Карбюратор

Bendix-Technico (Stromberg) 1-цилиндровый нисходящий карбюратор модели BXUV-3, с номенклатурой

Карбюратор ( американский английский ) ^[1] или карбюратор ( британский английский ) ^{[2] [3]} представляет собой устройство , которое смешивает воздух и топливо для двигателей внутреннего сгорания в надлежащем соотношении воздух-топливо для сгорания. Иногда его сокращают до углеводов в Великобритании и Северной Америке или до карби в Австралии. ^[4] Для того, чтобы carburate или carburete (и , таким образом , карбюрации или карбюрациясоответственно) означает смешивать воздух и топливо или оборудовать (двигатель) карбюратором для этой цели.

Карбюраторы в значительной степени вытеснены в автомобильной и, в меньшей степени, в авиационной промышленности за счет впрыска топлива . Они по - прежнему распространены на небольших двигателей для газонокосилок , почвофрезы и другого оборудования.

Этимология [ править ]

Слово карбюратор происходит от французского карбюратора, означающего « карбид ». ^{[5] [6]} Карбюратор означает соединение с углеродом (сравните также науглероживание ). В химии топлива этот термин имеет более конкретное значение увеличения содержания углерода (и, следовательно, энергии) в жидкости путем ее смешивания с летучим углеводородом .

История и развитие [ править ]

Первый карбюратор был изобретен Сэмюэлем Мори в 1826 году. Первым, кто запатентовал карбюратор для использования в нефтяном двигателе, был Зигфрид Маркус с его патентом от 6 июля 1872 года на устройство, которое смешивает топливо с воздухом.

Карбюратор был одним из первых патентов Карла Бенца (1888 г.) ^[7], когда он разрабатывал двигатели внутреннего сгорания и их компоненты. ^[8]

Ранние карбюраторы были поверхностного типа, в которых воздух смешивается с топливом, проходя через поверхность бензина. ^[9]

В 1885 году Вильгельм Майбах и Готлиб Даймлер разработали поплавковый карбюратор на основе форсунки распылителя . ^[10] Карбюратор Daimler-Maybach подвергался обширному копированию, что привело к патентным искам. Британские суды отклонили требование компании Daimler о приоритете в пользу карбюратора Эдварда Батлера 1884 года, который использовался на его бензиновом цикле . ^{[11] [12]}

Венгерские инженеры Янош Чонка и Донат Банки запатентовали карбюратор для стационарного двигателя в 1893 году. ^{[13] [14] [15]}

Фредерик Уильям Ланчестер из Бирмингема , Англия, экспериментировал с фитильным карбюратором в автомобилях. В 1896 году Фредерик и его брат построили в Англии автомобиль с бензиновым двигателем - одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания мощностью 5 л.с. (3,7 кВт) с цепным приводом. Недовольные характеристиками и мощностью автомобиля, в следующем году они переработали двигатель, используя два горизонтально противоположных цилиндра и карбюратор с фитилем новой конструкции.

Карбюраторы были обычным способом подачи топлива для большинства бензиновых двигателей в США до конца 1980-х годов, когда впрыск топлива стал предпочтительным методом. ^[16] Это изменение было продиктовано требованиями каталитических нейтрализаторов, а не из-за неотъемлемой неэффективности карбюрации. Каталитический нейтрализатор требует более точного контроля топливно-воздушной смеси, чтобы контролировать количество кислорода, остающегося в выхлопных газах. На рынке США последними автомобилями с карбюраторами были:

• 1990 год (для широкой публики): Oldsmobile Custom Cruiser , Buick Estate Wagon , Cadillac B BAUME , Honda Prelude (базовая модель), Subaru Justy
• 1991 (Полиция): Ford Crown Victoria Police Interceptor с двигателем V8 5,8 л (351 куб. Дюйм).
• 1991 (внедорожник): Jeep Grand Wagoneer с двигателем AMC 360 куб. Дюймов (5,9 л) V8. ^[17]
• 1993 (Легкий грузовик): Mazda B2200
• 1994 (Легкий грузовик): Isuzu ^[18]
• 1995 (Легкий грузовик): Toyota Pickup с рядным 22-литровым двигателем объемом 2,4 л 4. Пикап Toyota

В Австралии карбюраторы использовались на некоторых автомобилях вплоть до 1990-х годов; в их число входили Honda Civic (1993), Ford Laser (1994), седаны Mazda 323 и Mitsubishi Magna (1996), Daihatsu Charade (1997) и Suzuki Swift (1999). Недорогие коммерческие фургоны и полноприводные автомобили в Австралии продолжали выпускать карбюраторы даже в 2000-е годы, последним из которых был фургон Mitsubishi Express в 2003 году. ^{[ Цитата необходима ]} В других местах некоторые автомобили Lada использовали карбюраторы до 2006 года. Многие мотоциклы все еще используют карбюраторы для простоты. поскольку карбюратор не требует наличия электрической системы для работы. Карбюраторы также по-прежнему используются в небольших двигателях и в старых или специализированных автомобилях , например, в тех, которые предназначены длягонки серийных автомобилей , хотя сезон Sprint Cup 2011 NASCAR был последним с карбюраторными двигателями; электронный впрыск топлива использовался начиная с сезона гонок 2012 года в Кубке. ^[19]

