В основе принципа действия любого карбюратора лежит пульверизационный эффект диффузора. Диффузор - это не просто труба особой формы. Он работает следующим образом. Если воздух протекает по обыкновенной трубе с параллельными стенками, то очевидно. что его давление и скорость остаются постоянными на протяжении ее длины. Если где-нибудь в трубе сделать сужение, характеристики течения воздуха изменится: в минимальном сечении трубы скорость воздушного потока возрастет, а давление при этом упадет. Таким образом, в минимальном сечении трубы образуется небольшое разрежение. Как раз это и есть диффузор - труба с сужением. Для улучшения течения газа сужение выполняется существенно большим по отношению к максимальному сечению, а после сужения сечение постепенно увеличивается.
Поплавковый механизм[]
Для обеспечения бесперебойной работы карбюратору необходима постоянная подача топлива, поддерживаемого на постоянном уровне в резервуаре. Эту функцию исполняет поплавковый механизм, расположенный в поплавковой камере ниже отверстия главного жиклера.
Если вы хотите понять принцип действия поплавкового регулятора уровня, пойдите в туалет и снимите крышку со сливного бачка. Внутри вы обнаружите поплавок, рычаг, соединяющий его с клапаном, и бак, заполненный водой. Откройте слив воды, и уровень воды упадет, а вместе с ним опустится поплавок, За счет этого откроется клапан, и бак начнет заполняться водой до тех пор, пока поднимающийся поплавок снова не закроет клапан. Поплавковый механизм карбюратора выполняет туже самую функцию, поддерживая постоянный уровень топлива.
Дроссель[]
Для того, чтобы управлять частотой вращения двигателя, необходимо какое либо устройство для ограничения количества поступающей в двигатель топливовоздушной смеси. В роли такого устройства может выступать круглая пластина, закрепленная в диффузоре на подвижной оси. Если пластину повернуть так, что она перекроет диффузор, воздушный поток остановится, а с ним и двигатель.
Если повернуть ось, то пластина (если она находится в соответствующем угловом положении) допускает прохождение воздуха и образует небольшое сужение. Такое устройство называется дроссельной заслонкой мотылькового типа и используется на карбюраторах с постоянным сечением диффузора.
Другой способ ограничения количества поступающего воздуха заключается в применении подвижной дроссельной заслонки (или дросселя), расположенной в вертикальной расточке диффузора. Дроссель может перемещаться по расточке вверх и вниз, эффективно изменяя сечение диффузора так, что поток воздуха через карбюратор частично или полностью перекрывается. Таким образом, изменяется пропускная способность карбюратора. Такое устройство называется дроссельным золотником и применяется на карбюраторах шиберного типа (параграф 4). Комбинация двух вышеописанных устройств используется на карбюраторах постоянного разрежения (параграф 5). Карбюраторы как шиберного типа, так и постоянного разрежения относят к карбюраторам с переменным сечением.
Управление дроссельной заслонкой обеспечивается при помощи троса, который связывает дроссельную заслонку или золотник с ручкой газа, расположенной на руле. Возвратная пружина установлена для автоматического закрытия дроссельной заслонки при отпускании ручки газа.
Пусковое устройство (для запуска холодного двигателя)("подсос")[]
Для обеспечения успешного сгорания топливо в поступающей смеси должно быть полностью в испаренном виде. При холодном двигателе топливо конденсируется на его холодных металлических элементах, и, следовательно, оно больше не испаряется, в результате чего двигатель очень трудно запустить.
Чтобы компенсировать это приходится делать поступающую смесь значительно более богатой, чем при нормальной работе. Этого можно достичь тремя способами. Во-первых, вручную нажимая на утопитель поплавка для увеличения количества топлива в поплавковой камере; во-вторых, перекрывая ("дросселируя") диффузор, и в-третьих, подавая больше топлива через отдельную пусковую систему ("обогатитель"). Обычно все системы называются "подсосом", но, строго говоря, под это определение попадает только вторая система, которая работает за счет перекрытия диффузора.
