Автомобильные карбюраторы – история развития

Основная задача бензинового мотора — преобразование энергии сжигаемого горючего, смешанного с кислородом воздуха, в тяговое усилие. Двигатели внутреннего сгорания используют специальное устройство, выполняющее роль смесителя. В статье сделана попытка ответить на вопросы, что такое карбюратор, где находится, зачем нужен.

Кто изобрел карбюратор

Зигфрид Маркус

Этьен Ленуар

Карл Бенц

Попытки создать двигатель внутреннего сгорания стартовали в середине девятнадцатого века. Бельгийский инженер Этьен Ленуар считается первым разработчиком, создавшим двухтактный силовой агрегат с карбюратором, искровым зажиганием, работающий на каменноунольном газе. Пять лет ушло на дополнение системами смазки, охлаждения, переход на керосин. Трехколесные автомобили начали продаваться.

Немецкий механик – изобретатель Зигфрид Маркус первым использовал бензин в карбюраторных моторах, сумел разогнать машину до скорости 10 км/час. Топливная смесь состояла из паров газа, нефтепродуктов, смешанных с воздухом.

Яношем Чонка

Донат Банки

Готтлиб Даймлер

Готтлиб Даймлер и Карл Бенц начали совместное промышленное производство автомашин в начале двадцатого века.

Настоящим прорывом двигателестроения стало изобретение метода распыления топлива воздушным потоком. Родился прообраз современных карбюраторов. Автором патента стал Донат Банки. Венгерский физик совместно с инженером Яношем Чонка предложил использовать смеситель с калиброванным жиклером.

Поток воздуха затягивал бензиновую пыль в цилиндр, тепло сжатия образовывало равномерно распределенные пары. Жиклер (трубка с отверстиями, расположенная поперек потока) выступал в роли дозатора. Постоянное соотношение компонентов достигалось благодаря поддержанию неизменного уровня жидкости в приборе.

Напор поддерживался маленьким бачком, содержащим поплавок.

Зачем нужен карбюратор

Теоретические требования дают понять, что такое карбюратор.

Создать возможность испарения, образование однородной смеси.
Непрерывно сохранять эффективные пропорции бензина, воздуха для различных оборотов двигателя, мгновенно перестраиваться.
Оптимизировать диаметры жиклеров (отверстие малого размера лучше распыляет, повышает гидравлическое сопротивление; большой проход снижает испарение, улучшает гидравлические показатели прибора).
Выдержать простоту устройства, доступность настроек.

Эволюция карбюраторов

Необходимость соединения топлива с окислителем для работы двигателя внутреннего сгорания ответила на вопрос, для чего нужен карбюратор. Оставалось разработать аппарат, способный подготавливать смесь. История развития машиностроения знает три модификации топливных миксеров.

Барботажные устройства были совмещены с бензобаком. Входной патрубок подавал атмосферный воздух внутрь емкости. Выходная трубка выводила воздушно — паровую смесь.

Достоинства конструкции:

подача горючего в паровом виде согласно теории.

Недостатки метода очевидны:

повышенные требования к температурным параметрам топлива;
взрывоопасность;
громоздкость;
сложность управления процессом насыщения;
зависимость от времени года, погодных условий;
сильная инерционность.

Мембранно — игольчатый смеситель содержит несколько камер, отделенных мембранными перегородками. Мембраны, соединенные с топливным каналом, жестко объединяет шток. Игольчатый конец штанги перекрывает седло клапана подачи бензина.

Различные участки смесительной камеры каналы связывают с перегородками. Мембраны подпирались калиброванными пружинами. Необходимая пропорция топливо — воздух создавалась соотношением вакуума, давления горючего, скоростью смеси.

Преимущества механизма:

простота;
независимость положения установки от гравитации (нашел применение в винтовой авиации, на бензопилах).

Отрицательные моменты:

пружины создают нестабильность характеристик;
сложность настроек;
количество смеси изменяется в узких пределах.

Поплавковый карбюратор стал автомобильным старожилом. Количество выпущенных моделей сложно посчитать. Конструкторы автомашин отзывались на возрастающие требования потребителей, дополняли механизм новыми возможностями. Основа осталась неизменной. Описание работы простейшего устройства позволит понять принцип функционирования поплавкового карбюратора.