В Европе к концу 1980-х годов автомобили с карбюраторным двигателем постепенно отказывались от использования системы впрыска топлива, которая уже была признанным типом двигателя на более дорогих автомобилях, включая роскошные и спортивные модели. Законодательство ЕЭС требует, чтобы все автомобили, продаваемые и производимые в странах-членах, имели каталитический нейтрализатор после декабря 1992 года. Этот закон уже некоторое время разрабатывался, и многие автомобили стали доступны с каталитическими преобразователями или впрыском топлива примерно с 1990 года. Однако некоторые версии от Peugeot 106 были проданы с карбюраторными двигателями с его запуска в 1991 году, были версии Renault Clio и Nissan Primera (запущен в 1990 году) и первоначально все версии Ford FiestaДиапазон кроме XR2i , когда он был запущен в 1989 году автомобилей класса люкс производитель Mercedes-Benz производила механически инжекторным автомобилей с начала 1950 - х годов, в то время как первый основной семейный автомобиль инъекцией особенность топлива был Volkswagen Golf GTI в 1976 году Форд первый Автомобиль с инжекторным двигателем был Ford Capri RS 2600 в 1970 году. General Motors выпустила свой первый инжекторный автомобиль в 1957 году в качестве опции, доступной для Corvette первого поколения . Saab перешел на впрыск топлива во всем своем диапазоне с 1982 года, но оставил карбюраторные двигатели в качестве опции на некоторых моделях до 1989 года.

Принципы [ править ]

Карбюратор работает по принципу Бернулли : чем быстрее движется воздух, тем ниже его статическое давление и выше динамическое давление . Дроссельная заслонка (акселератор) связь не непосредственно регулирует поток жидкого топлива. Вместо этого он приводит в действие механизмы карбюратора, которые измеряют поток воздуха, поступающего в двигатель. Скорость этого потока и, следовательно, его (статическое) давление определяют количество топлива, попадающего в воздушный поток.

Когда карбюраторы используются в самолетах с поршневыми двигателями, необходимы специальные конструкции и функции для предотвращения нехватки топлива во время перевернутого полета. В более поздних двигателях использовалась ранняя форма впрыска топлива, известная как карбюратор под давлением .

Большинство серийных карбюраторных двигателей, в отличие от двигателей с впрыском топлива, имеют один карбюратор и соответствующий впускной коллектор, который разделяет и транспортирует воздушно-топливную смесь к впускным клапанам , хотя некоторые двигатели (например, двигатели мотоциклов) используют несколько карбюраторов на разделенных головках. Множественные карбюраторные двигатели также были обычным усовершенствованием для модификации двигателей в Соединенных Штатах с 1950-х по середину 1960-х, а также в течение следующего десятилетия высокопроизводительных маслкаров , каждый карбюратор питал разные камеры впускного коллектора двигателя .

В более старых двигателях использовались карбюраторы с восходящим потоком, где воздух поступает снизу карбюратора и выходит через верх. Это имело то преимущество, что двигатель никогда не переполнялся , поскольку капли жидкого топлива выпадали из карбюратора, а не во впускной коллектор ; он также пригоден для использования воздухоочистителя с масляной ванной , где масляная лужа под элементом под карбюратором всасывается в сетку, а воздух втягивается через покрытую маслом сетку; это была эффективная система в то время, когда бумажных воздушных фильтров не существовало.

Начиная с конца 1930-х годов карбюраторы с нисходящим потоком были самым популярным типом для автомобильного использования в Соединенных Штатах. В Европе карбюратор с боковой тягой заменил нисходящую тягу, поскольку свободное пространство в моторном отсеке уменьшилось, а использование карбюратора типа SU (и аналогичных устройств других производителей) увеличилось. В некоторых небольших авиационных двигателях с воздушным винтом все еще используется конструкция с восходящим потоком воздуха.

Карбюраторы подвесных моторов, как правило, имеют боковую тягу, потому что их нужно ставить один на другой, чтобы обеспечить подачу цилиндров в вертикально ориентированный блок цилиндров.

Основным недостатком работы карбюратора на основе принципа Бернулли является то, что, будучи гидродинамическим устройством, снижение давления в трубке Вентури обычно пропорционально квадрату скорости всасываемого воздуха. Топливные жиклеры намного меньше, и поток топлива ограничен в основном вязкостью топлива, так что поток топлива имеет тенденцию быть пропорциональным разнице давлений. Таким образом, форсунки, рассчитанные на полную мощность, имеют тенденцию к истощению двигателя на более низких оборотах и ​​неполной дроссельной заслонке. Чаще всего это исправлялось использованием нескольких форсунок. В карбюраторах SU и других карбюраторах с регулируемой струей это исправлялось изменением размера жиклера. Для холодного пуска в многоструйных карбюраторах использовался другой принцип. Клапан сопротивления воздушному потоку, называемый дросселемПодобно дроссельной заслонке, она была размещена перед главным жиклером для уменьшения давления во впускном коллекторе и отсоса дополнительного топлива из жиклеров.

Операция [ править ]

Фиксированная трубка Вентури

Изменяющаяся скорость воздуха в трубке Вентури регулирует поток топлива; самый распространенный тип карбюратора, встречающийся на автомобилях.

