Карбюраторный автомобильный двигатель: устройство и принцип работы

Карбюраторный двигатель по причине своих отличных эксплуатационных характеристик пользуется популярностью на протяжении длительного времени. Такие моторы сочетают простоту конструкции, надежность и ремонтопригодность. Особенностью силовых агрегатов данного типа является внешнее смесеобразование. Топливо смешивается с кислородом в карбюраторе и в последующем подается в камеру сгорания.

Фактически, карбюратор представляет собой устройство, где происходит приготовление топливной смеси за счёт смешивания жидкого топлива с воздухом.

Виды карбюраторов

• В зависимости от способа образования смеси карбюраторы принято разделять на пульверизационные и испарительные. Первоначально популярностью пользовались испарительные модификации, однако впоследствии наибольшее распространение получили пульверизационные, которые обеспечивают максимально качественное разбрызгивание смеси в камере сгорания.
• В зависимости от числа используемых смесительных камер принято выделять одно, двух и четырехкамерные модификации.
• Также карбюраторы различаются в зависимости от способа и порядка открытия дроссельных заслонок. Так, заслонки в карбюраторах могут открываться принудительно и автоматически. При этом открытие заслонок на вторичной камере может проходить последовательно или параллельно. Всё это непосредственно влияет на конструкцию агрегата, обеспечивая приготовление качественной воздушно-топливной смеси и ее последующее полное сгорание в двигателе.
• Наибольшей популярностью сегодня пользуются карбюраторы с нисходящим потоком и соответствующим направлением главного воздушного клапана.
• Также существуют модификации карбюраторов с горизонтальным и восходящим воздушным потоком. Однако подобные разновидности по причине сложной конструкции не получили сегодня должного распространения и встречаются крайне редко.
• В зависимости от типа камеры принято разделять барботажные, мембранно-игольчатые, поплавковые. На сегодняшний день барботажные карбюраторы уже не используются, а вот мембранно-игольчатые и поплавковые все еще распространены. Мембранные разновидности состоят из нескольких камер, которые соединяются игольчатым клапаном. Именно открытие и закрытие клапанов позволяет регулировать объем поступающей топливной смеси. Поплавковые разновидности имеют одну камеру сгорания с установленным внутри поплавком. Именно такой поплавок и регулирует работу запорного клапана, позволяя поддерживать постоянный уровень топлива в камере.

Устройство карбюратора

Несомненным преимуществом карбюратора является его простота конструкции, он состоит из двух элементов: поплавковой камеры 10 и смесительной камеры 8.

Топливо под давлением по трубке 1 подается в поплавковую камеру 10, где находится поплавок 3 и запорная игла 2. Такая игла фактически является простейшим клапаном, который регулирует уровень топлива в камере. Наличие такого клапана позволяет обеспечить постоянный уровень топлива в поплавковой камере в процессе работы двигателя, а, следственно, подача бензина в цилиндры осуществляется равномерно. А благодаря балансировочному отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление.

Затем топливо поступает через жиклёр 9 в распылитель 7. При этом количество топлива, которое выходит из распылителя, зависит от степени вакуума, образовавшегося в диффузоре и диаметре проходящего отверстия в жиклере.

При впуске давление в цилиндрах уменьшается. Воздух из окружающей среды поступает в цилиндр через смесительную камеру 8, где расположен диффузор 6 (трубка Вентури), и впускной трубопровод, который распределяет готовую смесь по цилиндрам.

Распылитель находится в самой узкой части диффузора, где, по закону Бернулли, скорость потока достигает мах значения, а давление падает до мin значения. Выход топлива из распылителя осуществляется за счёт разности давлений.

Управление карбюратором и дроссельной заслонкой 5 может выполняться исключительно механически через связь с педалью газа, так и различными автоматическими системами, которые устанавливались на поздних модификациях в карбюраторных двигателях. Наибольшее распространение получила система управления карбюратором с металлическим тросом, которая отличается простотой конструкции и надежностью.

Подача воздуха происходит путем открытия и закрытия воздушной заслонки. Такая заслонка на большинстве двигателей имеет полуавтоматических ход. В процессе эксплуатации работа используемой воздушной заслонки может нарушаться, что приводит к переобогащению смеси или ее обеднению. Именно поэтому в ходе эксплуатации такого карбюраторного двигателя необходимо регулярно производить осмотр и соответствующую регулировку воздушной заслонки и всего карбюратора.