Как работает карбюратор

Поплавковая камера похожа на замкнутую емкость с тремя отверстиями:

Снаружи по центру крышки расположен штуцер подающего бензопровода. Изнутри проход перекрывает игла, упираясь нижним концом на поплавок.
Выход для поддержания атмосферного давления.
Встроенный калиброванный жиклер находится снизу в стенке.

Верхний край смесительной камеры сообщается с атмосферой, содержит встроенный диффузор. Через осевую вертикаль в узкое место диффузора подведена трубка распылителя, соединенная с топливным жиклером.

Нижний конец смесителя сообщается с впускным трубопроводом. Дроссельная заслонка регулирует капельно-газовый поток.

Применяется закон Бернулли для жидкостей, газов, устанавливающий связь между сечениями жиклера, диффузора, степенью вакуума.

Запуск мотора. Заводная ручка (стартер) вращает коленчатый вал. Поршень движется к нижней мертвой точке, создавая разрежение в цилиндре. В определенный момент открывается впускной клапан, пытается выровнять давление, создает всасывающий поток.

Лавина молекул воздуха устремляется через канал во впускной коллектор, цилиндр, захватывая, распыляя топливо. Уровень жидкости понижается, поплавок опускается. Игла открывает доступ бензину. Поршень стремится в верхнюю мертвую точку, повышая температуру в цилиндре. Впускной клапан закрывается.

Смесительная камера переходит в состояние ожидания. Поплавок всплывает, запирает острием седло. Карбюраторные камеры готовы к следующему циклу. Смесь, поступая в цилиндр, разогревается, продолжает измельчаться, перемешиваться. При максимальном сжатии подается искра, происходит взрывообразное сгорание.

Газы стараются увеличить объем, толкая поршень вниз. На следующем цикле перемещения шатуна вверх открывается выпускной клапан. Отработанные газы выталкиваются в выхлопной коллектор.

Конструкция простейшего карбюратора примитивна, не учитывает многих ситуаций эксплуатации автомобиля.

Инженеры-разработчики вносили изменения:

увеличивали число камер, жиклеров;
устанавливали фильтры подготовки воздуха;
спаривали, синхронизировали два устройства на одном моторе;
добавляли систему холостого хода, насос-ускоритель, другие детали.

Основная задача современного карбюратора – найти золотую середину между параметрами:

расход топлива (уменьшение сечения жиклеров):
повышение динамических характеристик (увеличение топливных отверстий);
соответствие экологическим требованиям (минимизация вредных выбросов).

Наиболее популярными карбюраторами для автомашин ВАЗ считаются «Озон», «Солекс». Продлить срок эксплуатации изделия позволяет своевременное техническое обслуживание.

Выпускаются специальные чистящие средства, позволяющие выполнить профилактику самостоятельно, без разборки. Полное обслуживание предполагает демонтаж прибора, разборку, чистку, замену дефектных деталей, сборку, наладку.

Для этого необходимо поднять капот моторного отсека, найти, снять воздушный фильтр (на водительском сленге кастрюлю).

Нахождение:

традиционно справа от двигателя напротив пассажира на авто ВАЗ с задним приводом, продольным расположением блока цилиндров;
со стороны лобового стекла в автомашинах ВАЗ с передним ведущим мостом.

Карбюратор расположен под фильтром.

Элементарный карбюратор

Карбюратор нужен для приготовления горючей смеси из жидкого топлива и воздуха для питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Топливо в карбюраторе распыливается и перемешивается с воздухом, после чего подаётся в цилиндры.

Устройство и работа элементарного карбюратора

Принципиальная схема элементарного карбюратора показана на рисунке ниже.

Основными элементами карбюратора являются поплавковая камера 8 с поплавком 2 и запорным клапаном 1, топливный жиклер 7, дроссельная заслонка б, распылитель 4 и диффузор 5. Свободный от топлива объем поплавковой камеры сообщается, как показано на рисунке. с началом воздушного канала. В этом случае поплавковую камеру называют сбалансированной.

С помощью поплавка 2 и игольчатого клапана 1 в поплавковой камере 8 поддерживается примерно постоянный уровень топлива. Для предотвращения вытекания топлива через распылитель устье распылителя располагают выше уровня топлива в поплавковой камере на 2—8 мм.