Переменная трубка Вентури

Открытие топливного жиклера регулируется заслонкой (которая одновременно изменяет воздушный поток). В карбюраторах с «постоянным разрежением» это достигается с помощью поршня с вакуумным приводом, соединенного с конической иглой, которая скользит внутри топливного жиклера. Существует более простая версия, наиболее часто встречающаяся на небольших мотоциклах и мотоциклах для бездорожья, где ползун и игла напрямую контролируются положением дроссельной заслонки. Наиболее распространенный карбюратор типа Вентури (с постоянным разрежением) - карбюратор SU с боковой тягой и аналогичные модели от Hitachi, Zenith-Stromberg и других производителей. Расположение в Великобритании компаний SU и Zenith -Stromberg помогло этим карбюраторам занять лидирующую позицию на автомобильном рынке Великобритании, хотя такие карбюраторы также очень широко использовались на Volvo.и других не британских производителей. Другие похожие конструкции использовались на некоторых европейских и некоторых японских автомобилях. Эти карбюраторы также называются карбюраторами с «постоянной скоростью» или «постоянным вакуумом». Интересной разновидностью был карбюратор Ford VV (изменяемая трубка Вентури), который по сути представлял собой фиксированный карбюратор Вентури с одной стороной шарнирной и подвижной стороны трубки Вентури, что давало узкую горловину на низких оборотах и ​​более широкую на высоких оборотах. Это было разработано для обеспечения хорошего перемешивания и воздушного потока в диапазоне оборотов двигателя, хотя карбюратор VV оказался проблематичным в эксплуатации.

При всех условиях эксплуатации двигателя карбюратор должен:

• Измерьте расход воздуха двигателя
• Подайте правильное количество топлива, чтобы поддерживать топливно-воздушную смесь в нужном диапазоне (с поправкой на такие факторы, как температура)
• Смешайте два тонко и равномерно

Эта работа была бы простой, если бы воздух и бензин (бензин) были идеальными жидкостями; однако на практике их отклонения от идеального поведения из-за вязкости, сопротивления жидкости, инерции и т. д. требуют большой сложности для компенсации исключительно высоких или низких оборотов двигателя. Карбюратор должен обеспечивать надлежащую топливно-воздушную смесь в широком диапазоне температур окружающей среды, атмосферного давления, частоты вращения и нагрузок двигателя, а также центробежных сил, включая следующие сценарии:

• Холодный запуск
• Горячий старт
• На холостом ходу или медленно
• Ускорение
• Высокая скорость / высокая мощность при полностью открытой дроссельной заслонке
• Крейсерская скорость при частичном открытии дроссельной заслонки (небольшая нагрузка)

Кроме того, современные карбюраторы должны делать это при сохранении низкого уровня выбросов выхлопных газов .

Для правильной работы во всех этих условиях большинство карбюраторов содержат сложный набор механизмов для поддержки нескольких различных режимов работы, называемых схемами .

Основы [ править ]

Карбюратор представляет собой открытую трубу, по которой воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Труба имеет форму трубки Вентури: она сужается в поперечном сечении, а затем снова расширяется, в результате чего скорость воздушного потока увеличивается в самой узкой части. Ниже Вентури представляет собой дроссельный клапан называется дроссельный клапан - вращающийся диск , который может быть включен, таким образом , чтобы разрешить или блокировать поток воздуха. Этот клапан регулирует поток воздуха через горловину карбюратора и, таким образом, количество воздушно-топливной смеси, которую система будет подавать, тем самым регулируя мощность и скорость двигателя. Дроссельная заслонка обычно соединяется с педалью акселератора тросом или механической связью стержней и шарниров или, реже, пневматической связью.на автомобиле, рычаг дроссельной заслонки в самолете или аналогичный орган управления на других транспортных средствах или оборудовании.

Топливо вводится в воздушный поток через небольшие отверстия в самой узкой части трубки Вентури и в других местах, где давление будет низким. Расход топлива регулируется с помощью точно откалиброванных отверстий, называемых жиклерами , в топливном тракте.

Контур без холостого хода [ править ]

Поскольку дроссельная заслонка слегка открывается из полностью закрытого положения, дроссельная заслонка открывает дополнительные отверстия для подачи топлива за дроссельной заслонкой, где есть область низкого давления, созданная дроссельной заслонкой / клапаном, блокирующими воздушный поток; они позволяют протекать большему количеству топлива, а также компенсируют пониженный вакуум, который возникает при открытии дроссельной заслонки, тем самым сглаживая переход к дозированному расходу топлива через обычный открытый контур дроссельной заслонки.

Главный контур открытого дросселя [ править ]

По мере того, как дроссельная заслонка постепенно открывается, разрежение в коллекторе уменьшается, поскольку уменьшается ограничение воздушного потока, уменьшая поток топлива через контуры холостого хода и холостого хода. Это когда форма Вентури горловины карбюратора вступает в игру из-за принципа Бернулли (т. Е. По мере увеличения скорости давление падает). Вентури увеличивает скорость воздуха, и эта более высокая скорость и, следовательно, более низкое давление всасывают топливо в воздушный поток через сопло или сопла, расположенные в центре трубки Вентури. Иногда один или несколько дополнительных усилителей Вентури размещаются коаксиально внутри первичной Вентури для увеличения эффекта.

Когда дроссельная заслонка закрывается, поток воздуха через трубку Вентури падает до тех пор, пока пониженное давление не станет недостаточным для поддержания потока топлива, и снова включатся контуры холостого хода, как описано выше.

