Карбюраторный двигатель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 октября 2017; проверки требуют 14 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 октября 2017; проверки требуют 14 правок. Четырехтактный бензиновый карбюраторный двигатель автомобиля «Волга» ЗМЗ-24

Карбюраторный двигатель — один из многих типов двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и автономным зажиганием^[1].

В карбюраторном двигателе в цилиндры двигателя поступает готовая топливовоздушная смесь, приготавливаемая чаще всего в карбюраторе, давшем название типу двигателя, либо в газовоздушном смесителе, либо образующаяся при впрыске топлива, распыленного специальной форсункой, в поток всасывающегося воздуха — такие двигатели называются впрысковыми или инжекторными.

Независимо от способа смесеобразования и количества тактов в рабочем цикле карбюраторные двигатели имеют одинаковый принцип работы, а именно: сжатая в камере сгорания горючая смесь в определенный момент поджигается системой зажигания, чаще всего электроискровой. Может также использоваться зажигание смеси от калильной трубки, в настоящее время в основном в дешевых малогабаритных двигателях, например, на авиамоделях; плазменное, лазерное зажигание — в настоящее время в состоянии, скорее, экспериментальных разработок.

Карбюраторные двигатели по количеству тактов в рабочем цикле делятся на четырехтактные, или двигатели Отто, у которых рабочий цикл состоит из четырех тактов и включает четыре полуоборота коленвала, и

двухтактные, рабочий цикл которых включает два полуоборота коленвала с одновременным протеканием разных тактов. Последние, благодаря относительной простоте конструкции, получили широкое распространение как двигатели для мотоциклов и разнообразных агрегатов, требующих простоты и дешевизны конструкции — бензопилах, мотокультиваторах, как пусковые двигатели для более мощных дизелей и т. д.

Карбюраторные двигатели разделяются на атмосферные, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется только за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня и двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в цилиндр происходит под давлением, создаваемым специальным компрессором, с целью увеличения рабочего заряда в том же рабочем объеме и получения повышенной мощности двигателя.

Двухтактный карбюраторный двигатель 2СД-М1, работающий на смеси бензина и моторного масла (25:1). Карбюратор справа

В качестве топлива для карбюраторного двигателя в разное время применялись спирты^[2], светильный газ, пропан-бутановая смесь, керосин, лигроин, бензин и их смеси. Наибольшее распространение получили бензиновые и газовые карбюраторные двигатели.

1. ↑ Большая Советская Энциклопедия. Гл. ред. А. М. Прохоров, 3-е изд. Т. 11. Италия — Кваркуш. 1973. 608 стр., илл.; 39 л. илл. и карт. 1 карта-вкл. (стр. 1215)
2. ↑ Большая Советская Энциклопедия. Гл. ред. Б. А. Введенский, 2-е изд. Т. 20. Кандидат — Кинескоп. 1953. 644 стр., илл.; 55 л. илл. и карт. (стр. 155)

Последний вздох: как и зачем устанавливали электронное управление на карбюраторы

Почему инжектор сменил карбюратор?

Многие считают, что в эволюции систем питания автомобильных бензиновых моторов карбюраторы последовательно сменил моновпрыск, затем впрыск распределенный, а потом и непосредственный. Однако не все знают, что был короткий период развития карбюраторных двигателей, когда у них получилось почти вплотную подобраться по характеристикам к инжекторным! Произошло это благодаря МПСЗ – микропроцессорным системам зажигания.

Несовершенство классической системы питания и зажигания не было секретом для автоинженеров со времен появления первых автомобилей. Карбюраторный принцип смесеобразования и центробежно-вакуумный принцип поддержания оптимального угла зажигания всегда считались компромиссом – у двигателя слишком много переходных режимов, в которых карбюратор и трамблер не способны обеспечить оптимальную работу мотора, сочетающую максимальную экономичность, приемистость, эластичность, мощность и полное отсутствие детонации. А вот ЭБУ, электронный вычислительный блок, управляющий топливными форсунками и свечами инжекторной системы — может.

Однако все допотопные механические и электромеханические впрысковые системы, существовавшие до эпохи появления полноценных электронно-управляемых распределенных инжекторов (от «командогеретов» авиационных двигателей люфтваффе до многочисленных поколений автомобильных «джетроников»), по сути, слабо отличались в лучшую сторону от качественных карбюраторов. И до практической реализации инжектора в его самом массовом современном виде дошло лишь тогда, когда сделать это позволил уровень развития электроники. Создать полноценный блок ЭБУ для инжектора на радиолампах в 50-е годы ХХ века было попросту нереально. Сделать его на транзисторах 60-х годов – тоже. Лишь в 80-е годы, благодаря распространению компактных микросхем и мощных транзисторов, ЭБУ приобрел знакомые нам сегодня функционал, габариты и облик.

