Jak funguje karburátor – zařízení, princip činnosti a role v moderních motorech

Nyní jsou všechny moderní benzínové motory vybaveny vstřikovacím systémem. Vzhledem k tomu, že je vstřikovač pokročilejší, ve vozidlech prakticky nahradil karburátor. Na silnicích ale stále jezdí velké množství aut, jejichž motory jsou vybaveny karburátorovým systémem.

Karburátor je hlavní součástí takového systému a jeho hlavním úkolem je připravit směs vzduchu a paliva v požadovaném poměru pro její následný přívod do spalovacích prostor motoru.

Existují celkem tři typy karburátorových systémů, z nichž jeden, probublávací typ, se vůbec nepoužívá, a další dva, které v konstrukci zahrnují jehlové a plovákové karburátory, jsou stále docela použitelné a lze je nalézt na širokou škálu vybavení.

Z posledních dvou se ve vozidlech používal pouze karburátor plovákového typu. Typ s jehlovou membránou lze nalézt u motorových pil, sekaček na trávu a dokonce i u letadel.

Zařízení a princip činnosti karburátoru

Plovákový karburátor je jedna jednotka, která je součástí energetického systému. Během používání takového systému na automobilech bylo vyvinuto velké množství karburátorů s různými konstrukčními prvky, ale všechny fungují na stejném principu.

Co je to karburátor? Nejjednodušší plovákový karburátor se skládá ze dvou komor:

1. plováková komora;
2. a míchání.

Prvním úkolem je dávkovat palivo a udržovat ho na určité úrovni. Díky této komoře je zajištěna stabilní dodávka benzínu za různých provozních podmínek motoru.

Strukturálně je to velmi jednoduché. Uvnitř zařízení je plováková komora, v níž je umístěn plovák, spojený s jehlovým ventilem, který je umístěn v přívodním kanálu benzínu od benzínového čerpadla. Jak se spotřebovává palivo, plovák klesá a s ním i ventil, v důsledku čehož se kanál otevře a do dutiny je čerpán benzín. Při čerpání požadované hladiny se plovák spolu s ventilem zvedne a zcela zablokuje kanál.

Video: Konstrukce karburátoru (zejména pro AUTObabies)

Druhá komora zajišťuje přimíchání paliva do procházejícího proudu vzduchu. Za tímto účelem je v něm instalován difuzér – speciálně zúžená část komory. Díky tomuto difuzoru je vzduch, který jím prochází, výrazně urychlen.

Tyto dvě komory jsou vzájemně spojeny rozprašovačem. Strana, která je instalována v plovákové komoře, je navíc vybavena palivovou tryskou – speciální vložkou s průchozím otvorem určitého průměru. Jeho úkolem je zajistit přísun přesně definovaného množství benzínu. Druhý konec rozprašovače je veden do difuzoru.

Všechno to funguje takto: během sacího zdvihu ve válci motoru se píst pohybuje dolů a vytváří podtlak. Z tohoto důvodu je vzduch nasáván přes sání vzduchu s nainstalovaným filtrem. Toto sání je umístěno na karburátoru tak, že proud prochází směšovací komorou.

Pohyb vzduchu při zrychlování v difuzoru zajišťuje vytvoření podtlaku ve stříkací trubici, díky kterému z ní začne vytékat palivo a mísit se do procházejícího proudu.

Regulaci směsi přiváděné do válců zajišťuje škrticí klapka, která je instalována za difuzorem. Zablokováním kanálu, kterým se pohybuje směs vzduchu a paliva, je regulována rychlost pohybu vzduchu. Právě na tento ventil řidič působí sešlápnutím plynového pedálu.

Konstrukce karburátoru zahrnuje další tlumič – vzduchový tlumič. Pokud škrticí klapka reguluje dodávané množství hotové směsi, pak druhá klapka uzavře přívod vzduchu. A protože za chodu motoru stále vzniká ve válcích podtlak, směs se ukazuje jako obohacená, která se vyznačuje zvýšeným obsahem paliva.

Co dalšího je součástí návrhu?

Ale toto je zjednodušené schéma karburátoru. Ve skutečnosti se ukazuje, že karburátor se skládá z velkého množství dílů a vše je mnohem složitější, protože motor během provozu pracuje v různých režimech a každý z nich vyžaduje směs vhodného složení.

