Двигатель автомобиля — это, по сути, простое устройство. Он преобразует химическую энергию, запасённую в бензине, в механическую мощность. Это происходит путём сжигания топлива. Именно поэтому их называют двигателями внутреннего сгорания. Этот процесс требует точного сочетания топлива и воздуха.
Прежде чем системы впрыска топлива стали распространёнными, практически все автомобили полагались на карбюраторы. Сегодня вы можете видеть их нечасто. Возможно, вы задаётесь вопросом, что именно представляет собой карбюратор и как он работает.
Роль карбюратора в смешивании топлива и воздуха
Основная функция карбюратора — смешивать бензин и воздух в правильной пропорции. Это факт, который удивляет многих людей. Жидкий бензин не горит. Горят его пары. Карбюратор засасывает жидкое топливо из бака и смешивает его с поступающим воздухом. Затем испарившаяся смесь поступает в камеру сгорания. Там свеча зажигания поджигает смесь.
Всё дело в правильных пропорциях. Двигателю требуется «золотая середина» в настройке. Не слишком горячий и не слишком холодный. Не слишком быстрый и не слишком медленный. Всё должно быть в самый раз.
Если в смеси недостаточно топлива, двигатель работает на обеднённой смеси. В этом режиме воспламенение полностью предотвращается. Ещё хуже то, что это может привести к серьёзным повреждениям двигателя. Металлические детали могут перегреться, если топлива недостаточно для их охлаждения.
Обеднённая смесь может вызвать катастрофический отказ, а обогащённая — задушить двигатель.
Избыток топлива может вызвать противоположную проблему. Двигатель работает на обогащённой смеси. Он может полностью затопиться и отказаться запускаться. Он работает неровно и может заглохнуть при разгоне. Из выхлопной трубы может идти чёрный дым. Это приводит к перерасходу топлива и увеличению выбросов.
Внутри карбюратора
Кривая карбюратора: Краткий курс
Даже в эпоху электронного впрыска топлива многие машины с малыми двигателями по-прежнему используют карбюраторы. Карбюраторы бензопил проще, чем у других двигателей, поэтому это хорошее место для объяснения основ. На самом деле есть только три ситуации, которые нужно охватить:
- Двигатель должен работать при попытке запуска с холодного состояния.
- Двигатель должен работать на холостом ходу.
- Двигатель должен работать при полном открытии дроссельной заслонки.
Пользователи бензопил мало интересуются режимом между холостым ходом и полным открытием заслонки, поэтому дополнительная мощность между этими двумя крайностями менее важна. В автомобиле же много слоёв — именно поэтому автомобильные карбюраторы гораздо сложнее.
Как вентури создает вакуум?
Форма трубы не случайна. Это точное инженерное ограничение. Воздух поступает внутрь. Он достигает узкого места — вентури — и ускоряется. Это ускорение вызывает падение давления.
«Вакуум создается в процессе сужения».
Падение давления — это «пульс» двигателя. Без него топливо не будет двигаться. Вакуум всасывает жидкость через жиклер. Жиклер — это маленькое латунное отверстие в горловине вентури. Эта конструкция четко видна на рисунке 2. Жиклер находится на узкой левой стороне. Это не насос. Это не сложная электронная схема. Это физика. Воздух движется быстро. Давление падает. Далее следует топливо.
Регулятор газа и поток воздуха
Выше по потоку от вентури находится дроссельная заслонка. Это регулируемый латунный диск, показанный на рисунке 1. Он работает как плотина. Когда она открыта, воздух циркулирует свободно. Закройте её — двигателю нужен кислород.
Эта заслонка напрямую контролирует количество воздуха, проходящего через трубу. Это основной интерфейс между ногой и впускной системой двигателя. Каждый раз, когда вы нажимаете на педаль акселератора, диск перемещается. Открывается сильнее. Добавляется воздух. Степень вакуума в вентури увеличивается. Из жиклера всасывается больше топлива.
Механизм подачи топлива
Жиклер — важное звено в этой цепи. Это маленькое отверстие, которое позволяет вакууму всасывать топливо. Нет жиклера — нет топлива. Всё так просто. Размер жиклера определяет количество топлива, доступного для сгорания. Он слишком мал? Двигатель работает на бедной смеси. Он может перегреться. Он может выйти из строя. Он слишком велик? Двигатель работает на богатой смеси. Перерасход топлива. Загрязнение свечей.
Взаимодействие между дроссельной заслонкой и жиклером происходит мгновенно. Нет задержек. Нет программного обеспечения для обновления. Только механическая связь «причина — следствие». Поворачиваете заслонку. Воздух движется. Образуется вакуум. Топливо течет.
