Карбюратор - Carburetor

"Карбурация" перенаправляется сюда. Не следует путать с Науглероживание или Карбонизация.
Bendix-Technico (Stromberg) 1-цилиндровый нисходящий карбюратор модели BXUV-3, с номенклатурой

А карбюратор (Американский английский )[1] или карбюратор (Британский английский )[2][3] это устройство, которое смешивает воздух и топливо для двигатель внутреннего сгорания в собственном соотношение воздух-топливо для горения. Иногда в просторечии сокращается до карбюратор в Великобритании и Северной Америке или Carby в Австралии.[4] Чтобы карбюрировать или карбюратор (и поэтому карбюрация или карбюрациясоответственно) означает смешивать воздух и топливо или оборудовать (двигатель) карбюратором для этой цели.

Карбюраторы были в значительной степени вытеснены в автомобильной и, в меньшей степени, в авиационной промышленности. впрыск топлива. Они все еще распространены на малые двигатели для газонокосилки, мотокультиваторы, и другое оборудование.

Этимология

Слово карбюратор происходит от французского карбюратор смысл "карбид ".[5][6] Карбюратор означает совместить с углерод (сравните также науглероживание ). В химии топлива этот термин имеет более конкретное значение увеличения содержания углерода (и, следовательно, энергии) в жидкости путем смешивания ее с летучими веществами. углеводород.

История и развитие

Первый карбюратор изобрел Сэмюэл Мори в 1826 году. Первым человеком, запатентовавшим карбюратор для использования в нефтяном двигателе, был Зигфрид Маркус с его патентом от 6 июля 1872 года на устройство, смешивающее топливо с воздухом.

Карбюратор был одним из первых патентов компании Карл Бенц (1888)[7] как 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 г. Вильгельм Майбах и Готлиб Даймлер разработал поплавковый карбюратор на основе форсунка распылителя.[10] Карбюратор Daimler-Maybach подвергался обширному копированию, что привело к патентным искам. Британские суды отклонили требование компании Daimler о приоритете в пользу Эдвард Батлер спрей-карбюратор 1884 года, использованный на его Бензиновый цикл.[11][12]

венгерский язык инженеры Янош Чонка и Donát Bánki запатентовал карбюратор для стационарный двигатель в 1893 г.[13][14][15]

Фредерик Уильям Ланчестер из Бирмингем Англия экспериментировал с фитилем карбюратора 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 перепроектировали двигатель, используя два горизонтально расположенных цилиндра и новый фитильный карбюратор.

Карбюраторы были обычным способом доставки топлива для большинства американских производителей. бензин двигатели до конца 1980-х годов, когда впрыск топлива стал предпочтительным методом.[16] Это изменение было продиктовано требованиями каталитические преобразователи и не из-за врожденной 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:

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 стал фургон Mitsubishi Express в 2003 году.[нужна цитата ] В другом месте некоторые Лада автомобили 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 двигателях малого объема, а также в более старых или специализированных двигателях. автомобили, например, предназначенные для гоночные автомобили, хотя НАСКАР Сезон Sprint Cup 2011 года 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. ЕЭС Законодательство требовало, чтобы все автомобили, продаваемые и производимые в странах-членах, имели каталитический нейтрализатор после декабря 1992 года. Этот закон находился в разработке в течение некоторого времени, и многие автомобили стали доступны с каталитическими преобразователями или впрыском топлива примерно с 1990 года. в Peugeot 106 продавались с карбюраторными двигателями с момента его запуска в 1991 году, как и версии Renault Clio и Nissan Primera (запущен в 1990 году) и изначально все версии Форд Фиеста Диапазон, за исключением XR2i, когда он был запущен в 1989 году. Производитель автомобилей класса люкс Mercedes-Benz производил автомобили с механическим впрыском топлива с начала 1950-х годов, в то время как первым массовым семейным автомобилем с системой впрыска топлива был Фольксваген Гольф GTI в 1976 году. Форда первый инжекторный автомобиль был Форд Капри RS 2600 1970 года. Дженерал Моторс выпустила свой первый автомобиль с системой впрыска топлива в 1957 году в качестве опции, доступной для первого поколения. Корвет. Saab перешел на впрыск топлива для всего диапазона с 1982 года, но оставил карбюраторные двигатели в качестве опции на некоторых моделях до 1989 года.

