Карбюратор — устройство смесеобразования¶

Карбюратор — устройство (аппарат) для приготовления воздушно-топливной смеси путём смешивания распылённого бензина с воздухом в заданной пропорции и подачи её в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Относится к классу смесеобразователей и применяется преимущественно в бензиновых двигателях. Принцип работы основан на эффекте Бернулли: поток воздуха, проходящий через сужение (диффузор), создаёт разрежение, которое вытягивает топливо из поплавковой камеры через жиклёры.

¶История

Идея карбюратора была впервые реализована в конце XIX века. В 1885 году немецкий изобретатель Вильгельм Майбах сконструировал первый работоспособный карбюратор для двигателя Даймлера. В 1893 году венгерский инженер Донат Банки запатентовал конструкцию с поплавковой камерой и распылителем, ставшую прообразом большинства последующих карбюраторов. В России производство карбюраторов началось в 1900-х годах на заводах, выпускавших двигатели для автомобилей и авиации.

На протяжении первой половины XX века карбюратор был основным устройством смесеобразования в автомобильных бензиновых двигателях. С 1980-х годов на серийных автомобилях его постепенно вытеснила система распределённого впрыска топлива (инжектор), обеспечивающая более точное дозирование смеси и меньшее загрязнение выхлопных газов. Тем не менее карбюраторы продолжают применяться в ряде нишевых областях: мопедах, садовой технике, лодочных моторах, некоторых моделях мотоциклов и в авиационных поршневых двигателях.

¶Устройство

Основные элементы карбюратора:

• Поплавковая камера — поддерживает постоянный уровень топлива. Поплавок с игольчатым клапаном перекрывает подачу бензина при заполнении камеры.
• Диффузор — сужение в воздушном канале, где поток воздуха ускоряется, создавая разрежение.
• Распылитель (эмульсионная трубка) — канал, по которому топливо поступает в диффузор и распыляется потоком воздуха.
• Дроссельная заслонка — регулирует количество воздушно-топливной смеси, поступающей в цилиндры. Управляется водителем через педаль акселератора.
• Жиклёры — калиброванные отверстия, определяющие расход топлива и воздуха в различных режимах работы.
• Система холостого хода — подача смеси при закрытой дроссельной заслонке.
• Ускорительный насос — подаёт дополнительную порцию топлива при резком открытии заслонки.
• Экономайзер и ограничитель максимальных оборотов — корректируют состав смеси в отдельных режимах.

¶Принцип работы

Воздух, поступающий в карбюратор через воздушный фильтр, проходит через диффузор. В самом узком месте канала скорость потока максимальна, а давление падает ниже атмосферного. Разница давлений между поплавковой камерой (где давление атмосферное) и распылителем выталкивает топливо в воздушный поток, где оно распыляется и смешивается с воздухом. Готовая смесь поступает через впускной коллектор в цилиндры.

Соотношение воздуха и топлива в смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха. Для нормальной работы бензинового двигателя理论ически требуется стехиометрическая смесь (λ ≈ 1), однако в разных режимах оптимальное значение отличается: при частичных нагрузках экономичный режим обеспечивает обеднённая смесь, при полной — богатая.

¶Классификация

По конструкции каналов:

• Поплавковые — классическая горизонтальная или вертикальная схема с поплавковой камерой.
• Барботажные — воздух пропускается через слой топлива (устаревшие конструкции).
• Мембранные — вместо поплавка используется гибкая мембрана; не зависят от ориентации в пространстве, применяются в авиации и на технике, работающей под наклоном.

По типу смесительных камер:

• Однокамерные — одна камера на все цилиндры.
• Двухкамерные — две камеры с последовательным или параллельным открытием дроссельных заслонок.

По способу управления подачей топлива различают карбюраторы с механическим и пневматическим (вакуумным) приводом дроссельной заслонки.

¶Применение в России

В советском автомобилестроении карбюраторы массово применялись на автомобилях «Москвич», «ВАЗ», «ГАЗ», «УАЗ». Наиболее распространённой конструкцией в СССР стал карбюраторы серии К-126, К-151 (ГАЗ), Озон и Солекс (ВАЗ). С 2005 года в России действуют экологические нормы Евро-2 и выше, фактически обязавшие производителей перейти на впрыск, однако вторичный рынок и реставрация старых автомобилей сохраняют спрос на карбюраторы и запчасти к ним.

¶Достоинства и недостатки

К достоинствам карбюратора относятся простота конструкции, отсутствие электроники, ремонтопригодность в полевых условиях и низкая стоимость. К недостаткам — неточность дозирования по сравнению с инжектором, зависимость от качества топлива, чувствительность к перепадам высоты и температуры, повышенный расход топлива и выбросы вредных веществ.

¶Источники

• Киреев С. М. «Конструкция автомобильных двигателей»
• Веденеев В. А. «Автомобильные карбюраторы»
• Ходасевич А. Г., Николаев А. С. «Карбюраторы и системы питания автомобильных двигателей»