Основные принципы работы карбюратора

Знакомство с мотором проходит обычно несколько стадий. Первая начинается сразу после его покупки. Бегло просмотрев инструкцию, в основном ту ее часть, в которой говорится, как завести мотор, мы подвешиваем его на транец лодки, подключаем шланг бензопровода (смесь бензина и масла 1:15 составлена со всей тщательностью), подкачиваем грушей бензин и с затаенной надеждой дергаем пусковой шнур. Мотор, как правило, никак на это не реагирует. Дергаем второй, третий раз — тот же результат. Возможны варианты — мотор после энной попытки неожиданно начинает работать, окутывая нас клубами сизого дыма. Крутим ручку газа, пытаемся сбросить обороты, но это почему-то сразу не удается. Потом мотор глохнет, а дальше все начинается снова: дергаем шнур раз, второй, третий...

Убедившись в тщетности попыток добиться успеха, так сказать, с ходу, мы вновь раскрываем инструкцию и пытаемся уяснить, в чем дело. Это вторая стадия. Она самая опасная, потому что нередко заканчивается тем, что окончательно разрегулированный мотор приходится нести в ремонтную мастерскую.

Потом будет еще много стадий, прежде чем мотор окончательно покорится своему владельцу и из малопонятного и опасного соседа превратится в надежного спутника и товарища. Однако количество а содержание этих последних стадий во многом определяется тем, как пройдены первые две.

Первое знакомство с мотором, первые навыки в обращении с ним, первый опыт регулировки его систем и устройств — таково содержание статей, которые будут публиковаться в разделе «Что надо знать о моторе», открывающемся в этом номере. Раздел ведет мастер спорта Олег Гаврилов.

---

Прежде чем воспламениться в цилиндре двигателя, бензин должен быть предварительно превращен в горючую смесь — распылен на мелкие частицы и смешан в соответствующей пропорции с воздухом.

Устройство, в котором происходит образование горючей смеси, называется карбюратором. От работы карбюратора зависит многое, начиная от безотказного пуска и кончая экономичностью и долговечностью мотора.

Ознакомимся с основными принципами работы карбюратора на примере довольно простой конструкции, которая устанавливается на подвесном моторе «Вихрь». Развернутая схема устройства приведена на цветной вклейке.


Бензин из топливного бака подается в поплавковую камеру 3 (см. картинку), где поплавок с помощью игольчатого клапана 2 поддерживает постоянный уровень топлива. Далее бензин поступает в распылитель 5, установленный в диффузоре 4, через который в смесительную камеру карбюратора проходит воздух. Уровень топлива в распылителе сначала такой же, как и в поплавковой камере; бензин немного не доходит до конца трубки.

При работе двигателя воздух засасывается поршнем в цилиндр через диффузор, где за счет сужения потока увеличивается его скорость и, следовательно, падает давление — создается разрежение.

Под действием разрежения из распылителя 5 будет фонтанировать топливо, поступающее из поплавковой камеры через калиброванное отверстие — главный жиклер 6. Чем больше разрежение, тем больше поступление топлива из жиклера.

По выходе из распылителя струя топлива попадает в воздушный поток, протекающий с большой скоростью, в котором капли бензина дробятся и частично испаряются. В смесительной камере карбюратора (сразу за диффузором) происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом — образуется горючая смесь.

Топливный жиклер подбирается так, чтобы бензин и воздух смешивались в строго определенном соотношении. Количество воздуха, проходящего через диффузор, регулируется дроссельной заслонкой 11, которая в конечном счете определяет количество горючей смеси, поступающей в цилиндр двигателя. Дроссельная заслонка является основным регулирующим органом карбюратора.

Рассмотренная система обеспечивает двигателю требуемый экономичный состав горючей смеси только на режимах средних нагрузок, она является составной частью любого карбюратора и получила название главной дозирующей системы.


Но очень часто двигатель работает на режимах, требующих иного состава бензо-воздушной смеси, чем тот, который может подготовить главная система. Так, на режимах полной мощности требуется более «обогащенная» смесь, т. е. в ней должно содержаться повышенное количество бензина. Богатая смесь требуется и на режимах пуска и холостого хода, на режимах разгона. Для обеспечения нормальной работы двигателя на всех режимах в карбюраторе имеется ряд дополнительных систем.

