Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε για τα συστήματα ψεκασμού καυσίμου. Το καρμπυρατέρ είναι ο πρώτος μηχανισμός που κατέστησε δυνατό τον συνδυασμό βενζίνης με αέρα στη σωστή αναλογία για την προετοιμασία του μείγματος αέρα-καυσίμου και την παροχή του στους θαλάμους καύσης του κινητήρα. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται ενεργά μέχρι σήμερα - σε μοτοσικλέτες, αλυσοπρίονα, χλοοκοπτικά και ούτω καθεξής. Αυτό είναι μόνο από την αυτοκινητοβιομηχανία, έχουν αντικατασταθεί εδώ και καιρό από συστήματα έγχυσης, πιο προηγμένα και τέλεια.
Τι είναι το καρμπυρατέρ;
Το καρμπυρατέρ είναι μια συσκευή που αναμειγνύει καύσιμο και αέρα, μεταφέρει το μείγμα που προκύπτει στην πολλαπλή εισαγωγής ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Τα πρώτα καρμπυρατέρ λειτουργούσαν απλώς επιτρέποντας στον αέρα να περάσει πάνω από την επιφάνεια του καυσίμου (στη συγκεκριμένη περίπτωση, της βενζίνης). Αλλά οι περισσότεροι από αυτούς αργότερα διένειμαν μια μετρημένη ποσότητα καυσίμου στο ρεύμα του αέρα. Αυτός ο αέρας περνά μέσα από τους πίδακες. Για ένα καρμπυρατέρ, η κατάσταση αυτών των εξαρτημάτων είναι εξαιρετικά σημαντική.
Το καρμπυρατέρ ήταν το κύριο εργαλείο για την ανάμειξη καυσίμου και αέρα σε κινητήρες εσωτερικής καύσης μέχρι τη δεκαετία του 1980, όταναμφιβολίες για την αποτελεσματικότητά του. Όταν καίγεται καύσιμο, παράγονται πολλές επιβλαβείς εκπομπές. Αν και τα καρμπυρατέρ χρησιμοποιούνταν στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ευρώπη και άλλες ανεπτυγμένες χώρες μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1990, εργάζονταν παράλληλα με πιο εξελιγμένα συστήματα ελέγχου για την κάλυψη των απαιτήσεων εκπομπών άνθρακα.
Ιστορικό ανάπτυξης
Διαφορετικοί τύποι καρμπυρατέρ αναπτύχθηκαν από αρκετούς πρωτοπόρους της αυτοκινητοβιομηχανίας, όπως ο Γερμανός μηχανικός Karl Benz, ο Αυστριακός εφευρέτης Siegfried Markus, ο Άγγλος πολυμαθής Frederick W. Lanchester και άλλοι. Δεδομένου ότι χρησιμοποιήθηκαν τόσες πολλές διαφορετικές μέθοδοι ανάμειξης αέρα και καυσίμου στα πρώτα χρόνια της ύπαρξης και της ανάπτυξης των αυτοκινήτων (και οι αρχικοί σταθεροί κινητήρες βενζίνης χρησιμοποιούσαν επίσης καρμπυρατέρ), είναι αρκετά δύσκολο να προσδιοριστεί ακριβώς ποιος εφηύρε αυτήν την περίπλοκη συσκευή.
Τύποι καρμπυρατέρ
Τα πρώτα σχέδια διέφεραν ως προς τη βασική μέθοδο λειτουργίας τους. Διαφέρουν επίσης από τα πιο σύγχρονα που κυριάρχησαν στο μεγαλύτερο μέρος του εικοστού αιώνα. Ένα σύγχρονο καρμπυρατέρ για αλυσοπρίονο τύπου ψεκασμού, παρόμοια χρησιμοποιούνται σε σύγχρονα αυτοκίνητα. Οι πρώτες, ιστορικές, ας πούμε, κατασκευές μπορούν να χωριστούν σε δύο βασικούς τύπους:
- καρμπυρατέρ τύπου επιφάνειας.
- καρμπυρατέρ ψεκασμού.
Ας τα δούμε αναλυτικά αργότερα.
καρμπυρατέρ επιφανείας
Όλα τα πρώτα σχέδια καρμπυρατέρ ήταν επιφανειακά, αν και υπήρχε μεγάλη ποικιλία και σε αυτήν την κατηγορία. Για παράδειγμα, ο Siegfried Markus εισήγαγε κάτι που ονομάζεται "περιστρεφόμενη βούρτσα καρμπυρατέρ" το 1888. Και ο Frederick Lanchester ανέπτυξε το φυτίλι του τύπου καρμπυρατέρ το 1897.