Одной из разновидностей карбюраторов являются эмульсионные варианты, в которых в распылитель поступает уже не жидкое топливо, а эмульсия, полученная из воздуха и топлива. Считается, что эмульсионные карбюраторы обеспечивают максимальный коэффициент полезного действия, что достигается за счёт улучшенного распыления бензина в воздушной смеси.

Регулировка карбюратора

Карбюраторный двигатель отличается простотой конструкции, однако подобная система впрыска топлива неизменно требует исправной работы всех механизмов и узлов. Нарушение настройки карбюратора, а подобные проблемы неизменно возникают в процессе эксплуатации этого механизма, приводят к ухудшению приемлемости, экономичности, при этом отмечается увеличение показателей токсичности отработанных газов. Именно поэтому нужно пристально следить за состоянием работы карбюратора и при необходимости вносить соответствующие корректировки.

Автовладельцу при эксплуатации автомобиля с карбюраторным агрегатом доступно две регулировки путем изменения положения винта количества и винта качества. Винт количества отвечает за показатель оборотов на холостом ходу. Тогда как изменение положения винта качества позволяет регулировать степень обогащения топливно-воздушной смеси.

В редких случаях могут отмечаться серьезные поломки, в особенности при появлении неучтенного подсоса воздуха или же нарушении герметичности клапана и системы холостого хода. Всё это приводит к необходимости диагностики и ремонта карбюратора силами специалистов сервисного центра.

Преимущества и недостатки

• Если говорить о преимуществах карбюратора, то можем отметить простоту конструкции и надежность. В такой системе питания используются простые механизмы, которые управляются механически и практически не имеют подвижных частей. Фактически, ломаться в карбюраторе нечему, поэтому подобный узел отличается надежностью и долговечностью.
• Если сравнивать карбюраторный мотор с инжекторным, то из преимуществ можно отметить лучшую работу при низких температурах и устойчивый запуск в жару и холод. Регулировка карбюратора не представляет сложности. Имеется два винта, изменение положения которых позволит внести необходимые корректировки в работу силового агрегата.

Однако и недостатки у двигателей данного типа всё же имеются:

• В первую очередь это зависимость работы силового агрегата от качества топлива. При наличии в бензине липучих посторонних примесей, может забиваться распылитель, что приводит к неровной работе силового агрегата.
• Следует сказать, что в сравнении с инжектором карбюраторные моторы существенно проигрывают в вопросах мощности. Карбюратор не способен обеспечить качественное разбрызгивание топлива в камере сгорания, соответственно в сравнении с инжектором такой мотор будет иметь увеличенный расход топлива, а также меньшие показатели мощности с одинакового объема.
• В простоте карбюраторных двигателей кроются как преимущества, так и недостатки. Если в инжекторе можно внести программой какие-либо изменения в работу силового агрегата, то у карбюратора какая-либо регулировка работы системы питания двигателя существенно затруднена.

На сегодняшний день карбюраторные двигатели практически полностью вытеснены инжекторными агрегатами, которые отличаются улучшенными динамическими и топливно-экономическими показателями работы. Впрочем, многие автовладельцы по достоинству оценили простоту и надежность карбюраторных двигателей и с удовольствием используют машины с таким типом силовых агрегатов и по сей день.

Модели двигателей российского производства

Двигатель – это сердце автомобиля. Он приводит в движение не только колеса, но и другие важные механизмы авто: газораспределительную систему, генератор, систему охлаждения и т. д. В зависимости от предназначения мотор может иметь отличимую конструкцию и разные силовые показатели. Именно по этому критерию и определяют направление будущего производства отечественные моторостроительные заводы. Российские двигатели авто выпускаются в достаточно широком ассортименте.