Рис. Принципиальная схема простейшего карбюратора: 1 — запорный клапан; 2 — поплавок; 3 — балансировочный канал; 4 — распылитель; 5 — диффузор; 6 — дроссельная заслонка; 7 — жиклер; 8— поплавковая камера

Топливный жиклер 7 дозирует топливо, поступающее через распылитель 4 в воздушный канал карбюратора. Дроссельной заслонкой регулируется количество горючей смеси, подаваемой из карбюратора во впускной тракт и цилиндры двигателя.

На тракте впуска между окружающей средой и цилиндром создается перепад давлений, в результате которого воздух из окружающей среды поступает в воздушный канал карбюратора и движется по этому каналу.

В диффузоре 5 сечение воздушного потока уменьшается, в результате чего повышается его скорость и создается местное разряжение. Максимального значения разряжение достигает в наиболее узкой части диффузора, где обычно устанавливается сопло распылителя 4.

Под действием разряжения в диффузоре топливо из распылителя фонтанирует в воздушный канал. При выходе из сопла распылителя топливо подхватывается воздушным потоком и, перемещаясь по воздушному каналу со значительно меньшей скоростью, чем воздух, мелко распыляется.

Затем в смесительной камере, которая находится в зоне дроссельной заслонки, распыленное топливо частично испаряется, образуя горючую смесь.

В зависимости от направления потока горючей смеси различают карбюраторы с восходящим, падающим и горизонтальным потоками. Наибольшее распространение получили карбюраторы с падающим потоком, так как они обеспечивают более равномерное распределение горючей смеси по цилиндрам, что улучшает мощностные и экономические показатели двигателя.

В зависимости от количества смесительных камер различают однокамерные и двухкамерные карбюраторы. Применение двух и более камер также позволяет улучшить смесеобразование, т.е. обеспечить более качественное перемешивание топлива с воздухом и равномерное распределение смеси по цилиндрам в многоцилиндровом двигателе.

Кто изобрел первый карбюратор?

Первый в мире карбюратор был изобретен совместно венгерским инженером и изобретателем Яношем Чонка и венгерским физиком Донатом Банки в 1893 году.

Янош Чонка

Донат Банки

Изобретение Банки и Чонкой карбюратора внесло большой вклад в развитие автомобильной промышленности, т.к. до этого момента не было придумано более эффективного способа правильно смешивать топливо и воздух для двигателя. Ходят слухи, что идею для создания карбюратора Банки позаимствовал у цветочницы, когда случайно обратил внимание на то, как она опрыскивает свои цветы водой изо рта.

Что такое карбюратор и в чем его секрет?

В объявлениях о продаже автомобиля можно встретить немало предложений неновых, но вполне приличных машин в нормальном состоянии. Как говорится, «ездить и ездить». Но вот незадача – на выбранной машине установлен карбюратор.

Довольно старое по своему типу устройство, которое отпугивает современных автолюбителей, особенно молодых людей, своей сложностью, возможным отсутствием ремонтных запчастей и возможными поломками.

Покупать ли автомобиль с карбюратором, или найти более современную конструкцию с инжекторной топливной системой – принять решение можно только после того, как разберешься в нюансах работы и конструкции этого устройства.

Что такое карбюратор и для чего он нужен?

Чтобы двигатель внутреннего сгорания работал в оптимальном режиме, необходимо смешать топливо и воздух в определенной пропорции и подать эту смесь в камеру сгорания. Параметры смеси могут меняться в зависимости от режима работы ДВС, потребление топлива – тоже, а значит, необходимо устройство, которое в автоматическом режиме будет всё это делать.

Карбюратор – устройство для смешивания воздуха с топливом. В результате его работы в нужный момент в камеру сгорания двигателя поступает смешанный с воздухом распыленный бензин, готовый к воспламенению. Несмотря на то, что карбюратор один на несколько цилиндров, смесь через впускной коллектор всегда попадает в нужное место благодаря слаженной системе работы всех элементов ДВС.

Устройство карбюратора

До сегодняшних дней к нам добрались в основном поплавковые модели – самые последние и максимально усовершенствованные. Так что на большинстве автомобилей можно встретить именно их.

