Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания широко использовался с начала XX века на автомобилях, самолетах и другой технике. Начиная с 60-х гг. прошлого столетия началось плавное внедрение механических, а затем электронных систем впрыска. В результате карбюраторные моторы утратили свои позиции, по состоянию на 2023 г. используются в основном на садовой технике и мотороллерах с небольшим объемом цилиндра.
Что такое карбюраторный двигатель
Карбюраторный двигатель работает на топливе, состоящем из легких фракций нефти (бензине или керосине, который использовался в качестве горючего на тракторах вплоть до начала 40-х гг.). Назначением карбюратора является приготовление топливовоздушной смеси, которая затем подается в цилиндры.
Разновидности карбюраторов:
- барботажные, забирающие пары топлива с воздухом непосредственно из бака;
- фитильные, использовавшиеся на заре развития двигателей внутреннего сгорания;
- мембранно-игольчатые, применяемые в моторах с малым рабочим объемом;
- поплавковые, широко использовавшиеся на автомобилях;
- высокого давления, предназначенные для оснащения авиационных моторов.
Общее устройство
На карбюраторных двигателях чаще всего встречается карбюратор поплавкового типа. Корпус разъемного типа выполняется из легкого сплава и проходит несколько циклов механической обработки. Общая схема карбюраторов поплавкового типа для ДВС унифицирована, но приборы отличаются наличием дополнительных устройств или количеством рабочих камер.
Нижняя часть корпуса имеет фланец, который крепится к впускному коллектору карбюраторного двигателя на шпильках или болтах. Верхняя часть кожуха устанавливается на основании на винтах. Внутри карбюратора имеется воздушный канал с диффузором, поплавковая камера и система жиклеров и распылителей для подачи бензина в зону приготовления топливовоздушной смеси.
В конструкции предусматривается дроссельная заслонка, связанная с педалью акселератора. Заслонка позволяет изменять проходное сечение на впуске и количество подаваемого в цилиндры воздуха.
Для пуска холодного карбюраторного двигателя предусматривается дополнительная воздушная заслонка, обогащающая смесь. Привод заслонки ручной или автоматический от спиральной биметаллической пружины. По мере прогрева антифриза, который подается в корпус привода, заслонка закрывается.
Конструктивно карбюраторный двигатель не отличается от моторов с системой распределенного впрыска. Коленчатый и распределительный валы установлены на подшипниках скольжения.
Для снижения износа имеется система смазки, масло подается под давлением насосом, но часть деталей смазывается разбрызгиванием. Для воспламенения рабочей смеси используются свечи, система зажигания карбюраторного двигателя оснащена распределителем импульсов.
Принцип работы
При вращении коленчатого вала четырехтактного карбюраторного двигателя начинается движение поршней в цилиндрах, создающее разряжение. Атмосферный воздух проходит через фильтр и попадает во впускной патрубок карбюратора.
Бензин подается механическим насосом в поплавковую камеру, которая через калиброванный жиклер соединена с распылителем в воздушном канале. Поплавок соединен со штоком клапана, перекрывающего подачу бензина и регулирующего уровень в камере и распылителе по принципу сообщающихся сосудов.
Топливо поступает через жиклер в распылитель, вокруг которого установлен кольцевой диффузор, уменьшающий проходное сечение. Подача бензина описывается законом Бернулли и зависит от разряжения в диффузоре (он же трубка Вентури), его размера и сечения жиклера.
Образование рабочей смеси происходит за счет дробления струи жидкого топлива и частичного испарения в потоке воздуха. В эмульсионных карбюраторах используются дополнительные воздушные жиклеры, обеспечивающие повышение качества распыла бензина.
Затем топливовоздушная смесь подается через клапаны впуска в цилиндры карбюраторного двигателя и поджигается искрой. После расширения отработавшие газы вытесняются в атмосферу.