Принцип Бернулли, который является функцией скорости жидкости, является доминирующим эффектом для больших отверстий и больших расходов, но, поскольку поток жидкости в малых масштабах и низких скоростях (низкое число Рейнольдса ) определяется вязкостьюПринцип Бернулли неэффективен на холостом ходу или малых оборотах, а также в очень маленьких карбюраторах самых маленьких моделей двигателей. Двигатели малых моделей имеют ограничения потока перед форсунками, чтобы снизить давление, достаточное для всасывания топлива в воздушный поток. Точно так же форсунки холостого хода и медленно вращающиеся большие карбюраторы размещаются после дроссельной заслонки, где давление снижается частично за счет вязкого сопротивления, а не по принципу Бернулли. Наиболее распространенным устройством для запуска холодных двигателей, производящим богатую смесь, является дроссельная заслонка, работающая по тому же принципу.

Силовой клапан [ править ]

Для работы с открытым дросселем более богатая топливно-воздушная смесь будет производить больше мощности, предотвращать преждевременную детонацию и поддерживать охлаждение двигателя. Обычно это решается с помощью подпружиненного «силового клапана», который закрывается вакуумом двигателя. Когда дроссельная заслонка открывается, разрежение в коллекторе уменьшается, и пружина открывает клапан, позволяя большему количеству топлива попасть в главный контур. На двухтактных двигателях силовой клапан работает в обратном порядке - обычно он «включен», а на заданных оборотах он отключается. Он активируется при высоких оборотах, чтобы расширить диапазон оборотов двигателя, используя тенденцию двухтактного двигателя к увеличению числа оборотов на мгновение, когда смесь обеднена.

В качестве альтернативы использованию силового клапана карбюратор может использовать дозирующий стержень или систему повышающих стержней для обогащения топливной смеси в условиях высоких требований. Такие системы были созданы Carter Carburetor ^{[ необходима цитата ]}в 1950-х годах для двух основных карбюраторов Вентури их четырехцилиндровых карбюраторов, а повышающие штоки широко использовались на большинстве одно-, двух- и четырехцилиндровых карбюраторов Carter до конца производства в 1980-х годах. Ступенчатые штанги сужаются на нижнем конце, который входит в основные дозирующие жиклеры. Верхние части штоков соединены с вакуумным поршнем или механической связью, которая поднимает штоки из главных жиклеров при открытии дроссельной заслонки (механическая связь) или при падении вакуума в коллекторе (вакуумный поршень). Когда повышающий стержень опускается в главный жиклер, он ограничивает поток топлива. Когда повышающий шток поднимается из жиклера, через него может протекать больше топлива. Таким образом, количество подаваемого топлива адаптируется к переходным требованиям двигателя. В некоторых карбюраторах с 4 цилиндрами дозирующие стержни используются только на двух первичных карбюраторах Вентури,но некоторые используют их как в первичных, так и во вторичных цепях, как в РочестерскомQuadrajet .

Ускорительный насос [ править ]

Жидкий бензин, будучи более плотным, чем воздух, медленнее, чем воздух, реагирует на приложенную к нему силу. Когда дроссельная заслонка быстро открывается, поток воздуха через карбюратор немедленно увеличивается, быстрее, чем может увеличиться расход топлива. Кроме того, давление воздуха в коллекторе увеличивается, уменьшая испарение топлива, поэтому меньше паров топлива всасывается в двигатель. Этот кратковременный избыток воздуха по отношению к топливу вызывает обедненную смесь, которая вызывает пропуски зажигания (или «спотыкание») двигателя - эффект, противоположный тому, который требовался при открытии дроссельной заслонки. Это устраняется использованием небольшого поршневого или диафрагменного насоса, который, когда приводится в действие рычажным механизмом дроссельной заслонки, нагнетает небольшое количество бензина через жиклер в горловину карбюратора. ^[20]Эта дополнительная порция топлива противодействует переходной обедненной смеси при открытии дроссельной заслонки. Большинство ускорительных насосов можно регулировать по объему или продолжительности каким-либо образом. В конечном итоге уплотнения вокруг движущихся частей насоса изнашиваются, так что производительность насоса снижается; это уменьшение выстрела ускорительного насоса вызывает спотыкание при ускорении до тех пор, пока не будут заменены уплотнения на насосе.

Ускорительный насос также может быть использован для простого двигателя с топливом до вылета холодного. Чрезмерная заливка, как и неправильно отрегулированная заслонка, может вызвать затопление . Это когда слишком много топлива и недостаточно воздуха для поддержания горения. По этой причине большинство карбюраторов оснащено механизмом разгрузки : акселератор удерживается при полностью открытой дроссельной заслонке, пока двигатель проворачивается, разгрузчик удерживает дроссельную заслонку открытой и впускает дополнительный воздух, и в конечном итоге излишки топлива удаляются, и двигатель запускается.

Удушье [ править ]

Когда двигатель холодный, топливо испаряется с меньшей готовностью и имеет тенденцию конденсироваться на стенках впускного коллектора, что приводит к нехватке топлива в цилиндрах и затрудняет запуск двигателя; таким образом, более богатая смесь (больше топлива в воздух) требуется для запуска и работы двигателя, пока он не прогреется. Более богатая смесь также легче воспламеняется.

Для подачи дополнительного топлива обычно используется дроссель ; это устройство, ограничивающее поток воздуха на входе в карбюратор перед трубкой Вентури. При наличии этого ограничения в цилиндре карбюратора создается дополнительный вакуум, который втягивает дополнительное топливо через основную дозирующую систему в дополнение к топливу, забираемому из контуров холостого хода и холостого хода. Это обеспечивает богатую смесь, необходимую для поддержания работы при низких температурах двигателя.