Принципы

Карбюратор работает на Принцип Бернулли: чем быстрее движется воздух, тем ниже его статическое давление, и выше динамическое давление является. В дроссель Тяга (ускоритель) не контролирует напрямую 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, специальные конструкции и особенности необходимы 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 в впускные клапаны, хотя некоторые двигатели (например, двигатели мотоциклов) используют несколько карбюраторов на разделенных головках. Двигатели с несколькими карбюраторами также были обычным усовершенствованием для модификации двигателей в Соединенных Штатах с 1950-х до середины 1960-х годов, а также в течение следующего десятилетия высокопроизводительных двигателей. мускул кары, каждый карбюратор питает разные камеры двигателя впускной коллектор.

В более старых двигателях использовались карбюраторы с восходящим потоком, в которых воздух поступает снизу карбюратора и выходит через верх. Это имело то преимущество, что никогда залить двигатель, так как любые капли жидкого топлива будут выпадать из карбюратора, а не в впускной коллектор; он также позволял использовать масло ванна воздухоочиститель, где скопление масла под элементом под карбюратором всасывается в сетку, а воздух втягивается через покрытую маслом сетку; это была эффективная система в то время, когда бумажные воздушные фильтры не существует.

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 SU карбюраторного типа (и аналогичные агрегаты других производителей) увеличены. В некоторых небольших авиационных двигателях с воздушным винтом все еще используется конструкция с восходящим потоком воздуха.

Подвесной мотор карбюраторы обычно имеют боковую тягу, потому что они должны быть установлены один на другой, чтобы обеспечить подачу цилиндров в вертикально ориентированный блок цилиндров.

Морской карбюратор с боковым тягом 1979 года Evinrude Type I.

Главный недостаток работы карбюратора на Принцип Бернулли это гидродинамическое устройство, снижение давления в Вентури обычно пропорционален 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 удушение Подобно дроссельной заслонке, она была размещена перед главным жиклером для уменьшения давления во впускном коллекторе и отсоса дополнительного топлива из жиклеров.

Операция

Фиксированная трубка Вентури
Изменяющаяся скорость воздуха в Вентури контролирует расход 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, чаще всего встречающаяся на небольших мотоциклах и мотоциклах для бездорожья, где ползун и игла напрямую контролируются положением дроссельной заслонки. Наиболее распространенный карбюратор типа Вентури (постоянной депрессии) - это карбюратор с боковой тягой. Карбюратор СУ и аналогичные модели от Hitachi, Zenith-Stromberg и других производителей. Расположение Великобритании SU и Зенит - Компании Stromberg помогли этим карбюраторам занять доминирующее положение на автомобильном рынке Великобритании, хотя такие карбюраторы также очень широко использовались на Вольво 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 шарнирной и подвижной одной стороной трубки Вентури, обеспечивающей узкое горло на низких оборотах и ​​более широкое горло на высоких оборотах. Это было разработано для обеспечения хорошего перемешивания и воздушного потока в диапазоне оборотов двигателя, хотя карбюратор VV оказался проблематичным в эксплуатации.
Высокопроизводительный карбюратор с 4 цилиндрами

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 идеальные жидкости; 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, оборотов двигателя и нагрузок, а также центробежные силы 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 выхлопные выбросы.

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

Основы

Схема поперечного сечения карбюратора с нисходящим потоком

Карбюратор состоит из открытой трубы, по которой воздух проходит в 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. Под трубкой Вентури находится двустворчатый клапан называется дроссельной заслонкой - вращающийся диск, который можно повернуть вплотную к воздушному потоку, чтобы почти не ограничивать поток, или можно повернуть так, чтобы он (почти) полностью блокировал 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. Дроссель подключается, как правило, через кабель или механическое соединение стержней и шарниров или редко пневматическая связь, к ускорителю педаль на машине, Рычаг дроссельной заслонки в самолете или эквивалентный 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 снижаться, если не работать на полном дросселе. Расход топлива регулируется с помощью точно откалиброванных отверстий, называемых струи, в топливном тракте.

Схема отключения холостого хода

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.

