Karburátor

Karburátor z motoru Nissan (modelový rok 1993). Pohľad zhora – vstupná časť

Karburátor je zariadenie na prípravu zmesi pre zážihové spaľovacie motory spaľujúce homogénnu zmes pripravenú z ľahkoodpariteľných kvapalných palív a vzduchu. Príprava zmesi spočíva v rozprášení kvapalného paliva v prúde vzduchu.

V súčasnosti je karburátor prekonaný a nahradený vstrekovacími zariadeniami.

Princíp práce (zjednodušený)

Schématické znázornenie karburátora
1 – hlavný systém
2 – difúzor
3 – kanály prechodového systému
4 – kanál voľnobežného systému
5 – škrtiaca klapka

Palivo je v presne odmeranom množstve, ktoré zodpovedá okamžitému množstvu nasatého vzduchu, tlakom palivového čerpadla jemne rozprášené vstrekovacími tryskami.

Z hľadiska opráv

• kontrola prívodu paliva ku karburátoru,
• skontrolovať prípadne prečistiť všetky trysky karburátora,
• skontrolovať kanáliky a zachytávače nečistôt (sítka),
• odstránenie skondenzovanej vody v palive,
• kontrola plaváka, ihlového ventilu a akceleračnej pumpičky,
• skontrolovať chod škrtiacej klapky, vôľu hriadeľa škrtiacej klapky, tiahla a spojovacích čapov a kĺbov

Vzduch, ktorý motor pri práci nasáva, prúdi dýzou s premenlivým prierezom. V mieste zúženého prierezu, kde sa zvýši rýchlosť prúdenia a poklesne tlak vzduchu, je vyústenie palivovej trysky z plavákovej komory. Následkom poklesu tlaku dochádza k vysávaniu paliva. Po prekonaní miesta so zúženým prierezom vzduch opäť zníži svoju rýchlosť. Keďže kvapky paliva majú väčšiu zotrvačnosť, ako častice vzduchu, palivo naráža na vzduch a tým dôjde k triešteniu kvapôčiek paliva a lepšiemu rozprášeniu paliva vo vzduchu. Vznikne tak homogénnejšia zmes. V plavákovej komore sa plavákom reguluje ustálená výška hladiny paliva.

Množstvo paliva dodaného karburátorom teda závisí od podtlaku v difúzore. So zväčšujúcim sa podtlakom rastie. Pripravená zmes je charakterizovaná súčiniteľom prebytku vzduchu. Je to pomer množstva vzduchu obsiahnutého v zmesi, k množstvu vzduchu, ktoré je potrebné na dokonalé spálenie množstva paliva obsiahnutého v zmesi.

Charakteristika jednoduchého karburátora

Charakteristika karburátora je závislosť súčiniteľa prebytku vzduchu od podtlaku v difúzore. Pre vyššie popísaný jednoduchý karburátor je táto charakteristika hyperbolická – zo zvyšujúcim sa podtlakom nepriamo úmerne klesá súčiniteľ prebytku vzduchu. Požiadavky motora na zloženie zmesi sa v charakteristike premietnu do inej krivky, ktorá môže mať s charakteristikou karburátora spoločný jeden bod (priesečník). Jednoduchý karburátor by vyhovoval motoru iba v jednom prevádzkovom bode. Preto sa charakteristika jednoduchého karburátora upravuje tak, aby zodpovedala požiadavkám motora. Na úpravu charakteristiky sa využívajú rôzne korekčné zariadenia.