Принцип действия двухтактного мотора отличается от четырехтактного, рабочая смесь попадает в картер и содержит распыленное масло для смазки кривошипно-шатунного механизма. При движении поршня вниз смесь сжимается и попадает в цилиндр через продувочные окна, вытесняя отработавшие газы.
В середине 30-х гг. прошлого века компанией Bendix-Stromberg был разработан карбюратор высокого давления, предназначенный для использования в авиации. В конструкции отсутствовала поплавковая камера, бензин нагнетался электрическим или механическим насосом.
Изменение подачи топлива осуществлялось клапаном и диафрагмами с пружинами обратного хода с учетом напора потока воздуха и разряжения во впуске. В результате карбюраторный двигатель мог работать в любом пространственном положении (поплавковые модели перекрывали подачу бензина при отрицательных нагрузках или перевернутом полете).
Технические характеристики
Атмосферные карбюраторные двигатели достигают максимальной мощности при частоте вращения коленчатого вала от 4000 об/мин. Пик крутящего момента приходится на 2500-4000 об/мин (в зависимости от модификации). Установка механического нагнетателя или турбины позволяет сместить максимум момента в зону низких оборотов.
Расход топлива зависит от частоты вращения коленчатого вала, включенной передачи и условий движения. Ниже показан график экономичности для ВАЗ-2009 с 5-ступенчатой механической коробкой передач.
Минимальный расход достигается при использовании повышающей ступени и при скорости движения 70-80 км/ч. Затем возрастает аэродинамическое сопротивление и число оборотов, что приводит к падению экономичности карбюраторного (да и любого другого) двигателя.
Преимущества и недостатки
Преимущества карбюраторного двигателя:
Системы питания карбюраторного двигателя не обеспечивают снижение токсичности выхлопных газов. В 80-х гг. прошлого века на машинах с карбюратором встречались каталитические нейтрализаторы без обратной связи, не отличавшиеся эффективностью работы. Существовали моторы с дополнительным блоком управления, который подавал дополнительный воздух через клапан (например, на ПАЗ-3205 с карбюраторным V-образным двигателем ЗМЗ-525420).
Обслуживание карбюраторного двигателя
Система питания карбюраторного двигателя нуждается в периодическом обслуживании. Частицы грязи могут попасть в поплавковую камеру и забить жиклеры, на стенках диффузора и распылителе образуется нагар (проблема нарастает по мере износа двигателя и появления масла в картерных газах).
Иногда от вибраций ослабевает затяжка винтов качества и количества на карбюраторе, что приводит к нестабильной работе силового агрегата, росту расхода топлива или затрудненному запуску.
Настройка и регулировка карбюраторного ДВС
Основные этапы настройки системы питания карбюраторного двигателя:
- Выставить токсичность при помощи отдельного винта, от положения которого зависит работа карбюраторного двигателя в переходных режимах. Винт регулируется на заводе и фиксируется заглушкой, на некоторых моделях располагается под заслонкой вторичной камеры.
- Отрегулировать качество смеси, подаваемой в цилиндры в переходном режиме и на холостых оборотах. Вращение винтов качества и токсичности изменяет степень компенсации в главной дозирующей системе.
- Выставить обороты холостого хода вращением винта количества, параметр практически не влияет на работу системы питания.
Для точной регулировки карбюраторов используется простейший стенд. В ролике показан процесс проверки проходного сечения жиклеров по объему проходящей жидкости.
В видео продемонстрирована настройка карбюратора Stromberg 175CD от автомобиля Mercedes Benz.
Управление силовым агрегатом карбюраторного типа
Для запуска холодного карбюраторного двигателя необходимо:
- Открыть капот и подкачать бензин вручную (процедура необходима после долгой стоянки машины).
- Сесть за руль и вытянуть рукоятку управления воздушной заслонкой («подсосом») либо до упора нажать и отпустить педаль газа (на автомобилях с автоматическим управлением пуском).