Устройство поплавкового карбюратора: 1 — регулировочный винт пускового устройства; 2 — штифт рычага 24, входящий в паз рычага 3; 3 — рычаг управления воздушной заслонкой; 4 — винт крепления тяги привода воздушной заслонки; 5 — регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки первой камеры; 6 — рычаг дроссельной заслонки первой камеры; 7 — ось дроссельной заслонки первой камеры; 8 — рычаг привода дроссельной заслонки второй камеры; 9 — регулировочный винт количества смеси холостого хода; 10 — ось дроссельной заслонки второй камеры; 11 — рычаг дроссельной заслонки второй камеры; 12 — патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 13 — дроссельная заслонка второй камеры; 14 — выходные отверстия переходной системы второй камеры; 15 — корпус дроссельных заслонок; 16 — распылитель главной дозирующей системы второй камеры; 17 — малый диффузор; 18 — корпус топливного жиклера переходной системы второй камеры; 19 — распылитель ускорительного насоса; 20 — патрубок подачи топлива в карбюратор; 21 — распылитель эконостата; 22 — воздушная заслонка; 23 — шток пускового устройства; 24 — рычаг воздушной заслонки; 25 — крышка пускового устройства; 26 — штифт рычага 24, действующий от штока 23 пускового устройства; 27 — ось воздушной заслонки; 28 — крышка карбюратора; 29 — трубка с топливным жиклером эконостата; 30 — топливный фильтр; 31 — игольчатый клапан; 32 — эмульсионная трубка второй камеры; 33 — поплавок; 34 — главный топливный жиклер второй камеры; 35 — перепускной жиклер ускорительного насоса; 36 — рычаг привода дроссельных заслонок; 37 — рычаг привода ускорительного насоса; 38 — диафрагма ускорительного насоса; 39 — регулировочный винт качества (состава) смеси холостого хода; 40 — патрубок забора разрежения вакуумного регулятора опережения зажигания. 41 — корпус карбюраторов. 42 — электромагнитный запорный клапан; 43 — регулировочный винт добавочного воздуха заводской подрегулировки системы холостого хода; 44 — диафрагма пускового устройства.

Поплавковый карбюратор состоит из множества элементов.

Поплавковая камера, которая отвечает за поддержание определенного уровня топлива.
Поплавок с запорной иглой, предназначенный для автоматического дозирования уровня топлива в поплавковой камере.
Смесительная камера, в которой происходит основное смешивание распыленного (мелкодисперсного) топлива и воздуха
Диффузор – суженный участок, проходя через который воздушный поток ускоряет свое движение.
Распылитель с жиклером, соединяющий поплавковую и смесительную камеры, через который проходит топливо прямо к диффузору.
Дроссельная заслонка – регулирует поток смеси, поступающий в цилиндры.
Воздушная заслонка – регулирует поток воздуха, поступающий в карбюратор. Благодаря ей можно сделать смесь «бедной», нормальной или «обогащенной».
Схема зависимости мощности от количества воздуха в топливной смеси

Из схемы видно, что нормальная смесь — это когда воздуха в примерно в 15 раз больше чем топлива. При таких условиях будет полное сгорание бензина и максимальная мощность.
Система холостого хода – подает топливо в обход смесительной камеры, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. По специальным каналам бензин и воздух проходят в задроссельное пространство.
Экономайзеры и эконостаты – устройства для дополнительной подачи топлива, когда двигатель работает на максимальных нагрузках. При этом экономайзеры имеют принудительное управление, а эконостаты работают от разрежения воздуха.
Подсос топлива – система принудительного обогащения топливной смеси. Потянув за рычаг, водитель приоткрывал дроссельную заслонку, в результате чего воздух интенсивней проходил через смесительную камеру и забирал большее количество топлива. Получается обогащенная смесь, удобная для запуска холодного двигателя.

Принцип работы карбюратора

Посмотрев видео, ниже, Вы наглядно увидите устройство и принцип работы карбюратора на разных режимах работы. Видео хоть и старенькое, но актуальное по сей день. Не поленитесь и досмотрите до конца, если хотите полностью разобраться в теме.

Ну а ниже подытожим — работа всех поплавковых карбюраторов осуществляется по типичной схеме.