Кроме того, дроссельная заслонка может быть соединена с кулачком ( кулачок быстрого холостого хода ) или другими подобными устройствами, которые предотвращают полное закрытие дроссельной заслонки во время работы дроссельной заслонки. Это заставляет двигатель работать на холостом ходу на более высоких оборотах. Быстрый холостой ход помогает быстро прогреть двигатель и обеспечивает более стабильный холостой ход за счет увеличения потока воздуха во впускной системе, что помогает лучше распылять холодное топливо.

В более старых карбюраторных автомобилях воздушная заслонка управлялась вручную тросом Боудена и ручкой на приборной панели. Для более легкой и удобной езды установлены автоматические воздушные заслонки; Впервые представленный в 1932 году Oldsmobile стал популярным в конце 1950-х годов. Они управлялись термостатом с биметаллической пружиной . В холодном состоянии пружина сжималась, закрывая дроссельную заслонку. При запуске пружина будет нагреваться охлаждающей жидкостью двигателя, теплом выхлопных газов или электронагревателем. При нагревании пружина медленно расширялась и открывала дроссельную заслонку. Дроссель разгрузочногопредставляет собой рычажное устройство, которое заставляет воздушную заслонку открываться против ее пружины, когда акселератор транспортного средства перемещается до конца своего пути. Это положение позволяет очистить "залитый" двигатель, чтобы он запустился.

Если вы забудете отключить воздушную заслонку после того, как двигатель достигнет рабочей температуры, это приведет к излишнему расходу топлива и увеличению выбросов. Чтобы соответствовать все более жестким требованиям к выбросам, некоторые автомобили, которые все еще сохраняли ручные дроссели (примерно с 1980 года, в зависимости от рынка), начали иметь открытие дроссельной заслонки, автоматически контролируемое термостатом, использующим биметаллическую пружину , нагреваемую охлаждающей жидкостью двигателя.

«Дроссель» для карбюраторов с постоянным разрежением, таких как SU или Stromberg , не использует дроссельный клапан в воздушном контуре, а вместо этого имеет контур обогащения смеси для увеличения расхода топлива путем дальнейшего открытия дозирующего жиклера или открытия дополнительного топливного жиклера для «обогащение». Обычно используется на небольших двигателях, особенно на мотоциклах, обогащение работает путем открытия вторичного топливного контура ниже дроссельных заслонок. Этот контур работает точно так же, как и контур холостого хода, и когда он включен, он просто подает дополнительное топливо, когда дроссельная заслонка закрыта.

В классических британских мотоциклах с карбюраторами с боковой заслонкой и скользящим дросселем использовался другой тип «устройства холодного пуска», называемый «щекоткой». Это просто подпружиненный стержень, который при нажатии вручную толкает поплавок вниз и позволяет избытку топлива заполнить поплавок и затопить впускной тракт. Если "щекер" удерживается слишком долго, он также затопляет карбюратор и картер внизу и, следовательно, представляет опасность пожара.

Другие элементы [ править ]

На взаимодействие между каждой цепью также могут влиять различные механические соединения или соединения под давлением воздуха, а также чувствительные к температуре и электрические компоненты. Они вводятся по таким причинам, как отзывчивость двигателя, топливная экономичность или контроль автомобильных выбросов . Различные отводы воздуха (часто выбираемые из точно откалиброванного диапазона, аналогично форсункам) позволяют воздуху попадать в различные части топливных каналов для улучшения подачи и испарения топлива. В комбинацию карбюратор / коллектор могут быть включены дополнительные усовершенствования, такие как некоторая форма нагрева для облегчения испарения топлива, такая как ранний испаритель топлива .

Подача топлива [ править ]

Поплавковая камера [ править ]

Чтобы смесь была готова, карбюратор имеет «поплавковую камеру» (или «чашу»), в которой находится готовое к использованию количество топлива под давлением, близким к атмосферному. Этот резервуар постоянно пополняется топливом, подаваемым топливным насосом . Правильный уровень топлива в чаше поддерживается при помощи поплавка управляющего впускной клапан , таким образом , очень аналогичным способу, применяемому в цистерне (например, туалетбак). Когда топливо израсходовано, поплавок опускается, открывая впускной клапан и впуская топливо. Когда уровень топлива повышается, поплавок поднимается и закрывает впускной клапан. Уровень топлива, поддерживаемого в поплавковой чаше, обычно можно отрегулировать с помощью установочного винта или чего-то грубого, например, сгибая рычаг, к которому подсоединен поплавок. Обычно это критическая регулировка, и правильная регулировка обозначается линиями, начерченными в окошке на чаше поплавка, или измерением того, насколько далеко поплавок висит ниже верхней части карбюратора в разобранном виде, и т. Д. Поплавки могут быть изготовлены из разных материалов, например из листовой латуни.впаяны в полую форму или из пластмассы; полые поплавки могут вызвать небольшие протечки, а пластиковые поплавки со временем могут стать пористыми и потерять плавучесть; в любом случае поплавок не будет плавать, уровень топлива будет слишком высоким, и двигатель не будет работать, если поплавок не будет заменен. Сам клапан изнашивается по бокам из-за его движения в «седле» и в конечном итоге будет пытаться закрыться под углом и, таким образом, не сможет полностью перекрыть подачу топлива; опять же, это вызовет чрезмерный расход топлива и плохую работу двигателя. И наоборот, когда топливо испаряется из поплавкового резервуара, оно оставляет после себя осадок, остатки и лак, которые закупоривают каналы и могут мешать работе поплавка. Это особенно проблема автомобилей, эксплуатируемых только часть года и оставленных стоять с полными поплавковыми камерами в течение нескольких месяцев;Доступны коммерческие добавки-стабилизаторы топлива, которые уменьшают эту проблему.

