Принцип действия карбюратора.

Простейший карбюратор, это картинка для теоретического разговора, реально работать он не будет.

В сущности, это труба, через которую двигатель засасывает воздух и в эту трубу вставлена тоненькая трубка распылителя, в которую высасывается бензин.

Задача карбюратора – дозировать подачу бензина - подмешивать в воздух ровно такое количество бензина, которое нужно для данного режима работы. Дозирование бензина должно быть очень точным, если бензина будет меньше чем нужно, то двигатель не сможет развить нужную мощность, если бензина будет больше, чем нужно, то его избыток не сгорит и бесполезно вылетит (это дорого).

Какой должен быть состав смеси см. здесь, это важно

Количество воздуха, который всасывает двигатель определяется его конструкцией (объемом), положением дроссельной заслонки и числом оборотов. Чем больше объем, чем больше открыта заслонка, чем быстрее крутится двигатель, тем больше в него входит воздуха. Положение дроссельной заслонки все время меняется. число оборотов тоже все время меняется и значит количество воздуха некая интегральная величина, которая зависит от режима работы. Бензин нужно подмешивать к воздуху очень точно и, значит, сделать просто постоянный приток бензина нельзя, надо строго дозировать - больше воздуха значит больше бензина, меньше воздуха  меньше бензина.

Как этого добиться? Надо чтобы проходящий воздух сам высасывал столько бензина, сколько нужно для этого количества воздуха, поэтому карбюратор, это не просто две трубки - широкая и узкая, а диффузор и дозирующая система.  Бензин подается не самотеком, а высасывается, для этого в воздушном тракте должно быть разряжение, разряжение возникает, если в воздушном тракте есть сужение, это сужение называется диффузор. На картинке показано свойство диффузора создавать разряжение. Это свойство объясняет закон Бернулли (см. учебники физики)

Для высасывания строго определенного количества бензина, он подается с определенного уровня и уточняется отверстием, через которое проходит. Поэтому рядом с диффузором карбюратора сделана поплавковая камера и бензин из нее высасывается через дозирующий жиклер.

Скорость воздуха в диффузоре очень высокая, поэтому бензин, который высасывается из распылителя, попадает в этот поток воздуха, разбивается на мельчайшие капельки и сразу испаряется, перемешиваясь с воздухом, он образует газовую смесь. Состав смеси должен быть точный - на 14,7 грамм воздуха должен подмешиваться 1 грамм бензина. Если бензина будет подмешиваться больше, смесь будет слишком богатая, часть бензина не сгорит и вылетит в трубу (переливает). Если бензина будет подмешиваться меньше, то смесь получится слишком бедной, гореть будет медленно и двигатель потеряет мощность.

Поплавковая камера – это емкость, из которой карбюратор отбирает бензин. Очень важно, что в поплавковой камере поддерживается постоянный уровень бензина. Количество бензина, которое высасывает диффузор определяется этим уровнем. Если уровень будет ниже, чем нужно, то высасывать будет труднее и значит из распылителя выйдет меньше бензина, смесь получится бедная. Если уровень выше чем нужно, высасывать будет легче и бензина выйдет больше, смесь получится богатая. Поэтому смесь будет нужного состава, если в камере поддерживается строго заданный постоянный уровень бензина.

Поплавок удерживает иглу клапана зажатой, когда часть бензина уйдет в распылитель, уровень слегка понизится, поплавок опустится, игольчатый клапан откроется и  добавится нужное количество бензина, поплавок всплывет и закроет клапан. Этот процесс все время повторяется и поэтому поддерживается постоянный уровень бензина.

Выход распылителя (уровень истечения) обязательно выше, чем уровень бензина в поплавковой камере. Почему это так? Если уровень распылителя будет ниже, чем уровень бензина в поплавковой камере, то бензин сам начнет вытекать из поплавковой камеры и будет течь, даже если двигатель не будет работать.

Роль топливного жиклера. Жиклер - это отверстие, через которое высасывается бензин. Отверстие подбирается так, чтобы пропускать ровно необходимое количество бензина. Если отверстие будет больше, смесь станет богаче (начнет переливать), если отверстие будет меньше, то смесь станет беднее и снизится мощность. 

Таким образом, при данном расходе воздуха на состав смеси влияют два фактора - уровень топлива и отверстие жиклера. Если они подобраны правильно, то двигатель будет работать нормально, с минимальным расходом топлива.

Дроссельная заслонка. Регулирование двигателя.

Режим движения автомобиля все время меняется: разгон, торможение, спуск, подъем, и т. д. От двигателя в каждом случае требуется разное значение мощности. Как ее регулировать? Мощность определяется количеством сгоревшей смеси, поэтому надо в каждом случае впускать разное количество смеси. Самый очевидный способ - дроссельная заслонка, она открывается и закрывается педалью газа. Было изобретено несколько других способов регулирования, но в связи с окончанием эры ДВС, их внедрение уже не актуально.

Дроссельная заслонка большой недостаток бензинового ДВС. Чем сильнее прикрыта заслонка, тем хуже экономичность двигателя. В дизельном двигателе нет дроссельной заслонки, но там нет и карбюратора.

Проблемы простейшего карбюратора.

Двигатель на таком карбюраторе заработает, но только на одном режиме в узком диапазоне оборотов.

Для того, чтобы двигатель работал на всех возможных режимах приходится сильно усложнять карбюратор. Поэтому реальный карбюратор это простейший карбюратор, к которому добавлен целый набор дополнительных систем.

Первая проблема состоит в том, что при увеличении оборотов, возрастает скорость движения воздуха и разряжение в диффузоре начинает сильнее высасывать бензин, так и должно быть, но получается, что высасывается бензина гораздо больше, чем нужно, смесь переобогащается и двигатель глохнет. (главная дозирующая система см.здесь)

Вторая проблема - это поддержание работы двигателя на малых оборотах холостого хода (система холостого хода) подробно см. здесь

Третья проблема - запуск холодного двигателя (система пуска)

Четвертая проблема – При резком нажатии на педаль газа возникает провал, двигатель не успевает получить нужное количество бензина, приходится его впрыскивать насосом - ускорителем.

Пятая проблема - обеспечить максимальную мощность двигателя при сильно открытой дроссельной заслонке (экономайзер)

Шестая проблема - обогатить смесь на высоких оборотах (эконостат)

Седьмая проблема - разделение карбюратора на две камеры

Восьмая проблема - снижение вредных выбросов двигателя.