Moderní karburátor plovákového typu má proto složitou strukturu se značným počtem kanálů, pomocných systémů a dalšího vybavení. To vše umožňuje karburátoru poskytovat tvorbu směsi v jakémkoli provozním režimu.

Proto je v konstrukci karburátoru kromě dvou komor:

• startovací systém;
• hlavní dávkovací systém;
• klidový systém;
• urychlovací čerpadlo;
• ekonomizér;
• ekonostat;

Každý z těchto komponentů má v konstrukci karburátoru svůj účel a zajišťuje dodávku směsi, která je co do množství a kvality optimální v jakémkoliv režimu provozu pohonné jednotky.

1. Startovací systém

Startovací systém zajišťuje přívod bohaté směsi do válců motoru při nastartování motoru. Hlavním prvkem tohoto systému je vzduchová klapka. V domácích karburátorech má ruční ovládání (rukojeť sytiče umístěná v kabině). V zahraničních analogech se často nachází automatický startovací systém, který nezávisle reguluje stupeň otevření vzduchové klapky.

Startovací systém je zároveň konstrukčně navržen tak, aby zabránil přísunu příliš obohacené směsi do válců ihned po nastartování motoru. K tomuto účelu je pohon klapky vyroben tak, aby se mohl sám mírně otevřít a zajistit tak chudou směs. Navíc je připojen přes tyčový systém ke škrticí klapce, což umožňuje karburátoru regulovat míru otevření těchto ventilů při spouštění a zahřívání.

2. Hlavní dávkovací systém

Hlavní dávkovací systém zajišťuje hlavní přívod směsi do válce ve všech provozních režimech motoru. Jediná věc je, že se neaktivuje, když motor běží na volnoběh. Jeho hlavním úkolem je dodávat potřebné množství směsi (poněkud chudé) do válců motoru. Aby nedocházelo k nadměrnému obohacení směsi v přechodných podmínkách, kompenzuje tento systém chybějící množství vzduchu tím, že z rozprašovače nedodává čistý benzín, ale emulzi, do které je část vzduchu již přimíchána. Za tímto účelem u většiny karburátorů palivo před vstupem do atomizéru prochází speciálně vyrobenými emulzními jímkami, kde se provádí předběžné míchání.

3. Systém XX

Systém volnoběhu zajišťuje stabilní provoz elektrocentrály při nízkých otáčkách při plně zavřené škrticí klapce. Jedná se o systém kanálů, kterými se pod škrticí klapku přivádí vzduch a palivo. To znamená, že směšovací komora se v tomto režimu nepoužívá, protože systém XX produkuje požadované množství směsi a dodává ji do sacího potrubí a obchází ji. Tento systém navíc obsahuje další kanál – přechodový kanál, jehož úkolem je zajistit udržení stabilního chodu motoru při změně režimu z volnoběhu na střední otáčky.

Ještě něco užitečného pro vás:

• Jak zkontrolovat snímač vačkového hřídele v autě?
• Co je to vstřikovač: princip činnosti a konstrukce vstřikovacích systémů
• Co je to píst ve spalovacím motoru?

Video: Karburátor OZONE. Diagnostika a opravy

4. Akcelerační čerpadlo

Akcelerační čerpadlo poskytuje potřebné množství směsi při prudké akceleraci, kdy to hlavní dávkovací systém nestihne zajistit, protože normální dodávku zajišťuje pouze při hladkém otevření škrticí klapky. Úkolem tohoto čerpadla je krátkodobě obohatit směs, čímž se zabrání „selhání“ při akceleraci. Za tímto účelem je k dispozici speciální kanál, pokrytý kulovými ventily a vybavený membránou, jejíž pohon se provádí z škrticí klapky. Když prudce stisknete akcelerátor, kuličky mírně otevřou kanál a membrána vytlačí část emulze do speciálního rozprašovače instalovaného před difuzorem.

Ekonomizér a ekonom

Ekonomizér zajišťuje maximální výkon motoru v případě potřeby. Toho je dosaženo dodáváním obohacené směsi přiváděním další části emulze do hlavního rozprašovače, čímž se obchází hlavní dávkovací systém.