- Выжать педаль сцепления на машинах с механической коробкой передач, а затем прокрутить коленчатый вал стартером. Если карбюраторный двигатель не запустился после 10-15 секунд работы стартера, то следует выждать 30-40 секунд, а затем повторить попытку.
- После запуска мотора прикрыть заслонку для снижения частоты вращения, на машинах с автоматическим пусковым устройством заслонка закроется по мере прогрева антифриза.
Управление автомобилем с карбюраторным двигателем не имеет принципиальных отличий. Для увеличения или снижения оборотов используется педаль газа, имеющая механическую связь с дроссельными заслонками.
На некоторых машинах может устанавливаться ручка ручного газа (например, на самосвалах для поддержания требуемой производительности масляного насоса при разгрузке).
Воздушная пусковая заслонка на большинстве карбюраторных двигателей имеет диафрагму для корректировки положения. После запуска холодного мотора за счет разряжения диафрагма частично открывает заслонку, предотвращая чрезмерное обогащение смеси и остановку двигателя. На ранних моделях карбюраторов для компенсации состава смеси использовалась дроссельная заслонка, которая немного приоткрывалась при вытягивании ручки «подсоса».
Способы ремонта карбюраторного мотора
Загрязнившийся карбюратор необходимо снять с автомобиля для разборки и тщательной промывки с последующей выбраковкой деталей.
Пытаться очистить систему питания карбюраторного двигателя на месте с использованием аэрозолей или других средств не следует. Можно только отделить внешние загрязнения при помощи ветоши или зубной щетки, смоченной бензином или растворителем.
Полная разборка и промывка
Алгоритм разборки и очистки карбюратора на примере 1,5-литрового двигателя ВАЗ-21093:
- Демонтировать воздушный фильтр, снять карбюратор с впускного коллектора. Также необходимо отсоединить трубку подачи топлива и провод с клапана ЭПХХ, снять тяги от педали газа и рукоятки управления воздушной заслонкой.
- Уложить прибор на верстак, предварительно постелив впитывающую ткань (в поплавковой камере будет бензин).
- Отвернуть винты крепления верхней части корпуса, и аккуратно разъединить половины.
- При необходимости выбить ось с помощью стального стержня для снятия поплавка.
- Проверить регулировку уровня топлива, промыть жиклеры и трубки, а также убедиться в герметичности клапана игольчатого типа, расположенного в линии подачи бензина. Для обслуживания полностью разобрать верхнюю секцию корпуса.
- Снять кронштейн воздушной заслонки с нижней части карбюратора и вынуть воздушные жиклеры.
- Разобрать распылитель ускорительного насоса, а затем вывернуть топливные жиклеры.
- Демонтировать диффузоры и приступить к разборке ускорительного насоса и экономайзера.
- Снять дроссельные заслонки и приступить к промывке.
При разборке карбюратора не допускается прикладывать усилия к поплавку и рычагу управления клапаном. При деформации элементов нарушается уровень топлива, что приведет к некорректной работе системы питания карбюраторного двигателя.
При разборке также необходимо учесть конструктивные особенности карбюратора (например, на иномарках могут устанавливаться дополнительные элементы для снижения токсичности выхлопа).
В ролике показан подробный процесс разборки и ремонта системы питания карбюраторного двигателя автомобиля ВАЗ-2108-2109-21099-2110.
В видео по ссылке продемонстрирована процедура обслуживания карбюратора Pierburg 2Е, который широко использовался на автомобилях европейского производства в 80-х гг. прошлого века.
Карбюраторные автомобильные двигатели были полностью вытеснены с конвейеров в первом десятилетии XXI века. Основной причиной широкого распространения электронных систем впрыска стала необходимость снижения токсичности отработавших газов и расхода топлива. Но из-за большого количества подержанных автомобилей в России и простоты ремонта и обслуживания карбюраторные двигатели будут эксплуатироваться еще не одно десятилетие.
Сохраните статью в закладках, чтобы в любое время можно было ее перечитать.