После запуска двигателя он начинает прогреваться и, в конечном счете, необходимо будет выключить пусковое устройство, чтобы предотвратить переизбыток топлива в смеси, поступающей в двигатель.
Утопитель поплавка[]
Подпружиненный стержень находится в прямом контакте с поплавком. Когда рукой нажимают на стержень, количество топлива, поступающего в поплавковую камеру, возрастает, и уровень топлива повышается. Это означает, что разрежение, которое требуется для подачи нормального количества топлива, снижается. Однако создаваемое в диффузоре разрежение остается постоянным, поэтому количество топлива, поступающего в него, возрастает, следовательно, смесь обогащается. Утопитель поплавка - довольна упрощенный способ обогащения смеси, и хотя он раньше широко применялся на мотоциклах, в настоящее время чаше всего он встречается на двигателях газонокосилок.
Заслонка[]
Воздушная заслонка на входе диффузора используется для уменьшения поступающего в него воздуха. При прокручивании вала двигателя давление в диффузоре значительно понижается, благодаря этому увеличивается количество топлива в поступающей смеси.
Пусковое устройство[]
Современное пусковое устройство
Принцип действия этой системы аналогичен тому, по которому работает заслонка, но в данном случае для обогащения смеси используется отдельная система карбюратора. Рычаг или кнопка чаще всего при помощи троса, но иногда и непосредственно связаны с плунжером, включающим и отключающим пусковое устройство. При открытом пусковом устройстве и прокручивании вала двигателя (с прикрытой дроссельной заслонкой) воздух поступает в канал, минующий диффузор карбюратора, и смешивается с топливом, подающимся через жиклер пускового устройства из поплавковой камеры. Затем топливовоздушная смесь подается в двигатель через канал карбюратора, расположенный за диффузором и дроссельной заслонкой.
Плунжер связан с осью дроссельной заслонки (хотя на некоторых карбюраторах он может быть связан с ограничителем дроссельной заслонки); это означает, что при включении пускового устройства дроссельная заслонка также немного приоткрывается. Главным образом, это связано с тем, что двигатель плохо работает при обогащенных смесях на холостом ходу, если не поднять частоту вращения до 2000 - 3000 об/мин. Кроме того, это способствует улучшению циркуляции смазочного масла. На ранних и упрощенных вариантах системы непосредственная связь с дроссельной заслонкой отсутствует, и при включенном пусковом устройстве на работающем двигателе ее функцию приходится выполнять вручную.
Автоматический обогатитель[]
Хотя для работы карбюратора автоматический обогатитель не столь существенен, он все больше становится отличительной чертой мопедов и скутеров.
Самое простое устройство, применяемое на некоторых мопедных карбюраторах, представляет собой небольшой кулачок, который отключает пусковое устройство при определенной степени открытия дроссельной заслонки.
На более сложных моделях установлен обогатитель с термочувствительным элементом, но он срабатывает не от температуры двигателя, а от температуры самого пускового устройства, которое снабжено электрическим нагревательным элементом. При холодном пусковом устройстве оно остается открытым, тем самым обогащая смесь. После запуска двигателя к нагревательному элементу пускового устройства начинает поступать ток. Данное устройство может быть оснащено биметаллической пластиной, изгибающейся при нагреве, или камерой, заполненной парафином, расширяющимся при нагреве: они, в свою очередь, воздействуют на плунжер, постепенно закрывая пусковое устройство по мере прогрева двигателя и самого пускового устройства
Система холостого хода[]
Резреэ карбюраторе шиберного типа, демонстрирующий работу системы холостого хода
Для работы карбюратора в широком диапазоне частот вращения двигателя одной только главной системы, в которой используется жиклер постоянного размера, будет недостаточно.
