Princip činnosti karburátoru.

Když benzínové motory dělaly jen nesmělé pokusy získat místo v konstrukcích prvních automobilů, jejich pohonný systém obsahoval speciální výparník, který ohříval benzín, odpařoval lehké frakce, a poté píst nasával vzniklé páry spolu se vzduchem do válců. . Toto řešení problému přípravy hořlavé směsi se ukázalo jako nejúspěšnější z mnoha důvodů, mimo jiné kvůli špatnému promíchání benzinových par se vzduchem před zapálením směsi, tj. nekvalitní tvorbě směsi.

Geniální nápad přišel na mysl několika vynálezců najednou – dvou maďarských inženýrů Janose Csonky a Donata Bankiho a také německého inženýra Hermanna Maybacha, kteří jako první navrhli benzín neodpařovat, ale rozprašovat ho pomocí malých trysek – trysky ve speciálním zařízení zvaném karburátor. Maďarskí vynálezci patentovali své nápady o šest měsíců dříve, takže jsou považováni za „otce a rodiče“ karburátoru pro benzínový motor, který se používá jako směs a v moderních energetických systémech mnoha automobilových motorů.

V roce 1893 tedy dva Maďaři, J. Csonka a D. Banks, představili odborníkům speciální zařízení určené k účinnému rozprášení benzínu v proudu vzduchu s následným smícháním těchto hlavních složek, které motoru poskytují vynikající zdroj tepla.

Podle legendy přišla myšlenka na vytvoření karburátoru k Banksovi, když při procházce po ulicích Budapešti náhodou uviděl prodavačku květin, jak je stříká vodou v ústech (technika známá mnoha ženám v domácnosti). Slavné vynálezy jsou vždy doprovázeny takovými legendami, stačí si připomenout, že s vynálezem R. Diesela je spojena i dojemná historka – napumpoval kolo jízdního kola ruční pumpou a popálil si ruku kvůli zahřátí pumpy; tělo, načež „Eureka“ navštívila jeho brilantní hlavu.

Ale vraťme se ke karburátoru, který vynalezli D. Banks a J. Csonka, a zkusme přijít na to, jak toto zařízení funguje ve své nejprimitivnější konstrukci.

Nejjednodušší karburátor

Proces používaný v karburátorech k přípravě hořlavé směsi se nazývá karburace a je spojen s fenoménem atomizace – rozprašováním kapaliny proudící ze speciální trubice v prudkém proudu vzduchu. Kapalina (v našem případě benzín) se rozstřikuje, částečně se odpařuje a intenzivním míšením se vzduchem vytváří hořlavou směs, nasávanou pístem do válců motoru.

V tomto případě musí karburátor zajistit následující:

• přesné dávkování dodávky paliva (požadovaný poměr vzduchu a benzínu ve směsi);
• kvalitní rozprášení paliva, odpařování a důkladné promíchání se vzduchem;
• dávkování hořlavé směsi dodávané do válců motoru v souladu s jeho provozními režimy.

Schéma jednoduchého karburátoru je znázorněno v Obr. 1. Jeho hlavními prvky jsou plováková komora, palivová tryska 3, škrticí klapka 8 a vzduchový kanál 6.
Plováková komora je nádoba naplněná přísně regulovanou zásobou benzínu, jejíž hladina je udržována jehlovým ventilem a plovákovým zajišťovacím mechanismem. Tento mechanismus je principiálně podobný ventilovému mechanismu, který hlídá hladinu vody v nádržce toalety – při vypuštění vody se plovák spustí, speciální páka otevře uzavírací ventil a nádrž se naplní vodou z vody zásobovací síť.
Plováková komora karburátorů využívá jehlový ventil, který je ovládán plovákem 2. Z plovákové komory do vzduchového kanálu karburátoru vede trubice s kalibrovaným otvorem – tryska, kterou může palivo proudit do vzduchového kanálu. Hladina benzínu v této trubici je mírně pod okrajem trysky, aby se palivo nevylévalo, když motor neběží.
Palivová tryska 3 dávkuje množství paliva vstupujícího přes atomizér 4 do vzduchového potrubí karburátoru.