Система холостого хода, которой оборудуются все карбюраторы, работает, когда дроссельная заслонка прикрыта почти полностью, а скоростной поток в диффузоре практически отсутствует. Поэтому распылители системы холостого хода выводятся не в диффузор, как у главной системы, а за кромку дроссельной заслонки, где на этом режиме разрежения очень высоки.

В рассматриваемом карбюраторе «Вихря» система холостого хода состоит из топливного 7 и воздушного 8 жиклеров холостого хода, так что в каналах системы образуется обогащенная бензино-воздушная эмульсия. Через отверстия 10 и 12 при прикрытой дроссельной заслонке эмульсия засасывается в карбюратор. Состав смеси, определяющий минимально устойчивые обороты, на этом режиме регулируется специальным винтом 12, а количество оборотов фиксируется упорным винтом 19, в который обычно упирается рычаг привода дроссельной заслонки.

Для запуска двигателя при низкой температуре воздуха требуется еще более обогащенная рабочая смесь. В карбюраторе «Вихря» эта смесь готовится в отдельной системе, состоящей из топливного жиклера 13, отверстия забора воздуха 14 и клапана 15. В каналах системы образуется эмульсия, которая при открывании клапана 13 и закрытой дроссельной заслонке всасывается в цилиндры двигателя.

В других карбюраторах для этого используется дополнительная воздушная заслонка, расположенная в воздушном патрубке. При запуске эта заслонка прикрывается, в районе распылителя главней системы образуется разрежение, под действием которого топливо интенсивно фонтанирует, и во всасывающую трубу двигателя поступает большее количество смеси.


Карбюраторы автомобильных двигателей, устанавливаемых на катерах, имеют еще ряд дополнительных устройств и систем, обеспечивающих другие режимы работы двигателя.

Система экономайзера работает только на режимах полной мощности, когда дроссельная заслонка полностью открыта, и служит для обогащения смеси в главной системе при переходе на режим полной нагрузки. Особенно широко этот режим используется в двигателях спортивных судов, в обычных условиях он нецелесообразен из-за повышенного расхода бензина и перегрузки деталей двигателя.

Экономайзерные устройства обычно представляют собой клапан в топливной системе, который открывается принудительно в момент, когда дроссельная заслонка открыта почти полностью. Через жиклер экономайзера в поток смеси поступает дополнительное количество топлива, и смесь обогащается.

Ускорительные насосы служат для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки в режиме ускорения. Они позволяют получить при экономичной регулировке карбюратора хорошую приемистость двигателя. У нас широко распространены поршневые ускорительные насосы, механический привод которых объединяется с приводом экономайзера. Ускорительный насос может быть применен и для обогащения горючей смеси при пуске холодного двигателя. В отличие от экономайзера, который обогащает смесь в течение всего времени работы двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой, ускорительный насос работает только очень короткий промежуток времени при резком открытии заслонки.

В различных конструкциях, в зависимости от назначения, может отсутствовать та или иная вспомогательная система. Например, у большинства карбюраторов мотоциклетных и стационарных двигателей отсутствует ускорительный насос, а некоторые карбюраторы не имеют экономайзерного устройства.

Конструктивно карбюраторы выполняются по-разному. Бывают горизонтальные карбюраторы, когда ось воздушного потока расположена горизонтально — к этому типу относятся большинство мотоциклетных карбюраторов, а также карбюраторы подвесных лодочных моторов и стационарных двигателей; вертикальные карбюраторы, которые в свою очередь бывают с восходящим и падающим потоками смеси. Последние имеют ряд существенных преимуществ: обеспечивают лучшее наполнение цилиндров двигателя горючей смесью, более равномерное распределение смеси по цилиндрам и более удобно размещаются на двигателе, облегчая монтаж и обслуживание. Такие карбюраторы получили сейчас наибольшее распространение на автомобильных двигателях.


Описания схем и конкретных конструкций карбюраторов приводятся в инструкциях по обслуживанию двигателей, где обязательно есть раздел, посвященный топливной аппаратуре. Дополнительные сведения можно прочитать, например, в книге В. И. Грибанова и В. А. Орлова «Карбюраторы двигателей внутреннего сгорания».

