Карбюрация представляет собой процесс образования смеси паров топлива и воздуха в строго определенных соотношениях. Для полного сгорания 1 г бензина необходимо 15 г воздуха (или примерно 12 л воздуха при нормальных условиях).
Чтобы горючая смесь была однородной, а большая часть топлива в ней к моменту воспламенения находилась в парообразном состоянии, необходимо:
1. Обеспечить хорошее распыливание топлива и тем самым резко увеличить поверхность испарения.
2. Подогреть смесь для компенсации охлаждения, вызванного испарением топлива (скрытой теплотой парообразования). Однако чрезмерный подогрев вызывает расширение смеси, уменьшение ее плотности, а, следовательно, и ухудшение массового наполнения цилиндров.
Прибор, служащий для приготовления горючей смеси, называют карбюратором.
Простейший одножиклерный карбюратор в основном состоит из смесительной камеры, соединенной с впускным трубопроводом двигателя, и поплавковой камеры. В смесительной камере расположен диффузор, имеющий узкую горловину для увеличения скорости проходящего через него воздуха и создания в нем сильного разрежения. Проходное сечение смесительной камеры изменяют с помощью дроссельной заслонки, которую открывают нажатием ноги на педаль управления дроссельной заслонкой.
1 Детонацией называют взрывное сгорание со скоростями 2000— 3000 м/свк наиболее удаленной от свечи зажигания части рабочей смеси, которое происходит вследствие значительного увеличения ее температуры и давления и вызванного ими резкого повышения концентрации пероксидов. — Прим. ред.
Распылитель, установленный в диффузоре, служит каналом для топлива, количество которого дозируют (ограничивают) с помощью втулки с калиброванным отверстием, называемой жиклером. Жиклер расположен или на конце распылителя, или в канале, соединяющем распылитель с поплавковой камерой карбюратора. В этой камере поддерживается постоянный уровень топлива, который должен быть на несколько миллиметров ниже верхней кромки распылителя.
Поплавковая камера имеет небольшой объем. Топливо в нее поступает через отверстие, регулируемое игольчатым клапаном. Игольчатым клапаном управляет поплавок, действующий на него непосредственно или с помощью рычажка.
Если уровень топлива ниже нормального, то игольчатый клапан открыт, и топливо поступает в поплавковую камеру, вследствие чего его уровень повышается и поплавок, а вместе с ним и игольчатый клапан поднимаются. Когда установится нормальный уровень топлива, игольчатый клапан закрывается.
Во время работы двигателя во впускном трубопроводе возникает разрежение, под действием которого воздух с большой скоростью проходит через узкую горловину диффузора, и в ней создается сильное разрежение.
Под действием разрежения топливо засасывается из поплавковой камеры и через жиклер вытекает в смесительную камеру. Поток воздуха распыливает вытекающее топливо на мельчайшие капельки, которые, перемешиваясь с воздухом и частично испаряясь, образуют горючую смесь.
Для получения смеси необходимого состава следует правильно подобрать проходные сечения диффузора и жиклера. Для того чтобы изменить мощность двигателя, требуется открывать или закрывать дроссельную заслонку карбюратора. Чем больше поступает в цилиндры горючей смеси, тем выше число оборотов двигателя и скорость автомобиля и наоборот. С помощью дроссельной заслонки можно обеспечить нормальную работу двигателя, если мощность его не изменяется. Однако это невозможно, так как двигатель работает на различных скоростных и нагрузочных режимах.
Заметим, что при одном и том же положении дроссельной заслонки с изменением числа оборотов двигателя и разрежения в диффузоре количество воздуха и топлива, поступающих в смесительную камеру, также значительно изменяется. Карбюратор, отрегулированный для работы двигателя с большим числом оборотов, создает слишком обедненную смесь (мало топлива) при работе с малым числом оборотов. Наоборот, если карбюратор отрегулирован на малое число оборотов, то при работе двигателя с большим числом оборотов смесь будет богатой (много топлива). Поэтому карбюратор имеет систему, которая автоматически обеспечивает постоянство состава горючей смеси при различном числе оборотов двигателя. Эта система называется главным дозирующим устройством и служит для компенсации (обеднения) горючей смеси при переходе от малых чисел оборотов вала двигателя к большим.
Наибольшее распространение получили два способа компенсации горючей смеси: пневматическим торможением топлива и изменением разрежения в диффузоре.