Основные производители ДВС в России

Всего на территории РФ насчитывается порядка 30 моторостроительных заводов. Но только четыре из них занимаются широкомасштабным производством двигателей для гражданского использования:

• УМЗ – Ульяновский завод, специализирующийся на изготовлении дизельных и бензиновых моторов стандарта ЕВРО-4 и ЕВРО-5. Его продукция применяется на легковых автомобилях, джипах и небольших грузопассажирских ТС;
• ЗМЗ – Заволжский завод, выпускающий рядные четырехцилиндровые силовые агрегаты, с топливной системой бензинового типа. Основная целевая аудитория: легковые автомобили;
• АвтоВАЗ – Волжский завод, специализирующийся на выпуске легковых авто, внедорожников и их комплектующих частей, включая моторы. В арсенале производителя имеется целая линейка бензиновых ДВС с карбюраторной и инжекторной системами питания;
• ГАЗ – Нижегородский завод, производящий двигатели для легковых, грузовых и пассажирских автомобилей. Предложенные им образцы бывают всего двух типов: рядные 4 и 6 цилиндровые.

Остальные моторостроительные заводы, по типу КАМАЗа, ТМЗ и т. д., производят силовые агрегаты исключительно для специализированной техники. Их продукция пользуется широкой популярностью за рубежом. Но по охвату целевой аудитории их можно назвать узкоспециальными.

Модельный ряд отечественных двигателей

Список российских силовых агрегатов включает в себя моторы разных конструкций, начиная с рядной «четверки», и заканчивая V-образной «восьмеркой». Рассмотрим несколько примеров самых популярных ДВС:

Российские двигатели ВАЗ 11183i и ВАЗ 11189i

Два четырехцилиндровых рядных мотора, разработанные для линейки автомобилей Lada Kalina и Granta. ДВС с индексом 11183 имеет рабочий объем в 1,6 литров, при которых его мощность достигает всего 82 л. с.

А вот улучшенный двигатель 11189, при более экономичном объеме блока (1,4 л.) выдает до 89 лошадей, за счет увеличенного количества клапанов. При этом оба силовых агрегата отвечают требованиям ЕВРО-4, что делает их доступными для использования на территории Европы;

ВАЗ 2101-2107

Линейка бензиновых «четверок», с рядным расположением цилиндров. Применяется исключительно на легковых автомобилях ВАЗ «классика», с задним приводом.

Рабочий объем таких силовых агрегатов колеблется от 1,3 до 1,6 литров, с соответствующим разбросом мощности: от 68 до 75 лошадиных сил. В 2006 году производство такого типа ДВС было приостановлено.

ВАЗ 2108-2115

Ряд четырехцилиндровых инжекторных двигателей, с рабочим объемом от 1,5 до 1,8 литров. Разброс мощности таких силовых агрегатов составляет 69 – 105 л. с. А применяются такие ДВС только на отечественных седанах, хэтчбеках и универсалах.

ВАЗ 2121

Один из самых мощных рядных «четверок» Волжского завода. Его рабочий объем составляет 1,8 литров, при номинальной мощности мотора в 82 л. с. Таким ДВС укомплектовываются отечественные внедорожники с приводом 4Х4, по типу «Нивы» или «Кедра».

Российские двигатели ЗМЗ 402.10, 420 6.10, 402 1.10 и 402 5.10

Четырехцилиндровые двигателя с рядным расположением цилиндров и рабочим объемом в 1,6 литров. Находят применение на маломощных грузовых автомобилях и легковушках. Номинальная мощность таких ДВС колеблется от 95 до 100 л. с.

ЗМЗ 4104.10 и 409.10

Рядные «четверки» с карбюраторной топливной системой, и рабочим объемом в 1,6 литров. Такие силовые агрегаты способны выдавать от 96 до 143 лошадиных сил. А применяют их исключительно на полноприводных автомобилях повышенной проходимости.

ЗМЗ 40522.10, 4063.10, 4091.10

Моторы инжекторного типа, применяемые на грузовых, пассажирских и грузопассажирских машинах среднего класса грузоподъемности. Объем блока у таких ДВС достигает 1,6 литров, при номинальной мощности от 110 до 125 л. с. Образец с индексом 4063.10 имеет еще и экспортный вариант, отвечающий стандартам ЕВРО-4.

ЗМЗ 4062.10 и 40621.10

Рядные «четверки», с инжекторной системой питания. Чаще всего их применяют на легковых автомобилях ГАЗ. Но иногда такие ДВС встречаются и на грузопассажирских УАЗах. Номинальная мощность этих моторов составляет 145 л. с., при объеме в 1,6 литров. А вот их ЭКО уровень едва дотягивает до ЕВРО-2.

