Двигун автомобіля – це, по суті, простий пристрій. Він перетворює хімічну енергію, запасену в бензині, на механічну потужність. Це відбувається шляхом спалювання палива. Саме тому їх називають двигунами внутрішнього згоряння. Цей процес вимагає точного поєднання палива та повітря.
Перш ніж системи упорскування палива стали поширеними, практично всі автомобілі покладалися на карбюратори. Сьогодні ви можете бачити їх нечасто. Можливо, ви ставите питання, що саме являє собою карбюратор і як він працює.
Роль карбюратора в змішуванні палива та повітря
Основна функція карбюратора – змішувати бензин та повітря у правильній пропорції. Це факт, який вражає багатьох людей. Рідкий бензин не горить. Горять його пари. Карбюратор засмоктує рідке паливо з бака і змішує його з повітрям, що надходить. Потім суміш, що випарувалася, надходить в камеру згоряння. Там свічка запалювання підпалює суміш.
Вся справа у правильних пропорціях. Двигуну потрібна «золота середина» в налаштуванні. Не надто гарячий і не надто холодний. Не надто швидкий і не надто повільний. Все має бути якраз.
Якщо в суміші недостатньо палива, двигун працює на збідненій суміші. У цьому режимі запалення повністю запобігається. Ще гірше те, що це може призвести до серйозних пошкоджень двигуна. Металеві деталі можуть перегрітися, якщо палива недостатньо для охолодження.
Збіднена суміш може викликати катастрофічну відмову, а збагачена – задушити двигун.
Надлишок палива може спричинити протилежну проблему. Двигун працює на збагаченій суміші. Він може повністю затопитися та відмовитися запускатися. Він працює нерівно і може затихнути під час розгону. Із вихлопної труби може йти чорний дим. Це призводить до перевитрати палива та збільшення викидів.
Усередині карбюратора
Крива карбюратора: Короткий курс
Навіть в епоху електронного упорскування палива багато машин з малими двигунами, як і раніше, використовують карбюратори. Карбюратори бензопил простіше, ніж в інших двигунів, тому це добре місце для пояснення основ. Насправді є лише три ситуації, які потрібно охопити:
- Двигун повинен працювати при спробі запуску з холодного стану.
- Двигун повинен працювати на неодруженому ходу.
- Двигун повинен працювати при повному відкритті дросельної заслінки.
Користувачі бензопилу мало цікавляться режимом між холостим ходом і повним відкриттям заслінки, тому додаткова потужність між цими двома крайнощами менш важлива. В автомобілі багато шарів — саме тому автомобільні карбюратори набагато складніше.
Як вентурі створює вакуум?
Форма труби невипадкова. Це точне інженерне обмеження. Повітря надходить усередину. Він досягає вузького місця – вентурі – і прискорюється. Це прискорення спричиняє падіння тиску.
«Вакуум створюється у процесі звуження».
Падіння тиску – це “пульс” двигуна. Без нього паливо не рухатиметься. Вакуум всмоктує рідину через жиклер. Жиклер – це маленький отвір у горловині вентурі. Ця конструкція чітко видно на малюнку 2. Жиклер знаходиться на вузькій лівій стороні. Це не насос. Це складна електронна схема. Це фізика. Повітря рухається швидко. Тиск падає. Далі слідує паливо.
Регулятор газу та потік повітря
Вище по потоку від вентурі знаходиться дросельна заслінка. Це регульований латунний диск, показаний малюнку 1. Він працює як гребля. Коли вона відкрита, повітря вільно циркулює. Закрийте її – двигуну потрібен кисень.
Ця заслінка безпосередньо контролює кількість повітря, що проходить через трубу. Це основний інтерфейс між ногою та впускною системою двигуна. Щоразу, коли ви натискаєте на педаль акселератора, диск переміщається. Відкривається сильніше. Додається повітря. Ступінь вакууму у вентурі збільшується. З жиклера всмоктується більше палива.
Механізм подачі палива
Жиклер — важлива ланка у цьому ланцюзі. Це маленький отвір, який дозволяє вакууму всмоктувати паливо. Немає жиклера – немає палива. Все так просто. Розмір жиклера визначає кількість палива, доступного для згоряння. Він надто малий? Двигун працює на бідній суміші. Він може перегрітись. Він може вийти з ладу. Він надто великий? Двигун працює на багатій суміші. Перевитрата палива. Забруднення свічок.
Взаємодія між дросельною заслінкою та жиклером відбувається миттєво. Немає затримок. Немає оновлення програмного забезпечення. Тільки механічний зв’язок «причина – слідство». Повертаєте заслінку. Повітря рухається. Утворюється вакуум. Паливо тече.