Ekostat umožňuje motoru produkovat maximální výkon při vysokých otáčkách. K tomu tento prvek dodává benzín přímo z dutiny plováku a rozstřikuje jej před difuzor.

Toto jsou hlavní prvky a systémy karburátoru. Ve své konstrukci také používá vyváženou plovákovou komoru. Aby se benzín v ní udržoval na dané úrovni, nemělo by se v komoře tvořit vakuum a k tomu je spojena s atmosférou. Vyvážená komora zahrnuje její kombinaci s krkem karburátoru, což zabraňuje vnikání nečistot spolu se vzduchem.

Údržba karburátoru

Karburátor se svou složitou konstrukcí nemá mnoho úprav a týkají se pouze systému volnoběhu a hladiny paliva v komoře s plovákem.

Pro zajištění stabilního chodu motoru při volnoběhu existují dva speciální šrouby – množství (vzduch) a kvalita (palivo). Prvním je přítlačný prvek, který reguluje míru otevření škrtící klapky, aby vzduch mohl proudit mezerou mezi ní a stěnou a vytvořil tak směs.

Druhým šroubem je jehlový šroub nainstalovaný v kanálu, kterým emulze vstupuje do kanálu škrticí klapky. Šroubováním a vytahováním se mění průřez tohoto kanálu a tím i množství přiváděné emulze.

Nevýhodou karburátoru je, že má velký počet kanálků a trysek malého průřezu. Proto se během provozu v nich usazují znečišťující látky, které se dostávají spolu se vzduchem a benzínem, a ucpávají kanály a trysky.

Proto je důležité jednotku pravidelně čistit. To lze provést ručně, s kompletní demontáží jednotky, umytím a propláchnutím kanálů.

Nedávno se ale objevily speciální čisticí prostředky. Takové čističe jsou speciální směsí, která při vstupu do kanálů zajišťuje oddělení a rozpuštění usazenin a pryskyřic v kanálech, po kterých vstupují do válců spolu s palivem a hoří. Ale stojí za zmínku, že tento produkt dokáže odstranit pouze malé blokády. Pokud je usazenin velké množství, lze je odstranit pouze ručně.

Karburátor (přeloženo z francouzštiny „carburateur“ znamená „směšování“) – jednotka systému přívodu paliva do spalovacích komor, zodpovědná za její vlastnosti. Hořlavá směs se připravuje smícháním určitého množství paliva se vzduchem. Instaluje se na sací potrubí nebo přímo na válec, dříve se používal u všech typů benzinových spalovacích motorů.

První patent na zařízení obdržel William Bartner v roce 1838, ačkoli design vyvinul Luigi de Cristoforis již v roce 1814. Postupem času se princip činnosti a technické parametry neustále zlepšovaly, moderní karburátory se svým „pradědům“ nijak nepodobají. Objevila se různá inženýrská řešení a možnosti se výrazně rozšířily.

Před několika desetiletími měl palivový systém benzínových motorů nutně karburátory. Připravili směs s přihlédnutím k provoznímu režimu, přívod do spalovacích komor byl prováděn přes rozdělovače kvůli vytvoření vakua při pohybu pístu z horní úvratě dolů. V průběhu let se konstrukce neustále zdokonalovaly, vyvíjela se nová technická řešení, karburátory prošly vývojovou cestou od nejjednodušších konstrukcí až po složité celky s velkým množstvím prvků. Zvýšila se spolehlivost a provozní efektivita a zlepšil se dynamický výkon motorů. K jakým změnám došlo, jaké principy míchání byly použity, jak ovlivnily parametry spalovacího motoru? Ale abyste tomu porozuměli, měli byste se nejprve seznámit s klasifikací karburátorů.

Typy karburátorů

Vzhledem k rozmanitosti výrobních technologií a provozních principů jsou karburátory obvykle klasifikovány v závislosti na způsobu přípravy palivové směsi a technických vlastnostech.

Typy karburátorů pro přípravu palivové směsi

Jedním z hlavních úkolů karburátoru je mísit benzín se vzduchem. Technologie přípravy palivové směsi v karburátorech se neustále zdokonalovala, výsledkem je rozdělení na různé typy.

