Сегодняшние системы более точны и гораздо более эффективны, но эра карбюратора оставила свой след во всей автомобильной промышленности, поэтому его работа определенно заслуживает краткого анализа. В сегодняшней статье мы опишем, как работает карбюратор, а также историческую подоплеку этого изобретения.
Как и у большинства эпохальных изобретений, история карбюратора очень сложна.
Сейчас известно, что базовый вариант карбюратора был изобретен в 1893 году, и на звание изобретателя есть несколько претендентов. В их число входят Вильгельм Майбах , Донат Банки и Янош Чонк , а также Эдвард Батлер .
Батлер зарегистрировал свою разработку в Британском патентном ведомстве в 1887 году. Ее принцип действия был идентичен аналогу, разработанному его немецкими и венгерскими коллегами. Возвращаясь еще дальше во времени, мы узнаем, что отцом распылителя, который является ключевым элементом карбюраторов, является Уильям Барнетт , британский инженер, получивший патент на свое изобретение в 1838 году.
Устройства, запатентованные в 1893 году, были гораздо более сложными. Однако венгерский тандем обогнал Майбаха, подав заявку на патент чуть раньше, в 1891 году, из-за чего Майбаху не удалось получить патент в Германии. Однако он попробовал свои силы – с большим успехом – во французских офисах.
Хотя Батлер на годы опередил других изобретателей, он не смог проверить свое изобретение на практике из-за абсурдно строгих правил дорожного движения на острове, поэтому решил демонтировать его.
Принцип действия
На дальнейших участках трубы распылённое топливо и воздух смешиваются друг с другом, создавая однородную смесь, пригодную для воспламенения. Количество всасываемого воздуха регулируется дросселем (7). Управление осуществляется классически положением педали газа.
Само количество бензина регулируется совершенно другим способом, а именно системой, состоящей из поплавкового клапана (5), перемещаемого поплавком (4), расположенным в поплавковой камере (3). Когда уровень топлива падает, поплавок также опускается, открывая клапан.
Идеальное соотношение смешивания бензина и воздуха составляет 1:14,7, а это значит, что для полного сжигания одного килограмма бензина необходимо 14,7 кг воздуха (точнее, содержащегося в нем кислорода). Этой цели можно достичь даже с помощью самого примитивного карбюратора. Проблема в том, что такую конструкцию можно правильно настроить только на одно рабочее состояние, а у двигателя Отто их гораздо больше. Когда мы хотим снять с двигателя как можно большую нагрузку, нам нужна гораздо более богатая смесь (1:8-12,5), но, например, когда мы хотим максимально эффективного расхода топлива, пропорции смеси должны быть 1:16.
Коэффициент сопротивления форсунки: зависит от количества протекающего через нее бензина, хотя его влияние незначительно, поскольку расход в этом случае невелик.
Сечение сопла: может иметь решающее влияние, но поскольку карбюратор не содержит движущихся частей, это всегда фиксированное значение.
Плотность бензина: слегка меняется в зависимости от температуры, но незначительно.
Коэффициент сопротивления горловины и поперечное сечение: также обычно не изменяются, за исключением нескольких инновационных технических решений, используемых в спортивных автомобилях.
Поэтому можно отметить, что основными особенностями карбюраторов являются их простота и ненадежность, что не приводит к гибкости в постоянно меняющихся условиях эксплуатации.
Конечно, это не означает, что в прошлом не было попыток улучшить это устройство. Чтобы карбюратор работал лучше даже при частичной нагрузке, карбюраторы оснащались дополнительными решениями, например карбюраторами с компенсационными форсунками (Зенит) или карбюраторами с тормозными воздушными форсунками (Солекс).
На холостом ходу тоже проблема: при закрытой дроссельной заслонке (газ не жмем) в цилиндры смесь не поступает. Для устранения этого препятствия был установлен тонко настроенный жиклер холостого хода, который обходит дроссельную заслонку и позволяет регулировать смесь холостого хода независимо от основного потока.
Проблема ускорения была решена за счет использования ускорительных форсунок, которые могли подавать в трубку Вентури больше топлива. Проблема холодного запуска была решена благодаря так называемому обогатитель, специальный насос, подававший в цилиндры чрезвычайно богатую смесь.
Конец эры карбюраторов отчасти был связан с тем, что в 1980-х годах экологические нормы стали настолько строгими, что их больше нельзя было использовать, какими бы продвинутыми они ни были.
Последним автомобилем, который можно было купить с карбюраторным двигателем, стал Isuzu Pickup 1994 года, и вместе с ним закончилась эра карбюраторных бензиновых двигателей.