Главная цепь открытого дросселя

По мере того, как дроссельная заслонка постепенно открывается, разрежение в коллекторе уменьшается, так как уменьшается ограничение воздушного потока, уменьшая поток топлива через контуры холостого хода и холостого хода. Это когда Вентури форма горловины карбюратора играет важную роль из-за Принцип Бернулли (т.е. с увеличением 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 бустер Вентури размещены коаксиально внутри первичной трубки 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 (низкая Число Рейнольдса ) преобладают вязкость Принцип 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 жиклеры холостого хода и медленно работающие в больших карбюраторах 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

Для работы с открытым дросселем более богатая топливно-воздушная смесь будет производить больше мощности, предотвращая преждевременное зажигание. детонация, и поддерживайте 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 двухтактные двигатели, работа силового клапана противоположна нормальной - он обычно «включен», а при 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 силовому клапану в карбюраторе может использоваться дозирующая штанга или повышающая штанга система обогащения топливной смеси в условиях повышенных требований. Такие системы были созданы Картер Карбюратор[нужна 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 трубках Вентури, но некоторые используют их как в первичном, так и во вторичном контурах, как в Rochester. Quadrajet.

Ускорительный насос

Жидкий бензин, будучи более плотным, чем воздух, медленнее воздуха реагировать на силу применяется к нему. 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 исправляется использованием небольшого поршень или диафрагма насос, который при включении 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 можно использовать для премьер двигатель с топливом перед холодным пуском. Чрезмерная заливка, как и неправильно отрегулированная заслонка, может вызвать наводнение. Это когда слишком много топлива и недостаточно воздуха для поддержания горения. По этой причине большинство карбюраторов оснащено разгрузчик Механизм: акселератор удерживается при полностью открытой дроссельной заслонке, пока двигатель проворачивается, разгрузчик удерживает заслонку открытой и пропускает дополнительный воздух, и, в конечном итоге, избыток топлива удаляется, и двигатель запускается.

Удушение

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.

Чтобы обеспечить дополнительное топливо, удушение обычно используется; 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, дроссель можно подключить к кулачок (в камера быстрого холостого хода) или другие подобные устройства, которые предотвращают полное закрытие дроссельной заслонки во время работы воздушной заслонки. Это заставляет двигатель работать на холостом ходу на более высоких оборотах. Быстрый холостой ход помогает двигателю быстро прогреться и обеспечивает более стабильный холостой ход за счет увеличения потока воздуха во впускной системе, что помогает лучше распылять холодное топливо.

В старых карбюраторных автомобилях воздушная заслонка управлялась вручную с помощью Боуденовский трос и ручку на приборной панели. Для более легкой и удобной езды установлены автоматические воздушные заслонки; впервые представленный в 1932 Oldsmobile, стал популярным в конце 1950-х годов. Они контролировались термостат используя биметаллическая пружина. 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. А разгрузчик дросселей представляет собой рычажное устройство, которое заставляет дроссельную 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 строгим требованиям к выбросам, некоторые автомобили, которые все еще использовали ручные дроссели (примерно с 1980 года, в зависимости от рынка), начали иметь открытие дроссельной заслонки, автоматически контролируемое термостат используя биметаллическая пружина, обогреваемый охлаждающей жидкостью двигателя.

"Удушение" для карбюраторы с постоянной депрессией такой как SU или Стромберг не использует дроссельный клапан в воздушном контуре, но вместо этого имеет контур обогащения смеси для увеличения расхода топлива путем дальнейшего открытия дозирующего жиклера или открытия дополнительного топливного жиклера для «обогащения». 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 при закрытом дросселе.

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.

Прочие элементы

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, эффективность топлива 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 испаритель раннего топлива.

Подача топлива

Поплавковая камера

Карбюраторы Holley "Visi-Flo" модели №1904 1950-х гг., Фабрика оснащена чашами из прозрачного стекла.

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 топливный насос. Правильный уровень топлива в бачке поддерживается с помощью поплавка, контролирующего впускное отверстие. клапан, таким же образом, как и в цистерна (например, туалет бак). Когда топливо израсходовано, поплавок опускается, открывая впускной клапан и впуская топливо. При повышении уровня топлива поплавок поднимается и закрывает впускной клапан. Уровень топлива, поддерживаемый 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, или аналогичным образом. Поплавки могут быть выполнены из разных материалов, например из листового латунь впаяны в полую форму или из пластика; 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 пытается закрыться под углом, и, таким образом, не может 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 для 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, которая находится под давлением нагнетатель 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, если двигатель обратная реакция; этот тип взрыва часто наблюдается в гонки на сопротивление, которые по соображениям безопасности теперь включают в себя сбросные пластины для сброса давления на впускном коллекторе, отрывные болты, удерживающие нагнетатель на коллекторе, и противоосколочные баллистические покрытия из нейлона или кевлара, окружающие нагнетатели.

