3. Принцип работы карбюратора, режимы работы двигателя, характеристики   простейшего и идеального карбюратора

Процесс приготовления горючей смеси определенного состава из мелко распыленного топлива и воздуха вне цилиндров двигателя называют карбюрацией, а прибор, в котором этот процесс происходит карбюратором. Простейший карбюратор, рис 2, состоит из поплавковой камеры 1 с поплавком 2 и запорным клапаном 7, распылителя 4 с жиклером 3, смесительной камеры с диффузором 5 и дроссельной заслонкой 6. Поплавковая камера через «балансировочное» отверстие сообщается с атмосферой. Распылитель (выходной конец) устанавливают в самом узком месте диффузора  - горловине.  При  наполнении   топливом поплавковой камеры поплавок  2  всплывает и  игольчатый клапан 7 перекрывает подающий  трубопровод.  Поступление топлива в поплавковую камеру прекращается.

Разряжение, создаваемое в цилиндре, передается в смесительную камеру карбюратора. Разряжение зависит от положения дроссельной заслонки карбюратора и скорости воздушного потока (частоты вращения коленчатого вала двигателя). Наибольшее разряжение в смесительной камере создается при открытой дроссельной заслонке. Пока двигатель не работает, в поплавковой камере и распылителе топливо находится на одном уровне, ниже уровня конца распылителя на величину Δh. Во время работы воздух проходит через диффузор, скорость воздуха максимальна в горловине диффузора, там и создается наибольшее разряжение. Вследствие перепада давлений воздуха в поплавковой камере и горловине диффузора топливо начинает фонтанировать из распылителя, перемешивается с воздухом, частично испаряется и в виде горючей смеси поступает через впускной трубопровод (коллектор) в цилиндры двигателя. Топливо продолжает  испаряться и перемешиваться во впускном коллекторе и  щелевом зазоре впускного клапана. Заканчивается процесс смесеобразования  в цилиндре в конце такта сжатия.

Изменение положения дроссельной заслонки простейшего карбюратора значительно изменяет состав горючей смеси, рис. 3, кривая 1. По мере открытия дроссельной заслонки, определяемой площадью проходного сечения, выраженной  в процентах  от максимального значения площади проходного сечения, горючая смесь обогащается все в большей степени. Это не соответствует  теоретическим представлениям о необходимом составе горючей смеси при различных режимах работы двигателя.  Основные режимы работы  двигателя: запуск «холодного» двигателя; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; полная нагрузка; резкие переходы с малой нагрузки на большую.

Во время пуска  холодного двигателя необходима очень богатая смесь с коэффициентом избытка воздуха α = 0,2...0,6, позволяющая компенсировать плохие условия смесеобразования в этом режиме. Частота вращения коленчатого вала во время пуска и скорость воздушного потока в диффузоре карбюратора имеют небольшие значения, топливо плохо перемешивается с воздухом и плохо испаряется. При этом значительная часть топлива конденсируется во  впускном  трубопроводе и на стенках цилиндра.

При  работе двигателя в режиме холостого хода и  малых нагрузок горючая смесь загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси до значения коэффициента избытка воздуха α = 0,7…0,8 улучшает воспламеняемость, способствует устойчивой работе двигателя.

В режиме средних нагрузок двигатель автомобиля работает большую часть времени, поэтому для этого режима целесообразно использование обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха α = 1,05…1,15 (экономичная смесь), обеспечивающей устойчивое воспламенение и экономичность.

В режиме полной нагрузки двигатель работает при разгоне, преодолении крутых и тяжелых участков дороги. В этом случае, для получения максимальной мощности необходима обогащенная смесь, α = 0,85…0,95.

Переходный режим наступает при резком (быстром) открытие дроссельной заслонки и характеризуется обеднением горючей смеси из-за более быстрого, по сравнению с топливом, увеличения количества поступающего воздуха. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее обеднение смеси в этом случае.

Характеристика карбюратора наилучшим способом отвечающая возможным условиям работы двигателя («идеального» карбюратора) показана на рис. 3, кривая 2. Только для двух положений дроссельной заслонки, т.т. «в» и «б» кривая изменения состава горючей смеси простейшего карбюратора совпадает с кривой изменения состава горючей смеси «идеального» карбюратора. Таким образом,  простейший карбюратор не может приготовить горючую смесь нужного состава для всех режимов работы двигателя.

Современные карбюраторы обеспечивают изменение состава горючей смеси по закону близкому к кривой 2 за счет использования дополнительных дозирующих устройств и систем. Эти же системы и устройства обеспечивают минимальную токсичность отработавших газов.