В поплавковую камеру через топливную магистраль из бака закачивается бензин на нужный уровень, который регулируется и поддерживается поплавком и запорной иглой.
Распылитель, находящийся в нижней части поплавковой камеры, с помощью жиклера передает строго дозированную порцию топлива в смесительную камеру. Одновременно поток топлива распыляется для лучшего перемешивания с воздухом и сгорания.
Топливо из распылителя рассеивается над диффузором, который предназначен для создания быстрого потока воздуха и лучшего его смешивания с уже распыленным бензином.
Смесь топлива и воздуха поступает к дроссельной заслонке, которая напрямую связана с педалью газа. Чем больше топлива нужно двигателю, тем больше открыта заслонка и тем активней работает карбюратор.
Из карбюратора топливно-воздушная смесь проходит через впускной коллектор к тому цилиндру, в котором в данный момент опускается поршень с одновременным открытием впускного клапана.
Поршень работает как насос, втягивая уже приготовленную в карбюраторе смесь.

Несмотря на довольно простой принцип работы, хорошо настроенный карбюратор обеспечивает отличную отдачу мощности двигателем, неплохую экономию топлива и надежность системы.

Типы карбюраторов

Предшественниками уже рассмотренного поплавкового карбюратора были мембранно-игольчатый и барботажный. Это уже устаревшие конструкции, которые сегодня и не встретишь на машинах повседневного использования (а вот на «олдкарах» эти редкости еще есть).

Мембранно-игольчатый карбюратор состоит из нескольких камер, разделенных мембранами. Мембраны опираются на пружины заданной жесткости и соединены между собой штоком. Мембранные камеры имеют выход в камеру смешивания, а также соединены с каналом подачи топлива.

Движение штока приводило в действие мембраны камер, заставляя их качать топливо в полость смешивания.

Да, система несколько громоздкая и медленно реагирующая на изменение режима работы двигателя, но при этом надежная до такой степени, что устанавливалась на авиационные двигатели.

Схема мембранно-игольчатого карбюратора

Барботажный карбюратор – первая конструкция и первая попытка создать подобное устройство. Представлял собой глухую крышку, которая накрывала бензобак на некотором расстоянии от топлива.

К крышке подводились два патрубка: один входной для воздуха, второй к двигателю. Воздух, проходя под крышкой, насыщался парами бензина и в таком виде направлялся в камеру сгорания.

Это первое устройство, которое рассчитано на работу с испарениями топлива.

Схема барботажного карбюратора: 1 — трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; 3 — диффузор; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — игольчатый клапан.

Классификация других типов карбюраторов зависит от особенностей конструкции.

По сечению распылителя различают устройства с постоянным разрежением (модели производства Японии с высочайшими эксплуатационными характеристиками), с постоянным сечением распылителя (карбюраторы производства СССР и РФ) и с золотниковым дросселированием (горизонтальные карбюраторы, предназначенные в основном для мототехники).

По направлению движения готовой смеси различают конструкции с горизонтальным и вертикальным потоком (из последних самой эффективной оказалась система с нисходящим потоком).

Поплавковые карбюраторы могут иметь одну или несколько смесительных камер. Однокамерные устройства были в ходу до 1960-х годов, пока развитие двигателей не потребовало увеличения пропускной способности карбюратора.

Создание многокамерных карбюраторов с несколькими дроссельными заслонками позволило решить эту проблему. Появились разновидности: карбюраторы с одновременным открытием двух дроссельных заслонок, от каждой из которых питались определенные цилиндры, и карбюраторы с последовательным открытием двух заслонок, которые подключались на весь двигатель и работали в соответствии с его режимом.

По мере того, как росла мощность двигателей, развивались и карбюраторы. Появились трех- и четырехкамерные виды, на автомобиль устанавливалось несколько карбюраторов, настраивались различные варианты приготовления топливной смеси (например, в одной камере делалась переобогащенная смесь, в двух других – обедненная).

Преимущества и недостатки карбюраторов

Про ужасы вечного ремонта карбюратора не слышал только глухой. А что на самом деле? Какие же плюсы у этого устройства и есть ли смысл вообще с ним иметь дело? Как ни странно прозвучит это в наш технологичный век, но карбюратор имеет несколько серьезных преимуществ.