Камера диафрагмы

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 подключается к игольчатый вентиль и, когда он движется внутрь, он открывает игольчатый клапан, чтобы впустить больше топлива, таким образом пополняя 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 в любом положении.

Несколько баррелей карбюратора

Holley model # 2280 2-х цилиндровый карбюратор
Коломбо Двигатель Тип 125 "Testa Rossa" 1961 г. Ferrari 250TR Паук с шестью двухкамерными карбюраторами Weber, подающими воздух через 12 отдельных воздушные рожки, регулируется для каждого цилиндра
Двухкамерные карбюраторы в Ford Escort
Эдельброк карбюратор

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 с большим объем 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; Кроме того, двигатели с V-образной конфигурацией, в которых два ряда цилиндров питаются от одного карбюратора, могут быть сконфигурированы с двумя одинаковыми 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 Cadillac 1952 года. Oldsmobile 98, Oldsmobile Super 88 и Buick Roadmaster. Oldsmobile назвал новый карбюратор «Quadri-Jet» (оригинальное написание).[21] в то время как Buick называл это «Airpower».[22]

В расточка карбюратор с четырьмя цилиндрами, впервые выпущенный Рочестером в 1965 модельном году как "Quadrajet "[нужна цитата ] имеет гораздо большее распространение между 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

Топливо-воздушная смесь тоже богатые когда в нем избыток топлива, а также худой когда не хватает. Смесь регулируется одним или несколькими игольчатые клапаны на автомобильном карбюраторе или пилотным рычагом на поршневых самолетах (так как смесь изменяется с воздухом плотность и, следовательно, высота). Независимо от плотности воздуха (стехиометрический ) воздух в бензин соотношение составляет 14,7: 1, что означает, что на каждую единицу массы бензина требуется 14,7 единиц массы воздуха. Для других видов топлива существуют другие стехиометрические соотношения.

Способы проверки регулировки смеси карбюратора включают: измерение монооксид углерода, углеводород и кислород содержимого выхлопных газов с помощью газоанализатора или непосредственного наблюдения за цветом пламени в камере сгорания через специальную стеклянную свечу зажигания, продаваемую под названием "Colortune "; цвет пламени стехиометрического горения описывается как" синий Бунзенов ", переходящий в желтый, если смесь богатая, и беловато-голубой, если она слишком бедная. Другой метод, широко используемый в авиации, - это измерение температура выхлопных газов, который близок к максимуму для оптимально отрегулированной смеси и резко падает, когда смесь слишком богатая или слишком бедная.

О смеси также можно судить по удалению и проверка свечей зажигания. Черный, сухой, закопченный пробки указывают на слишком богатую смесь; белые или светло-серые пробки указывают на бедную смесь. На правильную смесь указывают пробки коричневато-серого / соломенного цвета.

О высокопроизводительных двухтактные двигатели о топливной смеси также можно судить, наблюдая за промывкой поршня. 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

В 1980-х годах многие автомобили американского рынка использовали карбюраторы с «обратной связью», которые динамически регулировали топливно-воздушную смесь в ответ на сигналы выхлопных газов. датчик кислорода предоставить стехиометрический соотношение для обеспечения оптимального функционирования каталитический нейтрализатор. 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).[нужна цитата ] Однако их сложность по сравнению как с карбюраторами без обратной связи, так и с впрыском топлива делала их проблемными и трудными в обслуживании.[нужна цитата ] В конечном итоге падение цен на оборудование и ужесточение норм выбросов привели к тому, что впрыск топлива вытеснил карбюраторы при производстве новых автомобилей.

Каталитические карбюраторы

Каталитический карбюратор смешивает пары топлива с водой и воздухом в присутствии нагретого катализаторы такие 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

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 будет, среди прочего, конструкция SU или Solex, в которой используется цилиндрическая крышка, приводимая 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

Вид в разрезе воздухозаборника оригинального трактора Fordson (включая впускной коллектор, испаритель, карбюратор и топливопроводы).