Чому важлива точність
Налаштування карбюратора – це не ворожіння. Це калібрування. Розмір вентури, діаметр жиклера, кут дросельної заслінки – всі ці змінні вимагають налаштування. Наприклад, невелике відхилення у положенні жиклера може зруйнувати вакуум. Паливо впорскується неправильно. Це впливає на згоряння.
На малюнку 2 показано положення жиклера щодо вентурі. Це не є опціональним. Це розраховано. Вакуум має бути достатньо сильним, щоб всмоктувати паливо, але не настільки сильним, щоб затоплювати двигун. Це тонкий баланс. Якщо ви припуститеся помилки, двигун зупиниться. Або, що ще гірше, працюватиме погано.
Динаміка при повному відкритті дроселя
Карбюратор працює “нормально” при повному відкритті дроселя. Дросельна заслінка паралельна корпусу, що забезпечує безперешкодний потік повітря. Цей потік створює вакуум усередині вентури. Вакуум затягує паливо через жиклер. Дозування вимірюється. Точно.
Гвинти високого та низького холостого ходу
Подивіться у верхній правий кут карбюратора малюнку 1. Там є два гвинта. Гвинт “Hi” (високий) регулює подачу палива при повному відкритті дроселя. Це голковий клапан. Повертаючи його, ви отримуєте більше чи менше палива із кінчика.
На неодруженому ходу дросельна заслінка майже закрита. Потік повітря через вентур мінімальний. Недостатньо для створення вакууму Вентурі. Але що щодо простору за заслінкою? Величезний вакуум. Обмеження створює його.
Жиклер холостого ходу
Свердліть невеликий отвір у трубці карбюратора за дросельною заслінкою. Це дозволяє вакууму позаду заслінки всмоктувати паливо. Це отвір – жиклер холостого ходу. Другий гвинт, позначений як Lo (низький) на схемі бензопили, регулює потік тут.
Регулювання цих гвинтів просте. Це не гадання. Фізично відкривається та закривається шлях для палива через головний та неодружений ход жиклери. Простий механізм.
Логіка повітряної заслінки
Холодний двигун. Тягніть за шнур. Швидкість обертання нижче. Температура низька. Двигуну потрібна багата суміш для займання. Повітряна заслінка забезпечує це.
При активації повітряна заслінка повністю перекриває вентури. Коли дросельна заслінка повністю відкрита, вакуум двигуна не може потрапити нікуди, окрім як через жиклери. Головний та холостого ходу. Витрачає багато палива.
Ця багата суміш може призвести до того, що двигун заведеться один чи двічі. Або працюватиме повільно. Коли повітряна заслінка відкривається, двигун перемикається на нормальний режим роботи. Це тимчасовий захід при холодному запуску.
Що таке впорскування палива?
Майже всі нові автомобілі використовують електронне впорскування палива (EFI). Ця зміна розпочалася у 1980-х роках. Комп’ютерні чіпи стали досить дешевими та маленькими, щоб використовуватись у споживчих автомобілях.
EFI використовує комп’ютер для розрахунку точної кількості повітря та палива. Датчики передають дані до ЕБУ (електронного блоку управління). Температура двигуна. Багатство суміші. Концентрація кисню під час впускання. Комп’ютер адаптується до реального часу. В результаті покращується паливна ефективність. Знижуються викиди.
Часті питання про карбюратор
Що таке карбюратор?
Ціль проста. Забезпечити правильну суміш палива та повітря. Оптимальна робота двигуна потребує правильної пропорції. Жодних комп’ютерів. Тільки фізика та геометрія.
Досі автомобілі використовують карбюратори?
Авто, випущені до 1990 року? Так. Це невеликий прилад, такий як газонокосарка чи бензопила? Досі так. Вони прості. Дешеві. EFI майже повсюдно використовується в автомобілях через вимоги до ефективності та викидів. Однак карбюратори все ще займають нішевий ринок.
Як регулювати гвинти Hi та Lo на карбюраторі?
Це голчасті клапани. Повертайте їх, щоб пропустити паливо через голку. Їх регулювання безпосередньо контролює потік палива через жиклери холостого ходу та головні. Це механічне регулювання.
Що станеться, якщо зламається карбюратор?
Занадто мало палива? Двигун працює на бідній суміші. Він не працюватиме. Або це може бути шкідливим для самого себе. Занадто багато палива? Двигун працює на багатій суміші. Іде дим. Він працює неправильно. Це буде марнотратством палива. Баланс – це все.