Bublinový karburátor

Úplně první karburátor používaný u benzínových motorů. Konstrukce je velmi jednoduchá, ale neúčinná – parametry palivové směsi nemohly zajistit optimální provozní podmínky motoru. Na automobilech byl použit deskový typ bubbler karburátorů, existují i ​​trubkové a kulové.

Schematické schéma deskového bublajícího karburátoru

Bublinový karburátor se skládá z následujících částí:

1. Kovové tělo; 2. Trubice pro přívod atmosférického vzduchu; 3. Desky pro odpařování benzínu; 4. Ukazatel hladiny paliva; 5. Otvor pro přívod benzínu z palivové nádrže; 6. Otvor pro vypouštění směsi do spalovací komory; 7. Vypouštěcí ventil přebytečného benzínu.

Benzín z nádrže byl přiváděn do odpařovacích desek, byl vypočten jejich průměr a množství. Palivo se odpařilo, páry se smíchaly se vzduchem a byly přiváděny do spalovací komory. Přebytečný benzín byl odkloněn do speciální nádoby a vrácen zpět do palivové nádrže.

Jednalo se o objemné a výbušné konstrukce, kvalita palivové směsi byla značně závislá na teplotě vzduchu. S prudkým nárůstem zatížení motor ztrácel otáčky – směs nebyla obohacena. Karburátor měl velké množství nedostatků, ale s jeho pomocí bylo možné dosáhnout hlavní věci – poprvé mohl benzínový motor fungovat v autech.

Knotový karburátor

Další starý vývoj, princip fungování knotový karburátor je založen na fenoménu kapilárního pohybu kapalin (konstrukčně je podobný petrolejové lampě).

Schematické schéma knotového karburátoru

Vlivem povrchového napětí dochází ke kapilárnímu pohybu paliva směrem nahoru. Knoty obsahují mnoho kapilár, což umožňuje benzínu stoupat do poměrně velké výšky a překonávat gravitační sílu. Knoty vystupují přímo do rozdělovače, benzín se odpařuje, mísí se se vzduchem a dostává se do spalovacích komor. Z hlediska účinnosti se taková zařízení téměř neliší od bublinkových karburátorů, ale jsou bezpečnější a méně náročné na kvalitu paliva než ty druhé. Na spalovacích motorech se již nevyskytují.

Plovák karburátor

Nejběžnější typ automobilových karburátorů. Rozšířil se díky nejstabilnějším parametrům směsi a vysokým výkonnostním vlastnostem.

Schéma plovákového karburátoru

Nejjednodušší plovákový karburátor

Plovákový karburátor se skládá z následujících částí:

1. Válec motoru; 2. Vstupní ventil; 3. Sací potrubí; 4. Plyn; 5. Otvor pro vyrovnání atmosférického tlaku; 6. Palivové potrubí z nádrže; 7. Jehla pro uzavření přívodu paliva; 8. Oscilační osa plováku; 9. Plováková komora; 10. Plovák; 11. Tryska pro řízení dodávky benzínu; 12. Difuzér pro míchání palivové směsi a zvýšení rychlosti proudění vzduchu.

Princip plovákový karburátor:

Palivo je dodáváno z nádrže do rozdělovače díky práci Bernoulliho zákona. Pro zajištění stabilního množství paliva v nádrži slouží plováková komora s aretační jehlou. Účelem plováku je otevírat a zavírat otvor pro přívod paliva a tím udržovat konstantní hladinu paliva v nádrži. Pro vyrovnání atmosférického tlaku v nádrži slouží vyvažovací otvor.

Pohybující se proudy vzduchu mají nižší tlak než atmosférický tlak (Bernoulliho zákon). Většina konstrukcí karburátorů funguje na tomto principu. Tlakový rozdíl zvedá palivo z nádrže a přivádí ho do rozdělovače speciální trubkou. Dále je smíchán s proudy vzduchu a odeslán do spalovacích komor. Množství benzínu je regulováno průměrem trysky na trubce a parametry proudění vzduchu.

Pro zlepšení výkonu má difuzér speciální profil (Lavalova tryska), díky kterému se výrazně zvyšuje rychlost pohybu a zlepšuje se rovnoměrnost míchání benzínu se vzduchem. Moderní vývoj má více než tucet různých zařízení a součástí, které mohou výrazně zlepšit technické a provozní vlastnosti karburátorů.