Korekčné zariadenia

Korekčné zariadenia upravujú charakteristiku karburátora tak, aby vyhovoval potrebám motora. Patria sem systémy:

• korekčný systém s pneumatickou reguláciou prítoku paliva
• voľnobežný systém
• prechodový systém
• akceleračná pumpička
• obohacovač
• spúšťacie zariadenie
• prípadne iné systémy (napr. odpojovač paliva)

Rozdelenie karburátorov

Dvojitý spádový karburátor Jikov SEDR
1 – hlavný systém
2 – difúzor hlavnej komory
3 – kanáliky prechodového systému
4 – kanál voľnobežného systému
5 – klapka hlavnej komory
6 – klapka komory obohacovača
7 – kanál obohacovača
8 – difúzor obohacovača
9 – membrána podtlakového ovládania
10 – ovládanie klapky obohacovača
11 – odpojovač voľnobežného systému

1. Podľa smeru prúdenia vzduchu:
   • vertikálne
   • horizontálne
   • spádové
   • šikmé
2. Podľa konštrukcie zariadenia na zmenu množstva zmesi:
   • klapkové
   • posúvačové
3. Podľa spôsobu prívodu paliva:
   • plavákové
   • membránové
4. Podľa počtu hrdiel:
   • jednohrdlové
   • viachrdlové (združené) (dvoj-, alebo štvorhdlové)
     • so synchrónne pracujúcimi klapkami (dvojité, štvorité)
     • s postupným otváraním klapiek (dvojstupňové)
5. Podľa vyhotovenia difúzora:
   • so stálym prierezom difúzora
   • s premenlivým prierezom difúzora
     • s mechanickým ovládaním
     • s pneumatickým ovládaním
6. Podľa úrovne tlaku:
   • podtlakové
   • pretlakové (vstrekovacie karburátory)
7. Podľa princípu použitej korekcie zloženia zmesi:
   • s premnlivými prierezmi regulačných prvkov
   • so stálymi prierezmi regulačných prvkov
     • s kompenzačným palivovým systémom
     • s pneumatickým brzdením prítoku paliva

Opis činnosti systémov karburátora

Karburátory automobilov sa kvôli plneniu emisných limitov, ale aj kvôli čo najväčšiemu získanému výkonu a čo najnižšej spotrebe často osadzovali okrem hlavného systému aj rôznymi pomocnými systémami, ktoré im umožňovali ekonomickú a spoľahlivú prácu v širokom spektre otáčok a zaťažení motora.

Voľnobežný systém

Princíp činnosti voľnobežného systému
1 – klapka je privretá
2 – klapka je pootvorená
3 – klapka je skoro úplne otvorená

Je súčasťou každého automobilového karburátora, ktorý je určený na samostatnú montáž. Je v karburátore prítomný z toho dôvodu, že hlavný systém karburátora pozostávajúci z difúzora nie je schopný zásobiť motor vhodnou zmesou pri nízkych otáčkach motora, pretože rozdiel podtlakov a hlavne rýchlosť vzduchu nie je dostatočná pre dokonalé rozprášenie paliva. Pre zásobovanie motora homogénnou zmesou pri voľnobehu a čiastočne aj pri nízkych otáčkach a nízkom zaťažení motora je určený práve voľnobežný systém.Voľnobežný systém je tvorený sústavou trysiek a vzdušníkov, ktoré ústia do voľnobežného kanála. Ten je obvykle vyvedený za regulačný člen množstva zmesi (klapka/posúvač). Činnosť voľnobežného systému možno vidieť na ilustračnom obrázku vpravo, ktorý zobrazuje spádový jednokomorový karburátor riadený klapkou s jeho voľnobežným kanálom.

Ak je plynový pedál pustený (obrázok 1), regulačný člen skoro úplne uzatvára kanál karburátora, čo spôsobuje, že za nim je veľký podtlak. Veľký podtlak spôsobuje, že z kanála voľnobežného systému je strhávané veľké množstvo paliva. Toto množstvo je pomocou trysiek a vzdušníkov nastavené tak, aby poskytovalo pri voľnobehu vhodnú zmes a motor mohol bežať.

