Karburátor. Zařízení a princip činnosti. — DTA velkoobchod

Už dlouho se nám nedaří koupit nový vůz, jehož palivovým systémem, respektive jeho srdcem, je karburátor. Před prudkým rozvojem elektrotechniky vyžadovaly motory také mechanismus pro přívod benzínu do válců. Karburátor vykonával tuto funkci bez použití jediného voltu.

Současné systémy jsou přesnější a mnohem efektivnější, ale éra karburátoru se podepsala na celém automobilovém průmyslu, takže jeho výkon rozhodně stojí za rychlý pohled. V dnešním článku si popíšeme, jak karburátor funguje, a také historické pozadí tohoto vynálezu.
Stejně jako většina významných vynálezů je historie karburátoru velmi složitá.
Nyní je známo, že základní verze karburátoru byla vynalezena v roce 1893 a existuje několik uchazečů o titul vynálezce. Patří mezi ně Wilhelm Maybach, Donat Banks a Janos Csonk, stejně jako Edward Butler.
Butler zaregistroval svůj vývoj u Britského patentového úřadu v roce 1887. Jeho princip fungování byl shodný s analogem vyvinutým jeho německými a maďarskými kolegy. Když se vrátíme ještě dále v čase, dozvíme se, že otcem atomizéru, který je klíčovým prvkem karburátorů, je William Barnett, britský inženýr, který získal patent na svůj vynález v roce 1838.
Zařízení patentovaná v roce 1893 byla mnohem složitější. Maďarský tandem však Maybach předběhl podáním patentové přihlášky o něco dříve, v roce 1891, kvůli čemuž se Maybachovi nepodařilo získat patent v Německu. Zkusil to však – s velkým úspěchem – ve francouzských kancelářích.
Butler byl sice roky před ostatními vynálezci, ale kvůli absurdně přísným dopravním předpisům na ostrově nemohl svůj vynález vyzkoušet v praxi, a tak se rozhodl jej rozebrat.

Výše uvedený obrázek je velmi zjednodušenou verzí struktury. Vzduch nasávaný motorem v prvním stupni vstupuje zespodu do Venturiho trysky (označeno číslem 1). Tento mechanismus využívá Bernoulliho princip: díky tvaru se sníží tlak vzduchu v nejužším místě a palivo je rozstřikováno ve formě malých kapek (2) tryskami (6).
V dalších úsecích potrubí se rozprašované palivo a vzduch vzájemně mísí, čímž vzniká homogenní směs vhodná pro zapálení. Množství nasávaného vzduchu se ovládá škrticí klapkou (7). Ovládání probíhá klasicky polohou plynového pedálu.
Samotné množství benzinu je regulováno zcela jiným způsobem, a to systémem tvořeným plovákovým ventilem (5) pohybovaným plovákem (4) umístěným v plovákové komoře (3). Když hladina paliva klesne, plovák také klesne a otevře ventil.

Ideální poměr míchání benzinu a vzduchu je 1:14,7, což znamená, že pro úplné shoření jednoho kilogramu benzinu je potřeba 14,7 kg vzduchu (přesněji kyslíku v něm obsaženého). Tohoto cíle lze dosáhnout i s tím nejprimitivnějším karburátorem. Problém je v tom, že takovou konstrukci lze správně naladit pouze na jeden provozní stav a Otto motor jich má mnohem více. Když chceme motor co nejvíce zatížit, potřebujeme mnohem bohatší směs (1:8-12,5), ale například když chceme maximální úsporu paliva, poměr směsi by měl být 1:16.

Aby se to napravilo, byl karburátor obohacen o různé pomocné prvky, i když je nemožné jej dokonale přizpůsobit všem provozním podmínkám. Důvod je jasný, když pochopíme, na čem přesně závisí směšovací poměry v karburátoru:

Koeficient odporu vstřikovače: závisí na množství benzínu, který jím protéká, i když jeho vliv je zanedbatelný, protože spotřeba je v tomto případě malá.
Průřez trysky: může mít rozhodující vliv, ale protože karburátor neobsahuje žádné pohyblivé části, jedná se vždy o pevnou hodnotu.
Hustota benzínu: mírně se mění s teplotou, ale ne výrazně.
Koeficient odporu hrdla a průřez: také obecně beze změny, s výjimkou několika inovativních technických řešení používaných u sportovních vozů.
Proto lze poznamenat, že hlavními vlastnostmi karburátorů jsou jejich jednoduchost a nespolehlivost, což nevede k flexibilitě v neustále se měnících provozních podmínkách.
To samozřejmě neznamená, že v minulosti nebyly pokusy o vylepšení tohoto zařízení. Aby karburátor fungoval lépe i při částečném zatížení, byly karburátory vybaveny dalšími řešeními, jako jsou karburátory s kompenzačními tryskami (Zenith) nebo karburátory s brzdovými vzduchovými tryskami (Solex).

Problém je i na volnoběh: při zavřené škrticí klapce (netlačit plyn) směs neteče do válců. K odstranění této překážky byla instalována jemně vyladěná volnoběžná tryska, která obchází škrticí klapku a umožňuje nastavení volnoběžné směsi nezávisle na hlavním průtoku.
Problém zrychlení byl vyřešen použitím urychlovacích vstřikovačů, které mohly dodávat více paliva do Venturiho trubice. Problém se studeným startem byl vyřešen díky tzv. obohacovači, speciálnímu čerpadlu, které dodávalo do válců extrémně bohatou směs.
Konec éry karburátorů byl částečně způsoben tím, že v 1980. letech byly ekologické předpisy natolik přísné, že je již nebylo možné používat, ať už byly jakkoli pokročilé.
Posledním vozem, který bylo možné pořídit s karburátorovým motorem, byl Isuzu Pickup z roku 1994 a s ním skončila éra benzinových motorů s karburátorem.