Карбюратор уходит, но не сдается

Когда-то первые карбюраторы представляли собой примитивную трубку с одним жиклером и дроссельной заслонкой. Однако за десятилетия эволюции их конструкция усложнилась неимоверно. Идеальными устройствами для приготовления топливовоздушной смеси они так и не стали, но заметно к ним приблизились. Поэтому, несмотря на то, что переход на распределенный электронно-управляемый впрыск был предрешен и очевиден даже инженерам советских автозаводов, мысль о том, что миллионы карбюраторных машин еще не исчерпали свой потенциал, не давала покоя многим.

Дело в том, что современный карбюратор не зря имеет сложную конструкцию: благодаря этому он, будучи исправным и идеально отрегулированным, достаточно неплохо справляется с задачей подготовки правильной бензовоздушной смеси в различных режимах работы двигателя и с учетом самых разных внешних условий. А значит, карбюратор можно попытаться оставить в покое и переключить внимание на второе из двух важнейших для работы мотора условий – правильное зажигание. Трамблер с его убогими вакуумным и центробежным регуляторами угла опережения – узкое место в моторе, он во многом губит все то, что дает карбюратор. Поэтому можно попытаться дополнить карбюратор умной электронной системой зажигания, и он приблизится по эффективности к инжектору. Так и родились микропроцессорные системы зажигания.

Для понимания идеологии этих систем нужно отметить один важный момент. Многие помнят, как едва ли не каждый советский владелец вазовской классики, Москвича или Волги стремился заменить нестабильное и примитивное штатное контактное зажигание на бесконтактное электронное. В последнем контактную группу из трамблера выбрасывали и заменяли датчиком Холла, индуктивным датчиком или даже инфракрасным. Так вот, электронные системы бесконтактного зажигания и МПСЗ – это совершенно разные вещи.

Электронное бесконтактное зажигание позволяло лишь избавиться от контактной пары и уменьшить зависимости мощности искры от просадки напряжения бортсети стартером. Ну и иногда брало на себя функцию ручного октан-корректора. А МПСЗ делала не только всё то же самое, но и — что гораздо важнее — автоматически регулировала параметры опережения зажигания, исходя из положения коленвала, оборотов и давления на впуске. С развитием микропроцессорных систем стало возможным при желании добавить датчик детонации, лямбда-зонд, датчики температуры антифриза и воздуха на впуске. Причем эта регулировка шла непрерывно, практически как у инжектора. Контроллер быстро реагировал на изменение условий работы мотора и корректировал угол опережения зажигания, учитывая в том числе и качество топлива.

Все владельцы карбюраторных автомобилей с установленным микропроцессорным зажиганием, начиная от достаточно старых и примитивных моделей МПСЗ и кончая современными, с возможностью самостоятельной ручной коррекции графиков УОЗ через Bluetooth со смартфона (!), отмечали радикальные изменения в поведении машины. «Карбовый» двигатель действительно «просыпался», идеально ровно работая на холостых оборотах и становясь приемистым и очень эластичным в движении. Также МПСЗ делала минимальной разницу между бензином и газом, если на машине было установлено газобаллонное оборудование.

Сфера автоэнтузиастов

Первые отечественные инжекторы появились на ВАЗах в середине 90-х, но массовыми стали лишь к началу 2000-х. Автомобильные заводы СССР, а затем и России слишком долго зависали на «карбюраторном этапе». Последние карбюраторные машины сходили с конвейеров ВАЗа и УАЗа аж в 2006 году, до ввода в нашей стране экологического стандарта Евро-2, в который «карб» уже не вписывался. Массовый и безвозвратный переход на инжекторные системы задержался сильно, и поэтому промежуточный этап с применением МПСЗ для автозаводов оказался неприемлемым.

Под капотом Lada 111 ‘1997–2009

Тем не менее, советская промышленность в конце 80-х производила фабричные комплекты контроллеров МПСЗ с периферией и проводкой. Модели носили характерные для своего времени названия типа «Электроника-МС2713-02» или «Электроника-МС4004». Выпускали их у нас в Москве и «почти у нас», в болгарской Софии. Такие контроллеры МПСЗ заводского производства комплектовались полным набором компонентов для самостоятельного монтажа системы на автомобиль, включая распределенные катушки зажигания (в роли которых часто выступали спаренные катушки от Оки) и даже заглушку, устанавливаемую на место удаляемого трамблера.