Топливо, хранящееся в камере (чаше), может стать проблемой в жарком климате. Если выключить двигатель, пока он горячий, температура топлива повысится, иногда до кипения («просачивание»). Это может привести к затоплению и затрудненным или невозможным перезапускам, пока двигатель еще теплый, - явление, известное как «нагревание». Тепловые дефлекторы и изолирующие прокладки стараются минимизировать этот эффект. Карбюратор Carter Thermo-Quad имеет поплавковые камеры, изготовленные из изоляционного пластика (фенола), который, как утверждается, поддерживает охлаждение топлива на 20 градусов по Фаренгейту (11 градусов по Цельсию).

Обычно специальные вентиляционные трубки позволяют поддерживать атмосферное давление в поплавковой камере при изменении уровня топлива; эти трубки обычно заходят в горловину карбюратора. Размещение этих вентиляционных трубок имеет решающее значение для предотвращения вытекания топлива из них в карбюратор, и иногда они модифицируются более длинными трубками. Обратите внимание, что при этом топливо остается под атмосферным давлением, и поэтому оно не может попасть в горловину, находящуюся под давлением нагнетателя.установлен выше по потоку; в таких случаях для работы весь карбюратор должен быть помещен в герметичный герметичный бокс. В этом нет необходимости для установок, где карбюратор установлен перед нагнетателем, который по этой причине является более частой системой. Однако это приводит к тому, что нагнетатель заполняется сжатой топливно-воздушной смесью с сильной тенденцией к взрыву в случае обратного огня двигателя ; этот тип взрыва часто наблюдается в гонках сопротивления , которые по соображениям безопасности теперь включают сбросные пластины для сброса давления на впускном коллекторе, отрывные болты, крепящие нагнетатель к коллектору, и улавливающие шрапнель баллистические покрытия из нейлона или кевлара, окружающие нагнетатели.

Камера диафрагмы [ править ]

Если двигатель должен работать в любом положении (например, цепная пила или модель самолета ), поплавковая камера не подходит. Вместо этого используется диафрагменная камера. Гибкая диафрагма образует одну сторону топливной камеры и расположена так, что по мере того, как топливо втягивается в двигатель, диафрагма вынуждается внутрь под давлением окружающего воздуха. Диафрагма соединена с игольчатым клапаном, и по мере движения внутрь она открывает игольчатый клапан, чтобы впустить больше топлива, пополняя тем самым топливо по мере его потребления. Когда топливо пополняется, диафрагма выдвигается из-за давления топлива и небольшой пружины, закрывая игольчатый клапан. Достигается сбалансированное состояние, при котором создается постоянный уровень топлива в резервуаре, который остается постоянным при любой ориентации.

Несколько бочек карбюратора [ править ]

В то время как базовые карбюраторы имеют только одну трубку Вентури, многие карбюраторы имеют более одной трубки Вентури, или «цилиндра». Конфигурации с двумя и четырьмя стволами обычно используются для обеспечения более высокой скорости воздушного потока при большом объеме двигателя.. Многоствольные карбюраторы могут иметь неидентичные первичный и вторичный цилиндры разных размеров и откалиброваны для подачи различных топливно-воздушных смесей; они могут приводиться в действие рычажным механизмом или вакуумом двигателя «прогрессивно», так что вторичные цилиндры не начинают открываться, пока первичные цилиндры не откроются почти полностью. Это желательная характеристика, которая максимизирует поток воздуха через первичный цилиндр (стволы) на большинстве скоростей двигателя, тем самым максимизируя «сигнал» давления от труб Вентури, но уменьшает ограничение воздушного потока на высоких скоростях за счет увеличения площади поперечного сечения для большего воздушного потока. Эти преимущества могут быть не важны в высокопроизводительных приложениях, где частичное управление дроссельной заслонкой не имеет значения, а первичные и вторичные клапаны могут открываться одновременно для простоты и надежности; также,Двигатели V-образной конфигурации с двумя рядами цилиндров, питаемыми от одного карбюратора, могут быть сконфигурированы с двумя идентичными цилиндрами, каждый из которых снабжает один ряд цилиндров. В широко распространенном двигателе V8 и 4-цилиндровом карбюраторе часто используются два первичных и два вторичных цилиндра.

Первыми карбюраторами с четырьмя цилиндрами, с двумя первичными и двумя вторичными отверстиями, были Carter WCFB и идентичный Rochester 4GC, одновременно представленные на Cadillacs, Oldsmobile 98 , Oldsmobile Super 88 и Buick Roadmaster 1952 года . Oldsmobile называл новый карбюратор «Quadri-Jet» (оригинальное написание) ^[21], а Buick называл его «Airpower». ^[22]

Распространение туннель четыре-карбюратор, первый выпущенный Рочестере в 1965 модельный году , как « Quadrajet » ^{[ править ]} имеет гораздо большее распространениемежду размерами первичного и вторичного отверстий дроссельной заслонки. Первичные редукторы в таком карбюраторе довольно малы по сравнению с обычной практикой с четырьмя цилиндрами, в то время как вторичные редукторы довольно большие. Маленькие первичные передачи способствуют экономии топлива и управляемости на низких скоростях, в то время как большие вторичные передачи обеспечивают максимальную производительность, когда это необходимо. Чтобы регулировать поток воздуха через вторичные сопла Вентури, каждое из вторичных горловин имеет воздушный клапан вверху. Он имеет форму дроссельной заслонки и слегка подпружинен в закрытом положении. Воздушный клапан постепенно открывается в зависимости от оборотов двигателя и открытия дроссельной заслонки, постепенно позволяя большему количеству воздуха проходить через вторичную сторону карбюратора. Обычно воздушный клапан соединен с дозирующими стержнями, которые поднимаются при открытии воздушного клапана, тем самым регулируя вторичный поток топлива.