Российские двигатели ЗМЗ 40524.10 и 40525.10

Современные силовые агрегаты стандарта ЕВРО-4, с четырьмя цилиндрами, объемом 1,6 литров, расположенными в ряд. Мощностной порог таких ДВС достигает 140 л. с., а применяют их чаще всего на последних моделях «ГАЗель» и «Рута»;

ЗМЗ 51432.10 CRS

Единственный турбированный мотор, производимый Заволжским заводом. Его мощность составляет 114 лошадиных сил, при объеме мотора в 1,4 литра. Такой ДВС можно встретить на отечественных внедорожниках УАЗ «Патриот», «Хантер» и «Карго» (в том числе и в кузове пикап);

Двигатели отечественного производства ЗМЗ 5233.10, 5234.10 и 513.10

V-образные «восьмерки», выдающие до 130 лошадей. Такие силовые агрегаты являются узкоспециальными, так как их применение распространяется только на пассажирские автобусы и грузовики среднего класса.

ЗМЗ 73

Восьмицилиндровый мотор, с V-образным расположением цилиндров. Применяется на манипуляторах, погрузчиках и другой спецтехнике легкого и среднего класса грузоподъемности. Его рабочий объем достигает 4,25 литров, при максимальной мощности в 123 л. с.

ГАЗ 560 и 5601

Рядные четверки, выдающие до 95 и 110 лошадей соответственно. Силовой агрегат под индексом 560 применяется на легковых автомобилях модели «Соболь», «Волга» и «Крайслер». А вот более сильный ДВС находит применение на грузопассажирских «ГАЗелях» и «Соболях».

ГАЗ 5621

Шестицилиндровый рядный мотор, выдающий до 110 лошадей. Образец для грузовых автомобилей и лимитированных внедорожников с повышенной проходимостью «Тигр» и «Водник».

ГАЗ 5603

Экспортный вариант силового агрегата, отвечающий стандартам ЕВРО-4. Представлен рядной «четверкой», с рабочим объемом 1,6 литров и номинальной мощностью в 110 лошадиных сил.

Российские двигатели УМЗ 4215, 4216, 4216-47, 4216-4, 4216-1

Четырехцилиндровые рядные ДВС, с разбросом мощности от 96 до 107 лошадей. Специальный образец для пассажирских автомобилей «Газель» и «Соболь». Благодаря ЭКО стандарту ЕВРО-3,4 такой силовой агрегат поставляется еще и на экспорт, в модификациях с 8 и 16 клапанами.

УМЗ 421

Мотор с рядным блоком и 4 цилиндрами, рабочий объем которых составляет 1,6 литров. Широко применяется на грузопассажирских автомобилях марки УАЗ, с приводом 4Х4. Номинальная мощность такого ДВС составляет 98 лошадиных сил.

УМЗ 4213

Современный силовой агрегат, отвечающий стандарту ЕВРО-3. Изготавливается для внедорожников УАЗ. При объеме 1,6 литров (4 цилиндра) выдает до 107 лошадей.

Средний ресурс отечественных моторов составляет порядка 150-170 тыс. км – для легковых авто, и от 90 до 110 тыс. км пробега – для грузопассажирских машин и внедорожников с полным приводом.

Вес силовых агрегатов, выпускаемых заводами ВАЗ, ГАЗ, УМЗ и ЗМЗ не превышает 115 кг – у легковушек, и 170 кг – у машин с большой грузоподъемностью. Для их питания используется топливо АИ-92/95, а для смазки трущихся элементов блока производитель рекомендует применять масло с индексом от 5W30 до 15W40.

Специализированные российские двигатели

Помимо образцов для джипов и легковушек отечественные моторостроительные заводы производят еще и двигателя специального назначения. К ним относятся:

ТМЗ 864-10

V-образный восьмицилиндровый дизель, созданный Тутаевским моторным заводом. Его максимальная мощность составляет 500 л. с. при рабочем объеме в 17,25 литров. Такого рода моторы применяются на грузовых автомобилях с большой грузоподъемностью.

От легковых ДВС ТМЗ 864-10 существенно отличается конструкцией: в нем предусмотрен базовый турбонаддув и замкнутая система вентиляции картера.