Objem plovákové komory nenaplněné benzínem je komunikován speciálním kanálem (1) s atmosférou nebo s horní částí vzduchového kanálu karburátoru (v druhém případě se plováková komora nazývá vyvážená). Tento kanál zabraňuje vytváření podtlaku v objemu plovákové komory, když palivo začne proudit tryskou do vzduchového kanálu karburátoru.

Dalším důležitým detailem je, že v místě, kde volný konec trysky vystupuje do vzduchového kanálu karburátoru, je zajištěno zúžení kanálu – difuzor (7). Roli tohoto konstrukčního prvku lze pochopit, když si připomeneme hydrauliku a její zákony. Proud plynu nebo kapaliny pohybující se po libovolném kanálu (v našem případě vzduchovém kanálu karburátoru) má určité množství energie, které pro každou část proudu zůstává během pohybu nezměněno.
Podle slavné Bernoulliho rovnice, jak se zvyšuje rychlost toku, tlak uvnitř tohoto toku klesá a naopak; tímto způsobem je udržována rovnováha energie proudící z kinetické formy do vnitřní nebo potenciální formy a naopak.
Takže pokud se rychlost proudění zvýší, tlak v proudu klesne, tj. vytvoří se relativní vakuum. Pro zvýšení průtoku je navržen difuzor – zúžení, díky kterému se ve vzduchovém kanálu karburátoru vytvoří zóna sníženého tlaku a do této zóny vstupuje rozprašovač paliva spojený s plovákovou komorou. .

To vše jsou prvky, které zajišťují chod jednoduchého karburátoru. Nyní se podívejme, jak to funguje.

Když se klikový hřídel během sacího zdvihu otáčí, vytváří se ve válci motoru silný podtlak, který se přes sací ventil přenáší do vzduchového kanálu karburátoru. V důsledku toho je atmosférický vzduch nasáván do karburátoru a pohybuje se vysokou rychlostí podél vzduchového kanálu. Proud vzduchu, který prochází difuzorem, zvyšuje rychlost, vytváří zónu nízkého tlaku a palivo začíná vytékat z atomizéru ve formě malé fontány.
Kapky paliva jsou rozrušovány proudem vzduchu, výsledný benzínový prach je zachycován a unášen vzduchovým kanálem do sacího potrubí a poté vstupuje do válce motoru přes otevřený sací ventil. Množství hořlavé směsi vstupující do válců je řízeno škrticí klapkou 8připojený k plynovému pedálu.
Dále, podle dobře známého scénáře, je směs vzduchu a benzínu stlačena a zapálena jiskrou, po které začíná silový zdvih.

Zatímco se hořlavá směs pohybuje podél sacího traktu, proces tvorby směsi pokračuje. V tomto případě se část neodpařeného benzínu odpaří, intenzivně se mísí se vzduchem a část paliva může vypadnout ve formě kondenzátu a sedimentu na stěnách karburátoru a vytvořit tzv. palivový film.

Podle umístění potrubí směšovací komory a směru proudění směsi v ní se rozlišují karburátory se stoupajícím, horizontálním a klesajícím prouděním.
U karburátorů se stoupavým proudem ve směšovací komoře se hořlavá směs pohybuje zdola nahoru.
V karburátorech s horizontálním průtokem hořlavá směs se pohybuje v potrubí směšovací komory v horizontálním směru.
V karburátorech s klesajícím průtokem hořlavá směs v potrubí směšovací komory se pohybuje shora dolů.

Karburátory s klesajícím průtokem hořlavé směsi se u automobilů rozšířily především, protože toto uspořádání potrubí směšovací komory zjednodušuje vzájemné upevnění prvků energetického systému, zlepšuje plnění válců hořlavou směsí díky nízkému odporu proudění vzduchu a usnadňuje kontrolu a údržbu karburátoru.

Princip činnosti jednoduchého karburátoru snáze pochopíte sledováním krátkého videa níže.