Membránový jehlový karburátor

Problémem všech plovákových karburátorů je, že optimálně fungují pouze ve vodorovné poloze. Při naklonění se mění hladina benzínu v plovákové komoře a na tomto parametru závisí charakteristika palivové směsi. Je povolena pouze krátkodobá práce v mírném sklonu a poté již směs nebude plně splňovat stanovené parametry. Membránové jehlové karburátory tuto nevýhodu nemají, poskytují konstantní charakteristiky směsi bez ohledu na polohu zařízení.

Schéma membránového jehlového karburátoru

Membránový jehlový karburátor

Rychlost proudění vzduchu je řízena škrticí klapkou a závisí na rychlosti pístu a jeho průměru. První komora karburátoru je připojena k rozdělovači před difuzorem, díky čemuž se v ní zvyšuje tlak v porovnání s parametry proudění vzduchu na výstupu. Druhá komora je připojena v místě nejnižšího tlaku vzduchu při průchodu difuzorem – v důsledku toho se tlak v ní snižuje.

Tlakový rozdíl působí na membránu, ta se prohne a pomocí tyče otevře ventil přívodu benzínu. Palivo vstupuje do čtvrté komory, poté je pomocí trysky rozstřikováno do difuzoru a přiváděno do spalovací komory motoru. Když se benzín spotřebovává ze čtvrté komory, třetí se plní, což zajišťuje nepřerušovanou dodávku paliva. Membrány jsou vráceny do původní polohy pomocí pružin.

Nevýhody membránového jehlového karburátoru: obtížnost nastavení parametrů palivové směsi, nestabilní charakteristiky během provozu.

Typy karburátorů podle technických vlastností

Konstrukční přístupy při výrobě karburátorů se v průběhu času také měnily, takže tato zařízení jsou obvykle klasifikována podle technických vlastností.

Směrovost směsi vzduchu a paliva

V závislosti na směru pohybu palivové směsi k povrchu pístu mohou být karburátory s:

Tok dolů (pohyb směsi shora dolů);
Updraft (pohyb směsi zdola nahoru);
Horizontální proudění (pohyb směsi je horizontální).

Downdraft karburátory jsou považovány za nejúčinnější z hlediska kvality směsi a účinnosti motoru. Další výhodou tohoto inženýrského řešení je jeho výhodné umístění na motoru pro údržbu a seřizování je umístěn na dostupném místě.

Počet směšovacích komor

V závislosti na požadavcích na technické vlastnosti palivové směsi používají konstruktéři možnosti s různým počtem komor.

Jednokomorový. Nejjednodušší struktura, palivová směs se připravuje v jedné komoře a okamžitě se přivádí do válce.

Vícekomorový. Mohou být dvou-, tří- a čtyřkomorové. Otvor difuzoru je paralelní nebo sekvenční. Čtyřhlavňové karburátory mají dvě samostatné sekce, každá se dvěma paralelními komorami. U motorů se zapalováním s předkomorovým hořákem jsou instalovány tříkomorové doplňky. Ve třetí komoře se připravuje obohacená směs a přivádí se do předkomory. Je umístěn paralelně s hlavní primární.

Na jeden motor lze namontovat více karburátorů (víceřadý, boxer, sportovní, letecký). Díky tomuto řešení jsou minimalizována rizika vrstvení palivové směsi při pohybu podél dlouhých sběrných potrubí.

Parametry postřikovače

Rozstřikovače slouží k dodávání dávkovaného paliva z urychlovacího čerpadla do směšovací komory s prudkým nárůstem otáček motoru. Dodává další porci benzínu, palivo se obohacuje a má více energie při zapálení. Mohou být trvale otevřené nebo s uzavíracím ventilem. Ty zabraňují nasávání paliva přes urychlovací čerpadlo.

Typ ventilace plovákové komory

Pro normální provoz karburátoru je nutné udržovat stabilní hladinu paliva a tlak v plovákové komoře. Hladina benzínu je řízena aretační jehlou a palivovým čerpadlem. A tlak je stabilizován díky jeho vyrovnání s atmosférickým tlakem.