КАМАЗ 740.74-20

300-сильный дизельный мотор, с V-образным блоком цилиндров. Применяется на грузовых автомобилях среднего класса грузоподъемности, с приводом 6Х6. По ЭКО стандарту подходит под требования ЕВРО-4. Средний ресурс такого ДВС – 1 млн. км. Пробега.

ЯМЗ 536

Дизельный силовой агрегат, с V-образным восьмицилиндровым блоком. Подходит для использования на самосвалах и грузовых автомобилях с колесной базой от 4Х4 до 8х2. Изредка применяется на автопоездах, с общей грузоподъемностью до 44 тонн. Его рабочий объем составляет 12 литров, при номинальной мощности в 412 лошадиных сил.

В конструкции специализированных силовых агрегатов применяются зарубежные технологии, на подобии: Common, Rail Westport и EvoTech. Они позволяют снизить расход топлива гигантов, и увеличить их рабочий ресурс.

Топ 3 самых надежных двигателей отечественного производства

За длительное время эксплуатации отечественных автомобилей специалисты смогли вычислить тройку самых надежных силовых агрегатов, выпускаемых заводами ЗМЗ и АвтоВАЗ. Это двигатели отечественного производства:

ВАЗ 11189

Рядная четверка, с рабочим объемом в 1,6 литров. Этот мотор оснащен достаточно простой и надежной газораспределительной системой на 8 клапанов. Втыковые поршни, характерные для всего модельного ряда ВАЗ, на нем были заменены на безвтыковые, которые не гнуться при обрыве ремня ГРМ.

Заводского ресурса такого силового агрегата хватает более, чем на 200 тысяч км пробега. А вот ЭКО уровень двигателя ВАЗ 11189 отвечает всем нормам ЕВРО-4, что не присуще большинству отечественных легковых автомобилей. Дата производства ДВС – с 2015 года, и по сегодняшний день (в 2018 году была произведена глобальная модернизация блока цилиндров).

ВАЗ 21179

Это 1,8 литровый силовой агрегат, с рядным блоком. Еще один бензиновый образец от завода «АвтоВАЗ», который славится высоким уровнем надежности. В его основе лежит конструкция с более устаревшей модели 21126.

Но в ходе модернизации производители оснастили двигатель ВАЗ 21179 новыми коленчатым валом и поршневой группой. За счет этого, при старом расходе, мотор стал выдавать аж 122 лошадиные силы (вместо 110, как на версии 21126).

Изменилась и система охлаждения блока. Теперь она способна выдерживать большое давление, препятствуя течи. Единственный недостаток российского двигателя ВАЗ 21179 – повышенный расход масла на обкатке.

Но если перетерпеть этот период, то силовой агрегат отблагодарит вас 400 тысячами км пробега. Хотя заводской ресурс, на который дается гарантия, заканчивается на 300 тысячах.

ЗМЗ 409

Рядная четверка от Заволжского завода, объемом 2,7 литра, замыкает тройку самых надежных моторов отечественного производства. В отличие от силовых агрегатов АвтоВАЗ этот ДВС укомплектован 16-ти клапанным газораспределительным механизмом. Но в плане надежности он не уступает своим восьми-клапанным аналогам.

Блок мотора ЗМЗ 409 изготовлен из высокопрочного чугуна, с повышенным уровнем огнеупорности, за счет чего двигатель не так сильно страдает от перегрева. Установленный заводом ЭКО уровень этого ДВС достигает стандарта ЕВРО-4. Ну а средний срок эксплуатации блока под индексом 409 составляет 450 – 500 тысяч км.

Единственное слабое место двигателя ЗМЗ 409 – натяжители цепи газораспределительного механизма. Но их ремонт достаточно дешевый. Поэтому брать во внимание этот недочет не стоит. Период выпуска мотора ЗМЗ 409 – с 2001 года, по настоящее время.

Тройка самых надежных отечественных агрегатов была разработана для моделей Lada Vesta, Lada X-Ray, Lada Largus, UAZ Hunter, UAZ Patriot и UAZ 452. Также некоторые экземпляры «АвтоВАЗа» поставлялись на экспорт, для использования на легковых автомобилях и универсалах. Поэтому не исключено, что Волжские двигатели отечественного производства можно встретить на некоторых Фиатах и Рено.

Источник Источник http://dvigatels.ru/uhod/karbyuratornyj-dvigatel.html
http://autoexpert174.ru/dvigateli-rossijskie/