Простота конструкции. Нет, речь не о том, что это очень уж простой механизм. Но по сравнению с электронной начинкой сегодняшних автомобилей, карбюратор на порядок проще для ремонта, обслуживания и даже эксплуатации. В большинстве карбюраторов нет никакой электроники, только механические устройства, а значит, человек с «прямыми руками» может и сам заниматься его ремонтом и обслуживанием. Об этом хорошо помнит «старая гвардия» — наши родители, привыкшие копаться в своих «ненаглядных» Жигулях и Запорожцах.
Ремонтопригодность. Всё, что ломается в карбюраторе, можно починить без «лишней крови». Необходимые запчасти можно купить (есть производители, до сих пор выпускающие ремкомплекты. А почему бы и нет?).
При работе с некачественным топливом карбюратор оказывается гораздо живучей и стабильней, чем инжектор. И вообще, он не слишком требователен к чистоте, а если и засоряется, то подлежит простой чистке в домашних («гаражных») условиях.
Небольшое количество воды, попавшее в карбюратор, не причинит ему вреда, в отличие от инжектора. Правда, со временем он потребует чистки и калибровки.
И, наконец, карбюратор не требует подключения к электросети, датчикам, процессору и прочим «радостям» цивилизации. Он работает исключительно от энергии всасываемого двигателем воздуха, а значит, был оптимальным вариантом для установки на старые автомобили, где вообще не было электроники.

Но есть и недостатки иза которых карбюраторные автомобили в конце концов сошли с мировой арены автомобилестроения.

Технологии требовали систему подачи топлива с гибкой подстройкой, а не с постоянными параметрами, чтобы минимизировать потребление топлива (которое раньше никто особо не считал). Поэтому на смену карбюратору пришла инжекторная система, которая до сих пор развивается и совершенствуется.
Второй значительный минус – зависимость карбюратора от погодных условий. В холодное время года внутри собирается конденсат, мешающий работе, в зимний период есть риск обледенения внутренней части. При этом летняя жара тоже не дает ему работать стабильно из-за активного испарения – начинаются сбои в подаче смеси.
Ну и третий недостаток — это значительно ниже экологические показатели, по сравнению с инжектором. В современной борьбе за экологию карбюраторные автомобили просто не выдерживают никакой критики, так как вредные выбросы у них значительно выше.

Основные неисправности карбюраторов и их причины

Неисправности в карбюраторе отражаются на режиме работы двигателя, и именно по нему можно определить, что с системой подачи топлива не всё нормально.

Тяжело запускается непрогретый двигатель – скорей всего, проблемы в регулировке дроссельной заслонки. Необходимо отрегулировать привод заслонки, чтобы при вытянутом подсосе она полностью закрывалась, либо отрегулировать пусковые зазоры.
Непрогретый двигатель заводится и сразу глохнет при полностью вытянутом подсосе – проблема опять-таки в приводе дроссельной заслонки. Либо неправильно отрегулированы зазоры, либо не работает телескопическая тяга и заслонка не открывается.
Прогретый двигатель сложно запускается – не отрегулирован уровень топлива в поплавковой камере, вышел из строя поплавковый механизм или клапанная игла, в результате чего уровень топлива выше нормы.
Неустойчивая работа двигателя на холостых оборотах – причин может быть несколько, и основная это регулировка системы холостого хода. Другие причины – не работает привод эконостата холостого хода или не срабатывает запорный клапан, засорились жиклеры, идет подсос воздуха, ненормально работает поплавок в поплавковой камере
При открытии дроссельной заслонки нет прироста мощности – слишком обогащенная или обедненная смесь из-за негерметичной фиксации распылителя ускорительного насоса.
Низкая динамика разгона – недостаток топлива из-за обедненной смеси или отключения вторичной камеры.

Заключение

Несмотря на свою несколько громоздкую конструкцию, карбюраторы верой и правдой служат владельцам старых автомобилей. И, возможно, ремонт и чистка, которую автолюбители делают самостоятельно, обходится в разы дешевле, чем промывка форсунок, к которой вынуждены прибегать владельцы инжекторных автомобилей.

Покупать ли машину, если на ней установлен карбюратор? Если судить по схеме работы, он далеко не самое слабое звено в автомобиле, и может долгое время вообще не тревожить никакими поломками. Так что карбюраторы, хоть и устарели, но всё еще готовы послужить тем, кто ценит простоту и надежность.