Ο πρώτος πλωτήρας καρμπυρατέρ αναπτύχθηκε το 1885 από τους Wilhelm Maybach και Gottlieb Daimler. Ο Karl Benz κατοχύρωσε επίσης το καρμπυρατέρ τύπου float την ίδια εποχή. Ωστόσο, αυτά τα πρώιμα σχέδια ήταν καρμπυρατέρ επιφανείας που λειτουργούσαν περνώντας αέρα πάνω από την επιφάνεια του καυσίμου για να τα αναμίξουν. Γιατί όμως ένας κινητήρας χρειάζεται καρμπυρατέρ; Και χωρίς αυτό, ήταν αδύνατο να τροφοδοτηθεί το μείγμα καυσίμου στους θαλάμους καύσης (ο μπεκ δεν ήταν ακόμη γνωστός τον δέκατο ένατο αιώνα).
Οι περισσότερες επιφανειακές συσκευές λειτουργούσαν με βάση την απλή εξάτμιση. Υπήρχαν όμως και άλλα καρμπυρατέρ, ήταν γνωστά ως συσκευές που λειτουργούν λόγω «φούσκας» (λέγονται και καρμπυρατέρ φίλτρου). Λειτουργούν πιέζοντας τον αέρα προς τα πάνω μέσα από το κάτω μέρος του θαλάμου καυσίμου. Ως αποτέλεσμα, ένα μείγμα αέρα και καυσίμου σχηματίζεται πάνω από τον κύριο όγκο της βενζίνης. Και αυτό το μείγμα στη συνέχεια αναρροφάται στην πολλαπλή εισαγωγής.
καρμπυρατέρ ψεκασμού
Αν και διάφορα καρμπυρατέρ επιφανείας κυριαρχούσαν κατά τις πρώτες δεκαετίες της ύπαρξης του αυτοκινήτου, τα καρμπυρατέρ ψεκασμού άρχισαν να γεμίζουν μια σημαντική θέση στο γύρισμα του 19ου και του 20ου αιώνα. Αντίβασιζόμενοι στην εξάτμιση, αυτά τα καρμπυρατέρ ψέκαζαν στην πραγματικότητα μια μετρημένη ποσότητα καυσίμου στον αέρα που αναρροφήθηκε από την εισαγωγή. Αυτά τα καρμπυρατέρ χρησιμοποιούν πλωτήρα (όπως τα Maybach και παλαιότερα σχέδια της Benz). Αλλά έδρασαν με βάση την αρχή Bernoulli, καθώς και το φαινόμενο Venturi, όπως οι σύγχρονες συσκευές, όπως το καρμπυρατέρ K-68.
Ένας από τους υποτύπους των καρμπυρατέρ αεροζόλ είναι το λεγόμενο καρμπυρατέρ πίεσης. Εμφανίστηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1940. Αν και τα καρμπυρατέρ πίεσης μοιάζουν με καρμπυρατέρ αεροζόλ μόνο στην εμφάνιση, ήταν στην πραγματικότητα τα πρώτα παραδείγματα συσκευών εξαναγκασμένης έγχυσης καυσίμου (μπεκ). Αντί να βασίζονται στο φαινόμενο Venturi για την αναρρόφηση του καυσίμου από τον θάλαμο, τα καρμπυρατέρ πίεσης ψέκαζαν καύσιμο από τις βαλβίδες με τον ίδιο σχεδόν τρόπο όπως τα σύγχρονα μπεκ. Τα καρμπυρατέρ έγιναν όλο και πιο περίπλοκα κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980 και του 1990.
Τι σημαίνει "καρμπυρατέρ";
Το "Carburetor" είναι μια αγγλική λέξη που προέρχεται από τον όρο carbure, που μεταφράζεται από τα γαλλικά - "carbide". Στα γαλλικά, carburer σημαίνει απλώς «συνδυάζω (κάτι) με άνθρακα». Ομοίως, η αγγλική λέξη "carburetor" σημαίνει τεχνικά "αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα".
Το καρμπυρατέρ K-68 λειτουργεί παρόμοια, το οποίο χρησιμοποιήθηκε σε σκούτερ τύπου Tula (αργότερα μοτοσυκλέτες Ant), Ural και Dnepr.
