства карбюратора Солекс

Ниже представлен краткий обзор систем, устройств и механизмов карбюратора Солекс (2108, 21081, 21083), автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.

Пусковое устройство

Пусковое устройство карбюратора 2108, 21081, 21083 Солекс предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя автомобиля. Состоит из корпуса, диафрагмы со штоком, рычагов привода воздушной и дроссельной заслонок.Система холостого хода СХХ предназначена для обеспечения работы двигателя на холостом ходу. Она включает в себя: топливный и воздушный жиклеры; топливные, воздушные, эмульсионные каналы; винты регулировки «количества» и «качества» топливной смеси, поступающей в двигатель.

схема системы холостого хода карбюратора Солекс 2108, 21081, 21083

Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ)

ЭПХХ необходим для отключения подачи топлива в двигатель через систему холостого хода после остановки двигателя и при переходе с работы на холостом ходу к мощностным режимам. ЭПХХ состоит из электромагнитного клапана, электронного блока управления, концевого выключателя (наконечника винта «количества» топливной смеси).

видимые элементы системы ЭПХХ карбюратора Солекс в подкапотном пространстве автомобиля ВАЗ 21083

Главные дозирующие системы обеих камер карбюратора (ГДС)

ГДС обеспечивает работу карбюратора при запуске двигателя, работе на малых, средних и максимальных нагрузках. Состоит из главных топливных и воздушных жиклеров, эмульсионных трубок и эмульсионных колодцев, воздушных и топливных каналов, диффузоров с распылителями.

Переходные системы обеих камер карбюратора

Переходные системы необходимы для плавного перехода с холостого хода на малые и средние нагрузки (переходная система 1-й камеры). И со средних нагрузок на мощностные режимы работы двигателя (переходная система 2-й камеры). Переходные системы карбюратора состоят из топливных и воздушных каналов, топливных и воздушных жиклеров, выходных отверстий в обеих камерах карбюратора.

выходные отверстия переходных систем обеих камер карбюратора 2108, 21081, 21083 Солекс

Ускорительный насос (УН)

необходим для кратковременного принудительного обогащения топливной смеси при открытии дроссельной заслонки на разных режимах работы двигателя автомобиля. УН состоит из корпуса, диафрагмы с толкателем и пружиной, шарикового клапана, топливных каналов, распылителя с двумя носиками в разные камеры карбюратора, механического привода от кулачка на оси дроссельной заслонки первой камеры.

Экономайзер мощностных режимов

Экономайзер мощностных режимов служит для дополнительного обогащения топливной смеси на мощностных и нагрузочных режимах, поддерживая стабильную работу двигателя. Состоит из корпуса, диафрагмы с пружиной, шарикового клапана, топливного жиклера.

снятие диафрагмы экономайзера мощностных режимов карбюратора 2108, 21081, 21083 Солекс

Эконостат

Эконостат обогащает топливную смесь поступающую в цилиндры двигателя на скоростных режимах, при полностью открытых дроссельных заслонках. Состоит из топливного жиклера, трубки, топливного канала.

Поплавковый механизм

Поплавковый механизм предназначен для регулировки топливоподачи в карбюратор. Состоит из игольчатого запорного клапана и поплавков.

элементы верхней части поплавковой камеры карбюратора Солекс

Механизм блокировки дроссельной заслонки второй камеры карбюратора

Механизм блокировки обеспечивает устойчивую работу двигателя при движении автомобиля с непрогретым двигателем. Дроссельная заслонка второй камеры открывается только при определенной величине открытия воздушной заслонки карбюратора. В других случаях ее блокирует рычаг на оси дроссельной заслонки второй камеры карбюратора.

Еще статьи по карбюраторам 2108, 21081, 21083 Солекс

— «Провал» при нажатии на педаль «газа»

— «Переливает» карбюратор

— Регулировка оборотов холостого хода двигателя с карбюратором Солекс

— Быстрый старт автомобиля с карбюратором Солекс

— Уменьшение расхода топлива двигателя автомобиля с карбюратором Солекс

Основные неисправности карбюратора на бензопиле

Следует понимать, что размеры всех отверстий очень малы. Даже мельчайшее загрязнение способно перекрыть поток воздуха или топлива, поэтому на впускных отверстиях установлены фильтрующие элементы. К сожалению, они не всегда справляются с поставленной задачей. О неисправностях карбюратора бензопилы свидетельствуют следующие признаки:

• Высокий расход бензина и густой дым из выхлопного отверстия;
• Двигатель «не тянет»;
• Плавающие обороты;
• Мотор запускается, но глохнет сразу или через несколько секунд;
• Мотор не запускается вообще.
• Бензопила стреляет в карбюратор

Все эти неисправности – признак нарушения регулировки карбюратора на бензопиле или он загрязнился. Отсюда следует необходимость регулировки, чистки или ремонта. Как это сделать – рассмотрим ниже.