Корпуса карбюраторов делают, как правило, из цинковых и алюминиевых сплавов методом литья под давлением. В процессе эксплуатации под действием изменений температуры материалы отливок подвергаются некоторой деформации и усадке. В результате этого, а также вследствие вибраций двигателя, с течением времени ослабляются резьбовые соединения отдельных узлов и деталей карбюратора, поэтому при подготовке двигателя к сезону, а также перед дальней дорогой необходимо произвести подтяжку всех винтов и креплений.

В работе карбюратора важную роль играют поплавковые механизмы, которые поддерживают постоянный уровень топлива в поплавковой камере. Если уровень слишком высок, то через распылитель будет поступать излишнее количество топлива, а карбюратор будет очень чувствителен к качке и вибрациям. В результате двигатель может заглохнуть из-за сильного переобогащения горючей смеси, существенно увеличится расход топлива.

Если же уровень топлива понижен, то происходит обеднение горючей смеси, что приводит к значительным перегревам двигателя. Кроме того, при сильной качке топливо будет поступать к жиклерам с перерывами, в работе двигателя возникнут перебои и он может заглохнуть.

Форма и конструкция поплавка выбирается с таким расчетом, чтобы при минимальных габаритах получить достаточную подъемную силу, обеспечивающую запирание игольчатого топливного клапана. -В основном поплавки штампуют из латунной фольги. Применяются также пробка, пенопласт и пластмасса. Пробковые и пенопластовые поплавки покрывают равномерным слоем бензостойкого лака, предохраняющего материал от воздействия бензина и разбухания. При выходе из строя латунного поплавка его запаивают припоем с помощью обычного паяльника.


При нарушении герметичности поплавкового клапана его необходимо заменить, так как ремонт клапана или седла изменяет их геометрические размеры и нарушает взаимодействие клапана и поплавка. В последнее время получили распространение топливные клапаны с эластичными запорными элементами — они надежны в работе и в несколько раз долговечнее металлических. При любом ремонте поплавкового механизма, а также при подготовке к сезону рекомендуется производить проверку уровня топлива в поплавковой камере и проверить на герметичность клапан.

Жиклеры, применяемые в карбюраторах, обычно унифицированы по размерам, различие между ними состоит лишь в сечении калиброванной части, т. е. в их пропускной способности, которая определяется на специальном приборе и в строго определенных условиях. Полученная таким образом величина пропускной способности (диаметр) кернится на наружной поверхности жиклера.

В связи с непрерывным ростом мощностей двигателей все большее распространение получают многокамерные карбюраторы. Это относится в первую очередь к автомобильным двигателям, которые конвертируются в судовые установки для катеров. Установка таких карбюраторов вместо однокамерных позволяет получить от двигателя дополнительно до 10% прироста мощности. Например, на двигателе «Москвич-407» удалось получить около 52 лошадиных сил вместо 45.

Что представляет собой многокамерный карбюратор? Это фактически несколько (два или четыре) однокамерных карбюраторов, имеющих общую поплавковую камеру, ускорительный насос, экономайзер, систему холостого хода и пусковое устройство.

Многокамерными являются карбюраторы двигателей «ЗИЛ-130» (КВ8А), «ГАЗ-13» (К114), «Москвич-408» (К-126) и т. п. Стоит такой карбюратор дешевле нескольких однокамерных.

В связи с насосными потерями повышение мощности двигателя требует увеличения проходного сечения диффузоров и смесительных камер. В то же время для лучшей приемистости и экономичности на средних и переходных режимах необходимы высокие скорости у распылителя, а получить их можно, только уменьшив проходное сечение диффузоров.

Эти две, казалось бы, взаимоисключающие задачи конструкторы решили, использовав многокамерный карбюратор с последовательным открытием дроссельных заслонок. В нем площадь проходного сечения обеих камер гораздо больше, чем в однокамерном карбюраторе.

В таком карбюраторе на средних и переходных нагрузках работает одна камера (основная или первичная), а при переходе на режимы, близкие к полной мощности, в работу вступает и вторая камера (дополнительная или вторичная). Таким образом обеспечивается высокая экономичность двигателя и высокая максимальная мощность.

Сечения жиклеров, диффузоров, а также диаметры распылителя и смесительной камеры подбираются отдельно Для каждого двигателя — в зависимости от его литража, максимальной мощности и крутящего момента, а также числа оборотов, соответствующего этой мощности и моменту. От тщательности этой регулировки зависят мощностные и экономические характеристики каждого двигателя; регулировка производится на специальном оборудовании на карбюраторных заводах.