Στοιχεία
Όλοι οι τύποι καρμπυρατέρ έχουν διαφορετικά εξαρτήματα. Ωστόσο, οι σύγχρονες συσκευές έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά, όπως:
- Αέραςκανάλι (σωλήνα Venturi).
- Βαλβίδα γκαζιού.
- Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ρελαντί.
- αντλία επιταχυντή.
- Θάλαμοι καρμπυρατέρ (κύριοι, πλωτήρες και ούτω καθεξής).
- Μηχανισμός επίπλευσης.
- Διάφραγμα μεταφοράς καυσίμου καρμπυρατέρ.
- Βίδες ρύθμισης.
Πώς λειτουργεί ένα καρμπυρατέρ;
Όλοι οι τύποι καρμπυρατέρ λειτουργούν με διαφορετικούς μηχανισμούς. Για παράδειγμα, τα καρμπυρατέρ τύπου φυτιλιού λειτουργούν πιέζοντας αέρα πάνω από την επιφάνεια των εμποτισμένων με αέριο φυτιλιών. Αυτό προκαλεί την εξάτμιση της βενζίνης στον αέρα. Ωστόσο, οι συσκευές τύπου φυτιλιού (και άλλες συσκευές τύπου επιφάνειας) είναι άνω των εκατό ετών.
Τα περισσότερα καρμπυρατέρ που χρησιμοποιούνται στα οχήματα σήμερα χρησιμοποιούν μηχανισμό ψεκασμού. Όλα λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο. Τα σύγχρονα καρμπυρατέρ χρησιμοποιούν το φαινόμενο Venturi για να αντλούν καύσιμο από τον θάλαμο.
Βασικές αρχές των καρμπυρατέρ
Οι καρμπυρατέρ που βασίζονται στην αρχή Bernoulli έχουν ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Οι αλλαγές στην πίεση του αέρα είναι προβλέψιμες και σχετίζονται άμεσα με το πόσο γρήγορα κινείται. Αυτό είναι σημαντικό επειδή η δίοδος αέρα μέσω του καρμπυρατέρ περιέχει ένα στενό, συμπιεσμένο βεντούρι. Χρειάζεται για την επιτάχυνση του αέρα καθώς περνά μέσα από αυτόν.
Η ροή αέρα (όχι η ροή μίγματος) μέσω του καρμπυρατέρ ελέγχεται από το πεντάλ γκαζιού. Συνδέεται με τη βαλβίδα γκαζιού,βρίσκεται στο καρμπυρατέρ, χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο. Αυτή η βαλβίδα κλείνει το βεντούρι όταν το πεντάλ γκαζιού δεν χρησιμοποιείται και ανοίγει όταν πατηθεί το πεντάλ γκαζιού. Αυτό επιτρέπει στον αέρα να περάσει μέσα από το βεντούρι. Κατά συνέπεια, περισσότερο καύσιμο αντλείται από τον θάλαμο ανάμιξης. Η λειτουργία του καρμπυρατέρ βασίζεται σε τέτοιες αρχές.
Τα περισσότερα καρμπυρατέρ έχουν μια πρόσθετη βαλβίδα πάνω από το βεντούρι (ονομάζεται γκάζι που λειτουργεί ως δευτερεύον γκάζι). Το γκάζι παραμένει μερικώς κλειστό όταν ο κινητήρας είναι κρύος, γεγονός που μειώνει την ποσότητα αέρα που μπορεί να περάσει στο καρμπυρατέρ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πιο πλούσιο μείγμα αέρα/καυσίμου, επομένως το γκάζι θα πρέπει να ανοίγει (αυτόματα ή χειροκίνητα) μόλις ζεσταθεί ο κινητήρας και δεν χρειάζεται πλέον πλούσιο μείγμα.
Άλλα εξαρτήματα των συστημάτων καρμπυρατέρ είναι επίσης σχεδιασμένα να επηρεάζουν το μείγμα αέρα-καυσίμου σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας. Για παράδειγμα, μια βαλβίδα ισχύος ή μια ράβδος μέτρησης μπορεί να αυξήσει την ποσότητα καυσίμου με ανοιχτό γκάζι ή μπορεί να είναι απόκριση σε χαμηλή πίεση του συστήματος κενού (ή στην πραγματική θέση του γκαζιού). Το καρμπυρατέρ είναι ένα πολύπλοκο στοιχείο και η φυσική βάση της λειτουργίας του είναι αρκετά περίπλοκη.
