5) Rozdělení karburátorů, karburátory se škrtící klapkou, konstrukční díly

5) Rozdělení karburátorů, karburátory se škrtící klapkou, konstr. díly Karburátory Karburátor je zařízení, v němž se kapalné palivo rozprašuje v proudu vzduchu nasávaného motorem a vytváří zápalnou směs v potřebném složení a množství. Karburátor je nejsložitější zařízení motoru. Na jeho správném nastavení přímo závisí základní parametry automobilu, jako je spotřeba paliva, maximální rychlost i zrychlení. Ovlivňuje i dodržování stále se zpřísňujících předpisů EHK ( Evropská hospodářská komise ), které stanovují maximálně přípustné množství škodlivin ve výfukových plynech. Jednoduchý karburátor Činnost jednoduchého karburátoru Vzduch se nasává čističem vzduchu přes hrdlo karburátoru a difuzér okolo škrtící klapky. Při proudění vzduchu v zúženém prostoru difuzéru se zvyšuje rychlost a klesá tlak. V nejužším místě, kde je i nejnižší tlak, vyúsťuje trubka rozprašovače s tryskou, kterou se nasává palivo proudící z plovákové komory. Plovák s jehlovým ventilem reguluje a udržuje v plovákové komoře stálou výšku hladiny paliva. Jemného rozprášení paliva se dosáhne vysokou rychlostí proudícího vzduchu, která v místě výtoku paliva bude 20 až 30 krát větší než rychlost výtoku paliva ( 5 až 6 m.s-1 ). Při maximálních otáčkách motoru a plném otevření škrtící klapky je podtlak v difuzéru asi 0,02 MPa. Chod motoru se reguluje nastavením škrtící klapky, čímž se mění i podtlak v difuzéru. Ten je úměrný množství proteklého vzduchu a určuje množství nasávaného paliva. Poměr množství paliva ke vzduchu udává směšovací poměr. Od karburátoru se požaduje, aby dodržoval správný směšovací poměr při libovolných otáčkách. To znamená, že při dvojnásobných otáčkách motoru by karburátor musel přivádět i dvojnásobné množství paliva. Z diagramu je zřejmé, že závislost ideální spotřeby na otáčkách motoru je ve tvaru přímky. Jednoduchý karburátor bude při určitém rozměru difuzéru a trysky dávat správnou směs jen při určitých otáčkách. Při malých otáčkách bude směs chudší a při vysokých otáčkách bude směs bohatší. Křivka skutečného průběhu spotřeby v závislosti na otáčkách je rovněž zakreslena v diagramu. Hlavní požadavky na karburátor Karburátor musí : • Připravovat směs v poměru, který je pro dané zatížení a otáčky motoru nejvýhodnější; • Při všech provozních poměrech rozprašovat o nejjemněji a nejrovnoměrněji palivo ve vzduchu, aby vznikla co nejhomogennější směs; • Při náhlém otevření škrtící klapky směs obohatit; • Dodávat bohatou směs při spouštění studeného motoru a při volnoběhu; • Pracovat samočinně s jednoduchými a snadno ovladatelnými zařízeními, která umožňují udržet požadovaný směšovací poměr v celém rozsahu otáček; • dát se snadno nastavit, ale nastavení musí být pojištěno proti uvolnění. Současně splnit všechny požadavky je velmi obtížné. Základním požadavkem na karburátor je vytvářet směs paliva se vzduchem v určitém směšovacím poměru. Odchylky od tohoto poměru jsou dány požadavkem na hospodárnost provozu na jedné straně a požadavkem maximálního výkonu na druhé straně. Tím jsou určeny meze, v nichž se směšovací poměr může odchylovat od teoretického. Teoreticky správná, neboli ideální směs je taková, při níž se v motoru spotřebuje tolik vzduchu, kolik odpovídá teoretické spotřebě ( λ = 1 ). Součinitel přebytku vzduchu λ charakterizuje složení směsi; teoreticky správná směs ( λ= 1 ) se skládá z jednoho hmotnostního dílu benzínu a asi z patnácti hmotnostních dílů vzduchu. Směs je bohatá ( λ < 1 ), když je množství vzduchu menší než je teoreticky potřebné; naopak směs je chudá ( λ > 1 ), když množství vzduchu je větší než je teoreticky potřebné. Závislost hlavních škodlivin ve spalinách na součiniteli přebytku vzduchu. Rychlost hoření směsi závisí na velikosti součinitele přebytku vzduchu. Směs hoří nejrychleji při součiniteli přebytku vzduchu λ = 0,8 až 0,9. Když motor pracuje s touto směsí, dává maximální výkon, současně se však podstatně snižuje jeho hospodárnost. Neúplným spalováním paliva se zvyšují ztráty, všechno palivo neshoří spotřeba paliva se zvyšuje, protože tepelná účinnost motoru se sníží. Když motor pracuje s mírně chudou směsí ( to znamená s přebytkem vzduchu λ = 1,05 až 1,15 ), výkon motoru se snižuje, ale spotřeba paliva se snižuje ještě více. Chudá směs je proto vhodná ke snížení spotřeby paliva a k dosažení větší hospodárnosti motoru. Při jejím spalování se sníží i množství většiny škodlivin ve výfukových plynech. Chudá směs se používá, když motor pracuje s menším zatížením. Protože