На одном двигателе могут быть установлены несколько карбюраторов, часто с прогрессивным соединением; два карбюратора с четырьмя цилиндрами (часто называемые «двойными квадроциклами») часто можно было увидеть на высокопроизводительных американских двигателях V8, а несколько карбюраторов с двумя цилиндрами теперь часто можно увидеть на очень мощных двигателях. Также использовалось большое количество небольших карбюраторов (см. Фото), хотя эта конфигурация может ограничивать максимальный поток воздуха через двигатель из-за отсутствия общей камеры статического давления; с отдельными впускными трактами не все цилиндры всасывают воздух одновременно при вращении коленчатого вала двигателя. ^[23]

Регулировка карбюратора [ править ]

Топливно-воздушная смесь слишком богатая, когда в ней имеется избыток топлива, и слишком бедная, когда его недостаточно. Смесь регулируется одним или несколькими игольчатыми клапанами автомобильного карбюратора или пилотным рычагом на самолетах с поршневым двигателем (поскольку смесь изменяется в зависимости от плотности воздуха и, следовательно, высоты). Вне зависимости от плотности воздуха на ( стехиометрический ) воздух бензин соотношения составляет 14,7: 1, что означает , что для каждой единицы массы бензина, 14,7 единиц массы воздуха требуется. Для других видов топлива существуют другие стехиометрические соотношения.

Способы проверки регулировки смеси карбюратора включают: измерение содержания окиси углерода , углеводорода и кислорода в выхлопных газах с помощью газоанализатора или непосредственное наблюдение за цветом пламени в камере сгорания через специальную стеклянную свечу зажигания, продаваемую под названием « Колортюн »; цвет пламени стехиометрического горения описывается как «синий Бунзена», переходящий в желтый, если смесь богатая, и беловато-голубой, если она слишком бедная. Другой метод, широко используемый в авиации, заключается в измерении температуры выхлопных газов , которая близка к максимальной для оптимально отрегулированной смеси и резко падает, когда смесь либо слишком богатая, либо слишком бедная.

Смесь также можно оценить, сняв и внимательно осмотрев свечи зажигания . Черные, сухие, покрытые сажей пробки указывают на слишком богатую смесь; белые или светло-серые пробки указывают на бедную смесь. На правильную смесь указывают пробки коричневато-серого / соломенного цвета.

На высокопроизводительных двухтактных двигателях о топливной смеси также можно судить по промывке поршней. Промывка поршня - это цвет и количество нагара на верхней части (куполе) поршня. У экономичных двигателей будет купол поршня, покрытый черным углеродом, а у богатых двигателей будет чистый купол поршня, который будет казаться новым и свободным от скоплений углерода. Часто это противоположно интуиции. Обычно идеальная смесь будет где-то посередине, с чистыми купольными областями возле переходных отверстий, но с небольшим количеством углерода в центре купола.

При настройке двухтактных двигателей важно, чтобы двигатель работал с такими оборотами и скоростью вращения дроссельной заслонки, на которых он будет работать чаще всего. Обычно это широко открытый дроссель или близкий к широко открытому. Более низкие обороты и холостой ход могут приводить к показаниям богатой / обедненной смеси и качаниям благодаря конструкции карбюраторов, которые хорошо работают при высокой воздушной скорости через трубку Вентури и жертвуют низкоскоростными характеристиками. ^[24]

При использовании нескольких карбюраторов механическое соединение их дросселей должно быть должным образом синхронизировано для обеспечения плавной работы двигателя и получения однородных топливно-воздушных смесей для каждого цилиндра.

Карбюраторы с обратной связью [ править ]

В 1980-х годах многие автомобили американского рынка использовали карбюраторы с «обратной связью», которые динамически регулировали топливно-воздушную смесь в ответ на сигналы от датчика кислорода в выхлопных газах, чтобы обеспечить стехиометрическое соотношение для обеспечения оптимальной работы каталитического нейтрализатора . Карбюраторы с обратной связью использовались в основном потому, что они были дешевле, чем системы впрыска топлива; они работали достаточно хорошо, чтобы соответствовать требованиям по выбросам 1980-х годов, и были основаны на существующих конструкциях карбюраторов. Часто карбюраторы с обратной связью использовались в версиях автомобилей с более низкой комплектацией (в то время как версии с более высокими техническими характеристиками были оснащены системой впрыска топлива). ^{[ необходима цитата ]}Однако их сложность по сравнению как с карбюраторами без обратной связи, так и с впрыском топлива делала их проблемными и трудными в обслуживании. ^{[ необходима цитата ]} В конечном итоге падение цен на оборудование и более жесткие стандарты выбросов привели к тому, что впрыск топлива вытеснил карбюраторы при производстве новых автомобилей.