Προβλήματα
Μερικά προβλήματα του καρμπυρατέρ μπορούν να λυθούν ρυθμίζοντας το τσοκ, το μείγμα ή το ρελαντί, ενώ άλλα απαιτούν επισκευή ή αντικατάσταση. Συχνά η μεμβράνη του καρμπυρατέρ φθείρεται, σταματά να αντλεί βενζίνη στους θαλάμους.
Πότετο καρμπυρατέρ αστοχεί, ο κινητήρας θα λειτουργεί άσχημα υπό ορισμένες συνθήκες. Ορισμένα προβλήματα των συστημάτων του καρμπυρατέρ οδηγούν σε βλάβη του κινητήρα, δεν μπορεί κανονικά να λειτουργεί στο ρελαντί χωρίς εξωτερική βοήθεια (για παράδειγμα, τράβηγμα του τσοκ ή συνεχές λαχανί). Τα πιο συνηθισμένα προβλήματα παρουσιάζονται κατά την κρύα εποχή, όταν ο κινητήρας είναι πιο δύσκολο να λειτουργήσει. Και ένα καρμπυρατέρ που έχει κακή απόδοση σε κρύο κινητήρα μπορεί να λειτουργεί καλά όταν είναι ζεστό (αυτό οφείλεται σε προβλήματα με τα κανάλια οπτανθρακοποίησης).
Αξίζει να σημειωθεί ότι το καρμπυρατέρ για ένα τρακτέρ με τα πόδια είναι το ίδιο με το καρμπυρατέρ αυτοκινήτου. Η διαφορά έγκειται στον αριθμό των στοιχείων και στα μεγέθη τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα προβλήματα του καρμπυρατέρ μπορούν να επιλυθούν ρυθμίζοντας χειροκίνητα το μείγμα ή την ταχύτητα ρελαντί. Για το σκοπό αυτό, το μείγμα συνήθως ρυθμίζεται περιστρέφοντας μία ή περισσότερες βίδες. Έχουν βελονοβαλβίδες. Αυτές οι βίδες επιτρέπουν στις βαλβίδες βελόνας να επανατοποθετηθούν φυσικά, με αποτέλεσμα η ποσότητα του καυσίμου να μειώνεται (άπαχο) ή να αυξάνεται (πλούσιο) ανάλογα με την κατάσταση.
επισκευή καρμπυρατέρ
Πολλά προβλήματα του συστήματος καρμπυρατέρ μπορούν να λυθούν κάνοντας αλλαγές ή άλλες επιδιορθώσεις χωρίς να αφαιρέσετε τη μονάδα από τον κινητήρα. Για να ρυθμίσετε το καρμπυρατέρ για ένα τρακτέρ με τα πόδια, δεν χρειάζεται να το αφαιρέσετε. Αλλά ορισμένα προβλήματα μπορούν να λυθούν μόνο με την αφαίρεση της συσκευής και την πλήρη ήμερική ανάκαμψη. Η ανακατασκευή ενός καρμπυρατέρ συνήθως περιλαμβάνει την αφαίρεση του μπλοκ, την αποσύνδεσή του και τον καθαρισμό του με έναν διαλύτη που έχει σχεδιαστεί ειδικά για αυτόν τον σκοπό.
Ένας αριθμός εσωτερικών εξαρτημάτων, τσιμούχων και άλλων εξαρτημάτων πρέπει στη συνέχεια να αντικατασταθούν πριν από την εγκατάσταση. Μόνο μετά από προσεκτική επεξεργασία είναι απαραίτητο να συναρμολογήσετε το καρμπυρατέρ και να το εγκαταστήσετε στη θέση του. Για να πραγματοποιήσετε ποιοτική εξυπηρέτηση, θα χρειαστείτε ένα κιτ επισκευής καρμπυρατέρ. Περιλαμβάνει όλα τα πιο σημαντικά σχεδιαστικά στοιχεία.
Έτσι, ανακαλύψαμε ότι ένα καρμπυρατέρ είναι κυριολεκτικά μια συσκευή που προσθέτει βενζίνη (καύσιμο) στον αέρα και μεταφέρει αυτό το μείγμα στους θαλάμους καύσης του κινητήρα.