Ak sa však stláča plynový pedál (obrázok 2), komora karburátora sa pootvára, pričom tlak pod a nad regulačným členom sa mierne vyrovnajú. Zníženie podtlaku pod regulačným členom spôsobí zníženie odberu paliva z kanála voľnobežného systému. Ďalším stláčaním plynového pedálu (obrázok 3) dôjde takmer k úplnemu otvoreniu regulačného člena, čo skoro spôsobí vyradenie voľnobežného systému z prevádzky, pretože v okolí vyústenia voľnobežného kanála do komory karburátora bude takmer atmosférický tlak.

Prechodový systém

Prechodový systém slúži počas prechodu z režimu voľnobežných otáčok do režimu plného zaťaženia, teda pri bežnom spôsobe jazdy sa spolu s voľnobežným systémom z väčšej časti podieľa na zásobovani motora palivom. Prechodový systém sa v karburátore nachádza, pretože pri postupnom stláčaní plynového pedála klesá za regulačným členom podlak, čo spôsobuje zníženie množstva benzínu strhávaného z voľnobežného kanála. V dobe, keď sa stlačenie plynového pedála priblíži takej úrovni, keď voľnobežný systém nie je schopný poháňať motor, však ešte prietok vzduchu karburátorom nie je dostatočný na to, aby zásobovanie palivom prevzal hlavný systém. Preto sú pri karburátoroch riadených klapkou v stene karburátorovej komory na úrovni klapky vytvorené malé otvory. V momente, keď sa okraj klapky dostane na úroveň, v ktorej je v stene otvor, v mieste otvoru nastane v komore podtlak, ktorý vytvorí rozdiel tlakov pod klapkou a nad klapkou a z otvoru prechodového systému sa začne strhávať palivo. Otvor prechodového systému je podstatne menší, ako otvor voľnobežného systému, preto býva v stene karburátora otvorov prechodového systému niekoľko.

So zvyšujúcim sa otvorením klapky klesá podiel voľnobežného systému na zásobovaní motora palivom a postupne ho preberá prechodový systém. Pri ďalšom otváraní klapky sa začína prejavovať vplyv hlavného systému a postupne zaniká vplyv prechodového systému. Aj pri režime maximálneho výkonu, kedy podstatnú časť zmesi poskytuje hlavný systém karburátora sa malou mierou (okolo 1%) podieľaju na príprave zmesi aj prechodový a voľnobežný systém.

Akceleračná pumpička

Akceleračná pumpička je pomocný systém karburátora, ktorý sa používa na elimináciu nepriaznivých vplyvov prudkej zmeny výkonových požiadaviek na karburátor. Ak sa motor nachádza v režime voľnobežných otáčok a je prudko zošliapnutý plynový pedál, klapka v karburátore sa rýchlo otvorí, čo spôsobi prudkú deaktiváciu voľnobežného systému. Pri tak rýchlom pohybe prechodový systém nestihne zareagovať a keďže má motor nízke otáčky, hlavný systém ho nedokáže zásobovať. V takej situácii by sa motor zastavil pretože by nedostával palivo. Preto je na karburátore namontovaná akceleračná pumpa, ktorá reaguje na stlačenie plynového pedála. Pri každom stlačení vstrekne do kanála karburátora množstvo paliva, ktoré závisi od rýchlosti stlačenia pedála a kompenzuje nedostatok paliva v dôsledku prudkého stlačenia pedála. Akceleračná pumpa sa skladá z pumpy, dvoch jednosmerných ventilov a vstrekovacej trysky, ktorá je obvykle namierená do trysky hlavného systému.

Obohacovač

Obohačovač je pomocný systém, ktorý obohacuje zmes v režimoch plného výkonu a veľkého zaťaženia. Obohacovač býva konštruovaný ako prídavný systém v hlavnej komore, ale častejšie je vyhotovený, ako sekundárna komora karburátora, ktorá však neobsahuje voľnobežný a prechodový systém, ale iba hlavný systém nastavený tak, aby podával plný výkon. Aby bolo možné podávať plný výkon, je nutné obohacovač spustiť v režime, kedy bude sekundárnou komorou prúdiť veľa vzduchu. Preto napríklad karburátory Jikov mali spúšťanie obohacovača riešené sekundárnou klapkou, ktorá bola ovládaná podtlakovým členom. Ak bol nad karburátorom dostatočný podtlak, teda motor bežal vo vysokých otáčkach, alebo pri veľkom zaťažení, otvorila sa druha komora, ktorá zvýšila zásobovanie motora zmesou.