Двигатель внутреннего сгорания может быть настроен для работы на многих видах топлива, включая бензин, керосин, испарительное масло трактора (TVO), растительное масло, дизельное топливо, биодизель, этанол топливо (алкоголь) и другие. Multifuel двигатели, такие как бензино-парафиновые двигатели, могут выиграть от начального испарения топлива, когда они работают меньше летучий топливо. Для этого испаритель (или испаритель) размещается во впускной системе. Испаритель использует тепло от выхлопной коллектор к испарять топливо. Например, оригинал Фордсон трактор 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 дизельные двигатели в тракторах использовалось устаревшее тракторное испарительное масло.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Определение карбюратора'". www.merriam-webster.com. Мерриам-Вебстер. Получено 2020-09-11.
  2. ^ "карбюратор". Dictionary.cambridge.org. Издательство Кембриджского университета. Получено 2020-09-11.
  3. ^ "карбюратор". www.oxfordlearnersdoxaries.com. Oxford University Press. Получено 2020-09-11.
  4. ^ Бил, Пол; Куропатка, Эрик (2003), Краткий сленговый словарь, Рутледж, стр. 60, ISBN  9781134879519
  5. ^ «Словарь американского наследия». Answers.com. Получено 8 октября 2017.
  6. ^ «Интернет-этимологический словарь». Etymonline.com. Получено 8 октября 2017.
  7. ^ "Carbueetoe". Google.com. Получено 8 октября 2017.
  8. ^ Изобретатели и изобретения. Маршалл Кавендиш. 2008. с. 91. ISBN  9780761477617. Получено 19 января 2014.
  9. ^ Пересмотренный полный словарь Вебстера, 1913
  10. ^ Экерманн, Эрик (2001). Всемирная история автомобиля. Общество Автомобильных Инженеров. п. 276. ISBN  978-0-7680-0800-5.
  11. ^ "Csonka János Emlékmúzeum - Распыленный (спрей карбюратор)". www.csonkamuzeum.hu. 2011. Получено 2 ноября 2020.
  12. ^ Карлайл, Родни (2005), Изобретения и открытия Scientific American: все вехи изобретательности - от открытия огня до изобретения микроволновой печи, John Wiley & Sons, стр. 335, ISBN  9780471660248, получено 27 июля, 2014
  13. ^ Ригден, Джон С .; Стювер, Роджер Х. (2009). Физический турист: научное руководство для путешественника. Springer. ISBN  978-3-7643-8933-8.
  14. ^ "Донат Банки". Scitech.mtesz.hu. Архивировано из оригинал 17 июля 2012 г.. Получено 19 января 2014.
  15. ^ «Вдохновитель и пульверизатор».
  16. ^ Экерманн, Эрик (2001). Всемирная история автомобиля. Общество Автомобильных Инженеров. С. 199–200. ISBN  9780768008005. Получено 2016-05-09.
  17. ^ Сесслер, Питер С. (2010). Окончательный американский журнал данных двигателя V-8 (Второе изд.). MBI. п. 228. ISBN  9780760336816.
  18. ^ "Интернет-каталог автозапчастей Rockauto". Rockauto.com. 2010-12-17. Получено 2011-01-01.
  19. ^ Ауман, Марк (11 января 2012 г.). «NASCAR делает« действительно большой шаг »в области впрыска топлива». Nascar.com. Архивировано из оригинал 25 октября 2012 г.. Получено 19 января 2014.
  20. ^ Hillier, V.A.W .; Питтак, Ф.В. (1966). «Раздел 3.6». Основы автомобильной техники (Второе изд.). Hutchinson Educational. ISBN  9780091107116.
  21. ^ "Престижная брошюра Oldsmobile 1952 года" (PDF). дикая природа. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 2016-05-09.
  22. ^ "Папка Buick Airpower 1952 года". Oldcarbrochures.com. Получено 2016-05-09.
  23. ^ Хиббард, Джефф (1983). Баги и багги. Книги HP. п. 24. ISBN  0-89586-186-0.
  24. ^ Карбюратор # Принципы
  25. ^ Стермер, Билл (2002). Мотоциклы Harley-Davidson. MotorBooks International. п. 154. ISBN  978-1-61060-951-7.

внешние ссылки

Главная Информация
Патенты