Что такое раздаточная коробка и для чего нужна?

История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания — 4КОЛЕСА — медиаплатформа МирТесен

Несмотря на то, что первые двигатели внутреннего сгорания были сконструированы более 140 лет назад, у современных автомобильных моторов по-прежнему чрезвычайно много общего с теми первыми агрегатами, которые по своему принципу действия напоминают миниатюрные электростанции.

Как известно, топливом для первого двигателя был газ, воспламеняющийся в специальной камере внутреннего сгорания. Как и тогда, в сегодняшних моторах пары бензина, предварительно смешанные с воздухом, поджигаются в камере внутреннего сгорания при помощи искры.

Таким образом очевидно, что основной принцип автомобильного двигателя остался неизменным.

А вот что касается энергоэффективности и экологичности современных моторов, то они в значительной степени эволюционировали, став более дружелюбными и безопасными для окружающей среды при существенном росте эффективности.

Карбюратор и инжектор

Одним из ключевых элементов в конструкции бензиновых моторов до последнего времени являлся карбюратор. Подобное техническое решение для автомобильных моторов можно встретить еще и сегодня, заглянув под капот некоторых отечественных машин, сконструированных в ХХ веке.

Как показали исследования, модернизация карбюратора, являющегося устройством, необходимым для качественного и правильного смешивания топлива и воздуха, зашла в тупик. Повышать эффективность карбюраторов больше уже было невозможно, ввиду чего инженеры в сфере автомобильной индустрии стали один за другим отказываться от применения карбюраторов на моторах своих автомобилей.

Кроме того, карбюраторные моторы являются весьма не экологичными, что в свете тезисов о защите окружающей среды стало дополнительным стимулом отказа от карбюраторов. Стоит отметить, что долгое время работа двигателя внутреннего сгорания предполагала смазку трущихся внутренних частей мотора посредством добавления моторного масла непосредственно в бензин.

Здесь было чрезвычайно важно соблюсти оптимальные пропорции, позволяющие обеспечивать необходимый эффект смазки, вместе с тем допуская минимальное количество нагара, образующегося после выгорания топливной смеси, сдобренной моторным маслом.

Нарушение технологии смешивания бензина и масла влекло за собой появление густого сизого дыма позади даже вполне исправной машины.

Первые моторы, оснащаемые системой топливного впрыска, увидели свет в конце ХIХ столетии. В то время, на заре прошлого века, когда подавляющее количество автомобилестроителей работали над усовершенствованием карбюратора, один из немецких инженеров впервые получил патент на систему впрыска топлива в камеру сгорания автомобильного цилиндра.

Однако надежность и практическая безотказность карбюраторных моторов не дала возможности бурному развитию инжекторных моторов, ввиду чего говорить о первых серьезных попытках конструкторов двигателей запустить систему топливного впрыска в серийное производство стало возможным лишь применительно к периоду начала Первой мировой войны.

Но именно немецкие военные самолеты стали первыми серийными аппаратами, на чьих моторах карбюраторы уступили место впрыску. А вот советская, английская и американская авиация получила на вооружение самолеты с инжекторными моторами лишь к концу войны.

Правда, тогда это была система механического топливного впрыска, по своей эффективности мало чем напоминающая современные электронные системы.

В отличие от карбюраторных моторов, двигатели, оснащенные системой топливного впрыска, отличались большей мощностью и тягой благодаря тому, что для каждого цикла сгорания количество и состав смеси были точно отмерены.

Что касается автомобилестроения, то здесь, несмотря на меньшую эффективность карбюратора, карбюраторные моторы оставались практически безальтернативными еще очень долгое время.

Рециркуляция выхлопных газов

Может показаться, что усовершенствование автомобильных двигателей происходило недостаточно быстро, однако этот вывод преждевременен и не справедлив. Одной из первых деталей, играющих ключевую роль в работе мотора, стал клапан рециркуляции отработанных газов. Система рециркуляции выхлопа является неотъемлемой частью силовых агрегатов подавляющего числа современных автомобилей. Эта система позволяет максимально эффективно задействовать топливо, сжигая его в камерах цилиндров с наибольшим эффектом. Благодаря процессу рециркуляции продуктов сгорания топлива отработанные газы вновь поступают в двигатель, где опять участвуют в процессе воспламенения и сгорания топливной смеси. Таким образом достигается не только более полное сжигание бензина, но и уменьшается количество вредных выбросов, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания.