Топливопроводы

Топливопроводы низкого давления изготовляют из медных или латунных трубок или из стальных трубок с антикоррозионным покрытием; трубопроводы высокого давления — из толстостенных стальных трубок.

Основные дефекты трубопроводов: вмятины, трещины, переломы, повреждения развальцованных концов трубок в месте нахождения ниппеля.

Перед ремонтом трубопроводы промывают горячим раствором каустической соды и продувают воздухом.

Герметичность трубопроводов проверяют опрессовкой в ванне с водой. Для этого один конец трубопровода заглушают пробкой, а через другой подают сжатый воздух. По наличию пузырьков, выходящих из разрушенной поверхности трубки, определяют поврежденное место.

Вмятины на трубопроводах устраняют правкой (прогонкой шарика).

При наличии трещин или переломов, а также перетирания трубок дефектные места вырезают, затем топливопроводы низкого давления соединяют при помощи соединительных трубок, а высокого давления — сваркой встык. Концы медной соединительной трубки зачищают и профлюсовывают водным раствором хлористого цинка. Затем трубку надевают на концы поврежденного трубопровода и припаивают легкоплавким припоем, после чего проверяют на герметичность.

Поврежденные развальцованные концы трубопроводов отрезают и вновь развальцовывают. Перед развальцовкой концы трубопроводов отжигают, для чего их сначала нагревают, а затем быстро помещают в воду. Если при этом длина трубопровода уменьшилась, вставляют дополнительный кусок трубки.

После ремонта трубопроводы проверяют на герметичность, а трубопроводы высокого давления — и на пропускную способность. Отклонение величин пропускной способности трубопроводов, устанавливаемых на один двигатель, не должно превышать 10 %.

Принцип работы карбюратора

Карбюраторы отличаются по модификации, производителю, а также ступени эволюции, но в целом функционируют по тому же принципу. Чтобы понять, как устроен механизм, рассмотрим пример простейшего поплавкового устройства, не обременённого множеством дополнительных элементов. Основные составляющие карбюратора – это поплавковая и смесительная камеры. Разберём, из чего ещё состоит карбюратор:

• поплавок, его запорная игла;
• жиклёр;
• распылитель, трубка Вентури;
• дроссельная заслонка.

Задача поплавковой камеры в том, чтобы дозировать горючее и поддерживать его уровень в системе, обеспечивая стабильную топливоподачу при различных, в т. ч. и экстремальных нагрузках. Внутри узла есть полость, куда помещён поплавок, связанный с игольчатым клапаном. Когда топливо расходуется поплавок, а также клапан опускаются, что открывает канал для поступления топлива, но как только нужный объём поступил в камеру, поплавок с клапаном поднимаются, перекрывая путь потоку жидкости. Так поддерживается стабильный уровень горючего.

Смесительная камера, что следует из наименования, занимается смешиванием топлива и воздуха, быстро поступающего через диффузор, суженный участок узла.

Между камерами связующим звеном является распылитель. Один конец снабжён жиклёром, имеющим сквозное отверстие и обеспечивающим поступление горючего в определённых дозировках, второй конец выведен в диффузор.

Как работает карбюратор:

• через топливную магистраль, идущую от бензобака к поплавковой камере, в неё поступает бензин, затем дозируемый жиклёром, расположенным в нижней части камеры, и попадающий к распылителю;
• топливо распыляется в смесительной камере посредством распылителя, выведенного в диффузор;
• через фильтр воздухозаборника потоки воздушных масс попадают также в смесительную камеру. Воздух, ускоряясь в диффузоре, порождает разрежение в участке распылителя, за счёт чего жидкость всасывается из поплавковой камеры и происходит смешивание воздушной массы с топливом;
• смесь формируется на каждом этапе, от забора воздуха до поступления в камеру;
• готовая смесь подаётся в цилиндры мотора, где и воспламеняется при помощи свечей.

Конечно, это не всё, из чего состоит карбюратор. Модели последнего поколения, кроме основных элементов, имели множество вспомогательных устройств и работали под управлением электроники. Сейчас карбюраторный впрыск используется на двигателях для спецтехники, поскольку оснащение инжекторами в данном случае нецелесообразно ввиду их неприспособленности к тяжёлым эксплуатационным условиям. Если механический карбюратор неприхотлив на этот счёт, его легко почистить при надобности, то электронные системы впрыска достаточно капризны и сильно подвержены негативному влиянию влаги и грязи, к тому же форсунки инжектора привередливы к качеству используемого топлива.