Каталитические карбюраторы [ править ]

Каталитический карбюратор смешивает пары топлива с водой и воздухом в присутствии нагретых катализаторов, таких как никель или платина . Обычно об этом говорят как о продукте 1940-х годов, который позволил бы керосину приводить в действие бензиновый двигатель (требующий более легких углеводородов). Однако отчеты противоречивы; обычно они включены в описания «карбюраторов на 200 миль на галлон», предназначенных для использования на бензине. Кажется, есть некоторая путаница с некоторыми более старыми типами карбюраторов паров топлива (см. Испарители ниже). Также очень редко можно найти полезные ссылки на реальные устройства. Плохо цитируемые материалы по теме следует рассматривать с подозрением.

Карбюраторы постоянного вакуума [ править ]

Карбюраторы постоянного вакуума, также называемые карбюраторами с регулируемой дроссельной заслонкой и карбюраторами с постоянной скоростью, представляют собой карбюраторы, в которых трос дроссельной заслонки подсоединялся непосредственно к пластине троса дроссельной заслонки. Если тянуть за шнур, неочищенный бензин попадет в карбюратор, что приведет к выбросу большого количества углеводородов. ^[25]

Карбюратор с постоянной скоростью имеет регулируемое закрытие дроссельной заслонки в потоке всасываемого воздуха до того, как педаль акселератора задействует дроссельную заслонку. Это регулируемое закрытие регулируется давлением / вакуумом во впускном коллекторе. Эта дроссельная заслонка с регулируемым давлением обеспечивает относительно равномерное давление на впуске во всем диапазоне оборотов двигателя и нагрузок. Наиболее распространенной конструкцией карбюратора CV является, среди прочего, конструкция SU или Solex, в которой используется цилиндрический затвор, приводимый в действие диафрагмой. Цилиндр и диафрагма соединены вместе с дозирующей штангой для подачи топлива в прямом зависимости от воздушного потока. Для обеспечения более плавной работы и более равномерного давления на всасывании мембрана имеет вязкий демпфер. Эти карбюраторы обеспечивали очень хорошую управляемость и топливную экономичность.Они также широко регулируются для обеспечения максимальной производительности и эффективности. (См. Регулируемые карбюраторы Вентури выше)

К недостаткам карбюратора CV можно отнести то, что он ограничен одностворчатой ​​конструкцией с боковой тягой. Это ограничивало его использование в основном рядными двигателями, а также делало его непрактичным для двигателей большого объема. Дроссельная заслонка, необходимая для установки 2 или более карбюраторов CV на двигатель, сложна, и правильная регулировка имеет решающее значение для равномерного распределения воздуха / топлива. Это затрудняет обслуживание и настройку.

Испарители [ править ]

Двигатели внутреннего сгорания могут быть настроены для работы на многих видах топлива, включая бензин , керосин , испаряющееся масло для тракторов (TVO), растительное масло , дизельное топливо , биодизель , этанольное топливо (спирт) и другие. Многотопливные двигатели, такие как бензин-парафиновые двигатели , могут выиграть от начального испарения топлива, когда они работают на менее летучих видах топлива. Для этого во впускной системе размещается испаритель (или испаритель ). Испаритель использует тепло от выпускного коллектора дляиспарить топливо. Например, оригинальный трактор Fordson и различные последующие модели Fordson имели испарители. Когда компания Henry Ford & Son Inc. разработала оригинальный Fordson (1916 г.), испаритель использовался для работы с керосином. Когда TVO стали распространены в разных странах (включая Великобританию и Австралию) в 1940-х и 1950-х годах, стандартные испарители на моделях Fordson были одинаково полезны для TVO. Широкое распространение дизельных двигателей на тракторах сделало устаревшим использование тракторного испарительного масла.

См. Также [ править ]

• Список производителей карбюраторов
• Увлажнитель
• Эффект Вентури
• Эдельброк

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Общая информация

• Пакер, Эд (июль 1953 г.). «Знай свой карбюратор - что это такое и для чего он нужен» . Популярная механика . 100 (1): 181–184.
• Американское техническое общество. (1921). Автомобильная техника; Общий справочник . Чикаго: Американское техническое общество.
• Линд, WL (1920). Двигатель внутреннего сгорания; Их принципы и применение в автомобилях, самолетах и ​​морских целях . Бостон: Джинн.
• Хаттон, Франция (1908). Газовый двигатель. Трактат о двигателе внутреннего сгорания, использующем газ, бензин, керосин, спирт или другой углеводород в качестве источника энергии . Нью-Йорк: Вили.

Патенты

• Патент США 610040 - Карбюратор - Генри Форд
• Патент США 1204901 - Карбюратор Антуан Проспер Плаут
• Патент США 1750354 - Карбюратор - Чарльз Нельсон Пог
• Патент США 1 938 497 - Карбюратор - Чарльз Нельсон Пог
• Патент США 1997497 - Карбюратор - Чарльз Нельсон Пог
• Патент США 2026798 - Карбюратор - Чарльз Нельсон Пог
• Патент США 2214273 - Карбюратор - JR Fish
• Патент США 2,982,528 - Система парового топлива - Роберт С. Шелтон
• Патент США 4,177,779 - Система экономии топлива для двигателя внутреннего сгорания - Thomas HW
• Патент GB 11119 - Смесительная камера - Donát Bánki

Викискладе есть медиафайлы по теме карбюраторов .