Главным из датчиков был, разумеется, датчик положения коленвала, который нужно было установить в КПП напротив зубьев маховика. Вторым по важности являлся датчик разрежения во впускном коллекторе, служивший основным источником информации о нагрузке на двигатель для умной электроники. У систем МПСЗ «Электроника» этот датчик был встроенным непосредственно в сам корпус контроллера и соединялся со штуцером в карбюраторе тонким шлангом.

Однако несмотря на высокий уровень гаджетов под маркой «Электроника», массовой система так и не стала. В 80-х Волжский автозавод выпускал незначительное число переднеприводных автомобилей с МПСЗ «Электроника» на экспорт; в широкой же продаже в качестве комплектов для самостоятельной установки встречались они крайне редко, и мало кто о них знал. А с развалом СССР в 1991 году фабричные МПСЗ и вовсе исчезли с прилавков магазинов.

Лет десять в сфере микропроцессорного зажигания было полное затишье, но примерно в начале 2000-х эту нишу заняли мелкосерийные самодельщики-любители, энтузиасты тюнинга, которые полностью «окучивают» ее и по сей день, создавая достаточно сложные и весьма умные устройства. Правда, количество таких проектов было относительно невелико и сейчас постепенно сокращается, ибо в наши дни спрос на МПСЗ планомерно падает по причине ухода на заслуженный отдых карбюраторных моторов и машин с ними…

Инжектор как донор для карбюратора

Кстати, стоит упомянуть любопытное ответвление развития систем МПСЗ, которое они получили уже в инжекторную эпоху. Многие энтузиасты карбюраторных машин в середине 2000-х почти одновременно пришли к лежащей на поверхности идее. Поскольку блоки управления инжекторными двигателями типа «Январей», «Микасов» и прочих «Бошей» подешевели, их стало возможно приобрести за совершенно небольшие деньги на разборках. А ведь инжекторный ЭБУ – это практически готовый и весьма совершенный блок для карбюраторной МПСЗ.

Дело в том, что инжекторный ЭБУ, собственно, не знает, где он работает. На своем родном инжекторном моторе, на карбюраторном моторе или вообще на лабораторном столе или на коленке. Блок просто методично выполняет свою программу – получает информацию от датчиков и на основе этих данных выдает управляющие сигналы для впрыска и зажигания. И если подключить к ЭБУ вместо топливных форсунок карбюратор, навесить на него модуль зажигания и датчики, то электронный блок будет работать и безупречно подавать искру в нужный момент с точностью, недоступной даже самому лучшему трамблеру, контролируя обороты, нагрузку на мотор, температуру и детонацию. Для этого, правда, нужно откорректировать прошивку, написав ее урезанный «карбюраторный» вариант. Но для настоящих энтузиастов это не так уж сложно.

Получая информацию от датчика положения коленвала, давления на впуске, детонации и иногда даже от лямбда-зондов (если владельцу карбюраторной машины было не лень врезать их в глушитель), популярные и распространенные ЭБУ типа «Январь» дали многим автостаричкам второе дыхание.

Впрочем, повторимся — сегодня история с МПСЗ постепенно сходит на нет. Микропроцессорное зажигание было бы чертовски актуально в виде заводской системы на автомобилях “доинжекторной” эпохи, но отечественным автозаводам эта промежуточная инновация оказалась не по силам. Сейчас же карбюраторных машин становится все меньше, а многие из тех, кто готов своими руками сделать что-то основательное с любимой, но немолодой машинкой, предпочитают собрать полный инжекторный комплект впрыска и зажигания, который с применением подержанных компонентов с разборки порой оказывается сопоставимым по цене с комплектом МПСЗ для карбюратора…

Основные плюсы и минусы карбюраторного двигателя

Карбюраторный двигатель это один из видов двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. В подобных двигателях топливовоздушная смесь, которая поступает в цилиндры двигателя по впускному коллектору, производится в специально предназначенном для этого приборе – карбюраторе. Карбюраторные двигатели бывают атмосферные и без наддува.

Наибольшей популярностью пользуются бензиновые карбюраторные двигатели. Также известно, что в качестве топлива для двигателей подобного типа использовали спирт и керосин.

Сам карбюратор является устройством, которое предназначается для смешивания воздуха и бензина, создания горючей смеси и регулирования ее расхода.

К основным элементам карбюратора относятся: поплавковая камера с поплавком, жиклера с распылителем, диффузор и дроссельная заслонка.

В карбюраторе не предусмотрены датчики, которые бы могли анализировать число оборотов мотора, из-за этого равная доза попадает в камеру сгорания, как на холостом ходу, так и при максимальной скорости вращения коленчатого вала. Из-за этого происходит нерациональный расход бензина и поступление огромного количества вредных веществ в систему выхлопа и далее.