При очень низких скоростях вращения разрежения в диффузоре для подачи необходимого количества топлива через жиклер недостаточно; двигатель будет работать с перебоями и в итоге заглохнет. Для того, чтобы компенсировать это, в конструкцию карбюратора включена отдельная система для работы двигателя с низкими частотами вращения (от полного закрытия до 1/8 открытия дроссельной заслонки). Эта система носит название системы холостого хода.
Во многом аналогичным пусковому устройству образом, описанным выше, воздух поступает в обводной канал, минуя диффузор, и перемешивается с топливом, поступающим из поплавковой камеры через жиклер холостого хода. Затем топпивовоздушная смесь поступает в двигатель по каналу карбюратора, расположенному за диффузором и дроссельной заслонкой. Поскольку даже при закрытой дроссельной заслонке всегда существует небольшая щель между дросселем и диффузором, то присутствует небольшой пульверизационный эффект, использующийся для подачи получаемой смеси в двигатель. По мере открытия дроссельной заслонки этот эффект исчезает, и начинают функционировать другие системы.
Срез дросселя(карбюраторы шиберного типа)[]
Если нижнюю часть дросселя сделать плоской, то в промежутке между функционированием системы холостого хода и главной системы существовал бы "провал". Для предотвращения этого сторона дросселя, обращенная к воздушному фильтру. обрабатывается под углом, усиливающим пульверизационный эффект между ним и диффузором при частичных (от 1/8 до 1/4) открытиях дросселя,
Переходная система холостого хода (карбюраторы постоянного разрежения и с постоянным сечением диффузора)[]
Система переходных отверстий холостого хода керборетора постоянного резрежения
Эта система выполняет те же функции, что и срез на дросселе шиберного карбюратора. В данном случае она дозирует количество топлива от режимов холостого хода до малого открытия дроссельной заслонки. В системе холостого хода есть два дополнительных выходных канала, которые называются переходными, и расположены таким образом, что при закрытии дроссельной заслонки они оказываются перед ее гранью. При небольшой степени открытия дроссельной заслонки ее край по очереди проходит каждый канал, допуская тем самым прохождение воздушного потока, подхватывающего истекающее топливо.
Дозирующая (конусная) игла (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа)[]
Дозирующая игла
Для обеспечения переменного состава топливовоздушной смеси при открытии дроссельной заслонки от 1/4 до 3/4 в нижней части дроссельного золотника устанавливается конусная игла, которая вдвигается в калиброванное отверстие распылителя внизу диффузора карбюратора. Иногда распылитель размещается заподлицо с диффузором, хотя чаше всего он слегка выступает. Причина, по которой он выполняется выступающим, состоит в том, чтобы создать местный источник завихрений, способствующий рассеиванию и дроблению топлива в воздухе. Главный жиклер, установленный в корпусе распылителя, подобран так, чтобы размер его отверстия соответствовал полному открытию дросселя. При открытии дросселя в пределах от 1 /4 до 3/4, пока игла находится в распылителе, кольцевой зазор между иглой и стенкой распылителя значительно меньше, чем размер отверстия главного жиклера, и, следовательно, функцию управления расходом топлива осуществляют игла и распылитель. По мере того, как дроссельная заслонка открывается, и поднимается игла, кольцевой зазор увеличивается за счет ее конусности, и распылитель пропускает большее количество топлива, таким образом подстраиваясь под увеличение нагрузки.
Главная система[]
Карбюратор шиберного типа
Карбюратор постоянного разрежения
На карбюраторах постоянного разрежения и шиберного типа, при открытии дросселя приблизительно от 3/4 до полного открытия кольцевой зазор между иглой и распылителем превышает размер отверстия главного жиклера, и функции управления переходят к главному жиклеру. Ряд карбюраторов, где это оправдано, оснащается двухконтурной главной системой, состоящей из первичной и вторичной главной системы. Первичная главная система задействована с момента подъема золотника или поршня, в то время как управление вторичной главной системой осуществляется при помощи иглы, двигающейся в распылитель, так же, как в главной системе обыкновенного карбюратора. Карбюраторы с постоянным сечением диффузора из-за отсутствия дозирующей иглы часто оснащаются главными системами, число которых насчитывает от двух и более. Существует только несколько карбюраторов постоянного разрежения с двумя главными системами. Иногда дополнительную главную систему получают за счет использования так называемого "эконостата".