Почему важна точность
Настройка карбюратора — это не гадание. Это калибровка. Размер вентури, диаметр жиклера, угол дроссельной заслонки — все эти переменные требуют настройки. Например, небольшое отклонение в положении жиклера может разрушить вакуум. Топливо впрыскивается неправильно. Это влияет на сгорание.
На рисунке 2 показано положение жиклера относительно вентури. Это не опционально. Это рассчитано. Вакуум должен быть достаточно сильным, чтобы всасывать топливо, но не настолько сильным, чтобы затапливать двигатель. Это тонкий баланс. Если вы допустите ошибку, двигатель остановится. Или, что еще хуже, будет работать плохо.
Динамика при полном открытии дросселя
Карбюратор работает «нормально» при полном открытии дросселя. Дроссельная заслонка параллельна корпусу, что обеспечивает беспрепятственный поток воздуха. Этот поток создает вакуум внутри вентури. Вакуум затягивает топливо через жиклер. Дозировка измеряется. Точно.
Винты высокого и низкого холостого хода
Посмотрите в верхний правый угол карбюратора на рисунке 1. Там находятся два винта. Винт «Hi» (высокий) регулирует подачу топлива при полном открытии дросселя. Это игольчатый клапан. Поворачивая его, вы получаете больше или меньше топлива из кончика.
На холостом ходу дроссельная заслонка почти закрыта. Поток воздуха через вентури минимален. Недостаточно для создания вакуума Вентури. Но что насчет пространства за заслонкой? Огромный вакуум. Ограничение создает его.
Жиклер холостого хода
Сверлите небольшое отверстие в трубке карбюратора за дроссельной заслонкой. Это позволяет вакууму позади заслонки всасывать топливо. Это отверстие — жиклер холостого хода. Второй винт, обозначенный как «Lo» (низкий) на схеме бензопилы, регулирует поток здесь.
Регулировка этих винтов проста. Это не гадание. Физически открывается и закрывается путь для топлива через главный и холостого хода жиклеры. Простой механизм.
Логика воздушной заслонки
Холодный двигатель. Тяните за шнур. Скорость вращения ниже. Температура низкая. Двигателю требуется богатая смесь для воспламенения. Воздушная заслонка обеспечивает это.
При активации воздушная заслонка полностью перекрывает вентури. Когда дроссельная заслонка полностью открыта, вакуум двигателя не может попасть никуда, кроме как через жиклеры. Главный и холостого хода. Расходует много топлива.
Эта богатая смесь может привести к тому, что двигатель заведется один или два раза. Или будет работать медленно. Когда воздушная заслонка открывается, двигатель переключается на нормальный режим работы. Это временная мера при холодном запуске.
Что такое впрыск топлива?
Почти все новые автомобили используют электронный впрыск топлива (EFI). Это изменение началось в 1980-х годах. Компьютерные чипы стали достаточно дешевыми и маленькими, чтобы использоваться в потребительских автомобилях.
EFI использует компьютер для расчета точного количества воздуха и топлива. Датчики передают данные в ЭБУ (электронный блок управления). Температура двигателя. Богатство смеси. Концентрация кислорода во время впуска. Компьютер адаптируется в реальном времени. В результате улучшается топливная эффективность. Снижаются выбросы.
Часто задаваемые вопросы о карбюраторе
Что такое карбюратор?
Цель проста. Обеспечить правильную смесь топлива и воздуха. Оптимальная работа двигателя требует правильной пропорции. Никаких компьютеров. Только физика и геометрия.
До сих пор ли автомобили используют карбюраторы?
Автомобили, выпущенные до 1990 года? Да. Это небольшой прибор, такой как газонокосилка или бензопила? Все еще да. Они просты. Дешевы. EFI почти повсеместно используется в автомобилях из-за требований к эффективности и выбросам. Однако карбюраторы все еще занимают нишевый рынок.
Как регулировать винты Hi и Lo на карбюраторе?
Это игольчатые клапаны. Поворачивайте их, чтобы пропустить топливо через иглу. Их регулировка напрямую контролирует поток топлива через жиклеры холостого хода и главные. Это механическая регулировка.
Что произойдет, если сломается карбюратор?
Слишком мало топлива? Двигатель работает на бедной смеси. Он не будет работать. Или это может быть вредно для самого себя. Слишком много топлива? Двигатель работает на богатой смеси. Идет дым. Он работает неправильно. Это будет расточительством топлива. Баланс — это всё.