Spúšťač (sytič)

Po štarte motora, keď je motor a sacie potrubie ešte chladné, nedochádza k ideálnemu odparovaniu paliva. Palivo po rozprášení v karburátore naráža na studené steny sacieho potrubia a tam kondenzuje, čo spôsobuje, že do motora vniká ochudobnená, nehomogénna a neodparená zmes. Takáto zmes je pre beh motora nevhodná, preto sa zmes musí dočasne obohatiť. Toto obohatenie zmesi studeného motora zabezpečuje sytič. Sytič môže byť dvojakej konštrukcie. Buď je vytvorený príverou v hlavnej komore karburátora, alebo je tvorený samostatnou komorou.

Príverový sytič

Sytič v tomto prípade je vytvorený umiestnením sekundárnej škrtiacej klapky do hlavnej komory karburátora. Primárna škrtiaca klapka je na konci karburátora za difuzorom, pričom klapka sytiča je umiestnená nad difuzorom. Po zapnutí sytiča sa klapka privrie, čo spôsobí, že v priestore karburátora vznikne trvalo zvýšený podtlak, vďaka ktorému bude z kanálov voľnobežného, prechodového a hlavného systému sťahované väčšie množstvo benzínu a zmes sa tak dočasne obohatí. Ovládanie príverového sytiča je obvykle automatické pomocou bimetalického pasika, ktorý po nahriati karburátora na požadovanú teplotu postupne príveru úplne otvorí. Nevýhodou tohto systému je, že prívera tvorí trvalú prekážku v komore karburátora a takisto to, že pri uzavretej klapke sytiča so zvyšujúcimi sa otáčkami stúpa obohatenie zmesi, pretože podtlak pod príverou narastá.

Komorový sytič

V tomto prípade je sytič tvorený samostatnou komorou paralelnou s hlavnou komorou karburátora. Táto komora obsahuje zjednodušený voľnobežný systém, neobsahuje však klapku. Komora sytiča sa uvádza do činnosti šúpatkom, ktoré otvorí prívod vzduchu. Keďže sytič nemá klapku, prietok vzduchu sytičom je tým väčší, čim viac je uzavretá klapka v hlavnej komore. Pretekajúci vzduch strháva zo systému sytiča značné množstvo paliva a významne tak obohacuje zmes. Pri otváraní klapky v hlavnej komore prietok vzduchu komorou sytiča klesá, pretože má podstatne nižší priemer, ako hlavná komora, teda so zvyšujúcimi sa otáčkami obohatenie zmesi klesá, čo je jednou z výhod tohto druhu sytiča. Výhodou takisto je, že pri uzavretí sytiča tento nemá žiaden vplyv na hlavnú komoru karburátora.

Odpojovač behu naprázdno

Je systém, ktorý sa vyskytoval v karburátoroch modernejšej konštrukcie. Šlo o mechanické odpojenie voľnobežného okruhu, ktoré malo za cieľ zamedziť samozápalom po vypnutí motora. K samozápalom dochádzalo, ak bol motor po jazde veľmi teplý, čo spôsobilo, že zmes k horeniu vo válci nepotrebovala iskru. Motor takto niekedy bežal po vypnutí zapaľovania ešte niekoľko sekund. Odpojením voľnobežného okruhu sa malo zamedziť samozápalom, pretože motor nemal čo spaľovať a tak sa zastavil.

Zdroje

• TRNKA, Jaroslav; TRNKA, Jaroslav. Spaľovacie motory. 1. vyd. Bratislava : Alfa, 1992. 563 s. ISBN 80-05-01081-8.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Karburátor