Эмульсионная трубка[]
Эмульсионная трубка
На многих (но не но всех) карбюраторах, если тщательно обследовать распылитель, можно увидеть, что в стенке распылителя имеется множество маленьких отверстий. Также можно обратить внимание, что между стенкой распылителя и каналом, в котором он размещается, существует свободное пространство. Эту часть распылителя называют эмульсионной трубкой. Небольшой воздушный канал, называемый основным воздушным каналом, расположенный на входе в диффузор карбюратора, направляет небольшое количество воздуха, дозируемого воздушным жиклером, в камеру, образованную зазором между распылителем и корпусом карбюратора. Маленькие отверстия способствуют предварительному перемешиванию (или эмульсированию) топлива и воздуха, таким образом, повышая эффективность перемешивания и испарения топлива. Во многих случаях такие системы включают в себя систему холостого хода.
Ускорительный насос (карбюраторы с постоянным сечением диффузора и карбюраторы шиберного типа)[]
Ускорительный насос
Применение ускорительного насоса решает характерную проблему внезапного обеднения смеси при резком открытии дроссельной заслонки. В заданный момент насос обогащает смесь необходимым количеством топлива, которое определяется степенью открытия дроссельной заслонки. На некоторых карбюраторах привод насоса осуществляется при помощи рычага, перемещающегося по дроссельному золотнику, а в других конструкциях на тягу воздействует кулачок, закрепленный на оси дроссельной заслонки. В обоих случаях далее рычаг или тяга воздействуют на диафрагменный насос, который впрыскивает или распыляет отмеренное количество топлива в диффузор.
Отсечной воздушный клапан (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа)[]
Многие карбюраторы оснащаются отсечными воздушными клапанами, предотвращающими "последующие вспышки" - взрывы в выпускной системе, иногда происходящие при торможении двигателем после закрытия дроссельной заслонки. Это происходит из-за обеднения смеси при закрытии дроссельной заслонки.
Система подогрева карбюратора (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа)[]
Многие карбюраторы оснащаются нагревательным устройством, предотвращающим "обледенение" карбюратора. Обледенение может происходить в условиях высокой влажности и низких температур воздуха (около 4-5 С°). Оно вызвано эффектом охлаждения при испарении топлива находящейся в воздухе воды. Это может привести к образованию в диффузоре карбюратора льда, который способен перекрыть выходные отверстия холостого хода, вызывая остановку или перебои в работе двигателя, а также заклинить дроссельную заслонку на карбюраторах постоянного резрежения.
Нефтеперерабатывающие компании добавляют в бензин присадки против обледенения, но их не всегда бывает достаточно для его предотвращения. Для гарантированного предотвращения этого эффекта некоторые изготовители снабжают карбюраторы системой подогрева, как в виде небольших электронагревательных элементов в каждом карбюраторе, так и за счет циркуляции охлаждающей жидкости двигателя вокруг карбюратора.
Датчик положения дроссельной заслонки (карбюраторы постоянного разрежения и шиберного типа)[]
Современные мотоциклы оснащаются датчиком положения дроссельной заслонки (TPS). Они не влияют на процессы дозирования топлива, а используются для предоставления информации о положении и перемещении(т.е. открытии или закрытии] дроссельной заслонки и скорости этого перемещения (насколько быстро открывается дроссельная заслонка) блоку управления бесконтактной системой зажигания для оптимизации угла опережения зажигания.