Карбюраторный движок четырехтактный:

1. Такт впуска (в цилиндр попадает смесь от системы питания).
2. Такт сжатия (поршень сдавливает горючую смесь в камере сгорания).
3. Такт расширения (от свечи зажигания происходит возгорания смеси).
4. Такт впрыска (за счет вращения коленчатого вала происходит выброс отработанных газов из цилиндра).

Какие же преимущества и недостатки имеют карбюраторные двигатели, обо всем и по порядку.

Преимущества карбюраторных двигателей

Основным преимуществом карбюраторных двигателей принято считать простоту устройства. Такой двигатель можно самостоятельно чистить, регулировать и доводить до желаемого режима работы. Для всех этих операций достаточно лишь прочитать несложную инструкцию. При ремонте такого двигателя нет необходимости в использовании дорогостоящих инструментов и приборов. Вполне достаточно будет отверток и гаечных ключей.

Карбюратор представляет собой сплошной механизм, тогда как в том же инжекторе сплошная электроника. Исходя из этого, становится понятно, что большинство неполадок карбюраторного движка можно отремонтировать самостоятельно, без помощи специалиста.

Положительные качества карбюратора:

• Средние габаритные размеры.
• Не особо большая масса сравнительно дизеля.
• Простота устройства и доступная ценовая политика топливной аппаратуры.
• Регулировка и техническое обслуживание на порядок проще, чем у ДВС.
• Легкая диагностика.

Недостатки карбюраторных двигателей

Отрицательными моментами карбюратора считается его неразборчивость. Зачастую более чем через 10 тысяч километром после регулировки карбюратор готовит топливовоздушную смесь, содержание бензина в которой в разы превышает допустимые значения. Исходя из этого, вред наносится не только окружающей среде, но и составляющим частям самого двигателя.

Известны и обратные случаи, когда смесь имеет повышенное содержание кислорода, из-за чего движимые детали движка закисляются. Все эти нюансы приводят к тому, что в момент впрыска топлива, поршни ощущают недостающее количество давления, из-за чего не могут работать с мощностью, предполагаемой заводом-изготовителем.

Также недостатками двигателей карбюраторного типа считают:

• Низкая экономичность.
• Высокий уровень выбросов, загрязняющих окружающую среду.
• Высокий уровень требований к топливу.
• Незначительные динамические качества при переменных режимах работы.
• Работа системы питания зависит от положения двигателя и самого автомобиля.
• Высокий уровень пожароопасности.
• Подвержен температурной зависимости.
• Раскрутка мотора осуществляется достаточно тяжело.
• Малый КПД.

Основные принципы работы карбюратора

1. Карбюратор всасывает горючее внутрь двигателя.
2. Работа карбюраторного двигателя нестабильная, поскольку он подвержен действию извне.
3. Карбюраторный двигатель относительно сложно набирает обороты.

Карбюраторные двигатели в отличие от всех остальных видов являются менее требовательными к октановому числу (мере детонации стойкости моторных масел и бензина). Результатом использования топлива низкого качества является засорение жиклеров, однако они достаточно просто прочищаются и продуваются.

Не существует единого мнения насчет того хорош ли карбюраторный двигатель или нет. Отталкиваться необходимо от приоритетов и требований конкретного человека.

Людям, проживающим в сельской местности, либо жителям города, которые являются поклонниками рыбалки и охоты, стоит остановить свой выбор на карбюраторных двигателях. Поскольку для таких ситуаций крайне важно, чтобы ремонт можно было произвести самостоятельно и в достаточно быстрые сроки. Занятым людям, проживающим в крупных городах, особенно, где есть пробки, не особо подойдет карбюратор, так как зимой необходимо тратить значительную часть времени на прогрев двигателя, а добавив еще и пробки, вообще печальная картина получается.

Стоит отметить, что начиная с 2005 года, заводы перестали выпускать автомобили с карбюраторными движками, поскольку выброс отходов в атмосферу не соответствовал даже самым минимальным требованиям.

Выводы

Подводя итоги, можно отметить, что карбюраторный двигатель не особо экономичен с точки зрения расхода топлива. С другой стороны, такой двигатель менее требователен к качеству топлива, что сокращает растраты. При эксплуатации карбюраторному двигателю отдают предпочтение из-за его ремонтопригодности, поскольку незначительные ремонтные работы можно произвести самостоятельно, не прибегая к помощи мастера. В свою очередь выход из строя у таких двигателей происходит значительно чаще, но компенсируется за счет низкой стоимости обслуживания.

Карбюратор весьма прост и экономичен в обслуживании, но его значительно количество существенных недостатков притупляет все достоинства.

Похожие записи