Schéma vyváženého větrání

Vzduch vstupuje do plovákové komory speciálním otvorem přímo z atmosféry (nevyvážený) nebo z dutiny pouzdra vzduchového filtru (vyvážený). Nevyčištěný vzduch vytváří značné problémy pro palivový systém, nevyvážený typ ventilace plovákové komory se používá velmi zřídka.

Pořadí otevírání škrticích ventilů

Škrticí ventily sekundárních komor se mohou otevírat paralelně nebo postupně. Výběr závisí na technických vlastnostech motorů.

Způsob otevírání klapek

Byly vyvinuty konstrukce karburátorů s nuceným a automatickým otevíráním tlumičů. Druhá možnost je složitější, ale umožňuje zvýšit počet najetých kilometrů v rámci záruky motoru snížením špičkového zatížení.

Zařízení karburátoru

Z technického hlediska se nejběžnější plovákové karburátory skládají z jednotek, které jsou funkčně identické. Rozdíly jsou pouze v jejich technických parametrech, umístění a typech ovládání. Podívejme se na konstrukci karburátoru na příkladu slavné domácí značky Pekar. Její výrobky se používají na vozech Volha, VAZ, PAZ a Gazelle.

Nejznámější značkou karburátoru této značky je Solex 21083. Zařízení je dvoukomorové, průtok směsi klesající, škrticí klapky se otevírají sekvenčně.

Vzhled karburátoru Solex 21083

Karburátor emulzního typu s vyváženou plovákovou komorou, škrticí zóna první komory je na výstupu rozprášeného paliva elektricky vyhřívána proudy vzduchu z volnoběžného systému – je zjednodušen startování studeného motoru. Druhá komora je zablokována, když vzduchová klapka není zcela otevřená.

Pro úsporu paliva existuje ekonomizér režimy výkonu a ekonostat, systém přechodové komory, urychlovací čerpadlo a speciální spouštěcí zařízení membránového typu. Pro řízení optimálních provozních podmínek motoru jsou k elektronické řídicí jednotce vozidla připojeny elektromagnetické prvky (ventily a snímače).

Schéma karburátoru Solex 21083

1. Blok pro ohřev karburátoru na provozní teplotu; 2. Škrticí ventil první směšovací komory; 3. Potrubí pro sání plynů z klikové skříně; 4. Páčka akceleračního čerpadla; 5. Vačka čerpadla akcelerátoru; 6. Membrána čerpadla akcelerátoru; 7. Jet ekonomizéru ve výkonových režimech; 8. Tělo; 9. Membrána ekonomizéru při provozu v režimech výkonu; 10. Solenoidový ventil (uzavírací); 11. Tryska směsi v klidovém režimu; 12. Kryt karburátoru; 13. Hlavní proud vzduchu první směšovací komory; 14. Vzduchová klapka; 5. Ventil přívodu benzínu a tryska čerpadla akcelerátoru; 16. Membrána akcelerátoru; 17. Šroub pro nastavení množství benzínu ve startovacím zařízení; 18. Šroub pro nastavení směsi při volnoběžných otáčkách; 19. Páka pro zajištění druhé směšovací komory; 20. Potrubí přivádějící vakuum ve válcích k regulátoru zapalování; 21. Šroub pro nastavení kvality směsi při volnoběžných otáčkách; 22. Řídicí jednotka škrticí klapky; 23. Páka pohonu škrticí klapky; 24. Šroub pro nastavení stupně otevření klapek první směšovací komory; 25. Páka pohonu škrticí klapky; 26. Tyč spouštěcího zařízení motoru; 27. Kabel spínače ekonomizéru nuceného chodu naprázdno; 28. Páka pohonu vzduchové klapky; 29. Hlavní tryska pro přívod vzduchu do druhé směšovací komory; 30. Trubka pro pohyb palivové emulze; 31. Rozprašovač druhé komory; 32. Přívodní potrubí benzínu; 33. Potrubí pro vypouštění přebytečného paliva do nádrže; 34. Filtr pro odstraňování pevných nečistot z benzínu; 35. Uzavírací ventil přívodu; 36. Škrticí ventil druhé komory; 37. Páka pohonu klapky druhé komory; 38. Palivový proud druhé komory; 39. Pohon klapky druhé směšovací komory; 40. Páka pro nastavení hladiny benzínu.