Стоит отметить, что в современных моторах клапан рециркуляции отработанных газов позволяет сэкономить до 25% топлива, не сгоревшего при первоначальном воспламенении рабочей смеси, которое в отсутствии системы рециркуляции попросту вылетело бы в атмосферу. Таким образом, появившись впервые в середине прошлого века, система рециркуляции выхлопных газов стала обязательной частью для выпускаемых ныне моторов.

Система электронного зажигания

Другим важным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов можно назвать разработку и применение электроники в системе зажигания. Довольно продолжительное время система зажигания автомобильного двигателя имела контактную конструкцию. Однако при такой конструкции мотора от правильно выставленного опережения зажигания в полной мере зависела эффективность работы всего агрегата.

Электроника, пришедшая на смену контактному зажиганию, позволила точно выверять момент воспламенения топливной смеси, исключив ее преждевременное возгорание относительно хода поршня.

Впрочем, весьма продолжительное время электронное зажигание применялось только для некоторых карбюраторных моторов будучи своеобразной опцией для дорогих моделей машин, предназначенной для повышения отдачи двигателя.

Но поскольку используемые устройства требовали сложных настроек и специального оборудования, электронные системы зажигания долгое время оставались редкостью, тогда как подавляющее число автомобилистов продолжали сжигать миллионы тонн топлива ввиду неэффективной работы карбюраторных моторов, оснащаемых морально-устаревшей системой зажигания контактного типа.

Применение обедненной топливной смеси

Вариантом повышения эффективности бензиновых двигателей стал переход некоторых разработчиков на использование обедненной топливной смеси. Инженерами было изменено привычное соотношение топливной смеси. По такой технологии во второй половине 70-х годов стали строить свои моторы инженеры Honda, Mitsubishi, Nissan, а также некоторых других производителей. Но поскольку моторы, разработанные под применение обедненной смеси, требовали установки сложнейших и дорогостоящих каталитических нейтрализаторов, подобные агрегаты не прижились и уже к началу 90-х годов практически полностью перестали производиться.

Электронный топливный впрыск

Пожалуй, наиболее серьезным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов является разработка системы электронного топливного впрыска. По сравнению с механическими аналогами, электронные системы позволяли гораздо точнее контролировать количество смеси, подаваемой в камеру сгорания. Первоначальные технологии предусматривали одноточечную конструкцию электронного впрыска, на смену которой пришли системы многоточечного и даже многопортового впрыска. Впрочем, многопортовый впрыск сегодня практически не используется ввиду сложности и дороговизны конструкции.

Сегодня в конструкции инжекторных моторов повсеместно применяются датчики кислорода, именуемые лямбда-зондами. Такие датчики устанавливаются в системе выпуска отработанных газов, выполняя функцию контроля эффективности сгорания топлива в каждом цикле.

Многие автомобили располагают двумя и более кислородными датчиками, устанавливаемыми до и после каталитического нейтрализатора. При всех плюсах, лямбда-зонды обладают существенным недостатком, особенно заметным в российских условиях эксплуатации автомобилей.

Эти устройства чрезвычайно чувствительны к качеству топлива и при использовании некачественного бензина могут выйти из строя уже после нескольких тысяч пробега.

Помимо двигателей, работающих по принципу цикла Отто, в мире современного автомобилестроения находят применение и другие технологии.

Так, в качестве альтернативы можно назвать моторы, работающие по принципу цикла Аткинсона. Правда, такие двигатели не столь распространены ввиду меньшей мощности при прочих равных характеристика.

Как правило, бензиновые двигатели, работающие по циклу Аткинсона, используются в гибридных силовых установках.

Сегодня, как и сто лет назад, конструкторы продолжают трудиться над повышением эффективности автомобильных двигателей. Так, уже возможно совсем скоро в свечах зажигания будут использоваться лазерные технологии, а для изготовления дроссельной заслонки будут применяться альтернативные материалы.