chudá směs hoří déle než bohatá, je třeba při jejím spalování zvětšit předstih zážehu. U karburátoru, který připravuje teoretický směšovací poměr, se předpokládá, že shoří všechno nasáté palivo a spotřebuje se všechen kyslík ve vzduchu v uvedeném hmotnostním poměru paliva a vzduchu 1: 15. Zkouškami se však zjistilo, že promísení směsi není nikdy dokonalé, při splování nikdy neshoří všechno palivo a nespotřebuje se všechen kyslík. Dodržení teoretického směšovacího poměru tedy nemá v praxi smysl. Směšovací poměr se proto upravuje tak, aby se buď využilo všechno palivo v přebytku vzduchu ( hospodárný provoz motoru ), nebo aby se spotřeboval všechen kyslík v nasátém vzduchu při přebytku paliva ( maximální výkon motoru ). Proto konstruktéři nových karburátorů usilují, aby karburátor měnil složení směsi podle okamžitých potřeb motoru ( různé otáčky motoru a zatížení ) a aby byl funkčně co nejdokonalejší a přitom zabezpečoval hospodárný provoz. Rozdělení karburátorů Podle použití rozlišujeme karburátory : • automobilové • motocyklové • letecké • pro speciální účely Podle způsobu škrcení směsi rozlišujeme karburátory : • se škrtící klapkou ( automobilové ) • šoupátkové ( motocyklové ) Podle směru proudění vzduchu karburátorem, podle polohy směšovací komory a podle polohy montáže ( polohy, v níž je karburátor připevněn k sacímu potrubí motoru ) rozlišujeme karburátory : • spádové • horizontální • vertikální U spádových karburátorů proudí vzduch směrem shora dolů. Osa směšovací komory je svislá. Karburátory se na sací potrubí montují shora. Umožňují dosáhnout maximálního výkonu motoru, protože směr proudění je ve směru tíže, a to umožňuje použít menší saí rychlost, čímž jsou ztráty při sání menší. Palivo se u nich sráží méně než u ostatních druhů karburátorů a i když se palivo sráží do kapek na stěnách potrubí, stéká směrem k sacímu ventilu. U horizontálních karburátorů jsou směr proudění vzduchu a osa směšovací komory vodorovné. Karburátory se na sací potrubí připojují ze strany. Používají se především u dvoudobých motorů, ve sportovních a závodních vozidlech, protože umožňují vzhledem ke své výšce a montáži snížit kapotu motoru. Ve vertikálních karburátorech proudí vzduch zdola nahoru a osa směšovací komory je svislá. Na sací potrubí jsou připojeny zdola. Vertikální karburátory se v současnosti téměř nepoužívají, vyskytují se jen u některých hospodářských strojů. Další skupinu tvoří bezplovákové karburátory, tj. karburátory bez plovákové komory ( bez stálé hladiny paliva ). Používají se u motorových strojů, které při práci mění svou polohu. V současnosti se nejvíce vyrábějí spádové karburátory s pístovou nebo membránovou akcelerační pumpičkou s horním nebo dolním přívodem paliva. Karburátory jsou prachotěsné, protože vzduch potřebný pro všechny soustavy se odebírá ze sacího potrubí za čističem vzduchu, který je nasazen na hrdlo karburátoru. Podle konstrukce rozlišujeme : a) jednoduché karburátory s jednou směšovací komorou ( např. karburátory JIKOV 32 SOP, 32 BS apod. ), b) dvojité karburátory se dvěma směšovacími komorami, se společnou plovákovou komorou a se současným otevíráním škrtících klapek ( např. karburátor JIKOV 30 SSOP ), c) dvoustupňové karburátory se dvěma směšovacími komorami a s postupným zapojováním směšovacích komor ( např. karburátor JIKOV 32 SEDR, JIKOV 28-30 LEKR ), d) elektronicky řízené karburátory ( např. PIERBURG 2E-E Ecotronic ) Každý karburátor, kromě bezplovákového, se skládá z těchto částí : • plováková komora a zařízení na udržování konstantní výšky hladiny paliva, • směšovací komora • funkční soustavy Plováková komora je zásobník se stálým množstvím paliva, které je potřebné pro správnou funkci karburátoru. Některé typy karburátorů mají horní přívod paliva ( karburátory JIKOV 32 EDSR, SEDR, Jikov 28-30 LEKR ) jiné zase spodní přívod paliva ( karburátory Jikov 32 BST, 32 BS, 32 DDSR ). Karburátory s dolním přívodem paliva umožňují kontrolovat výšku hladiny paliva při demontovaném víku plovákové komory. Palivo z palivové nádrže se dopravuje palivových čerpadlem do plovákové komory karburátoru přes jehlový ventil plováku. Ten je vyroben jako jeden celek a je zašroubován do tělesa karburátoru. Do plovákové komory je volně vložen dutý plovák, který volně plave na hladině paliva. Jeho poloha závisí na množství paliva v plovákové komoře. Při přítoku paliva hladina stoupá a s ní i plovák. Při dosažení předepsané výšky se uzavře jehlový ventil plováku a zastaví další přívod paliva. Ve směšovací komoře se vytváří stejnorodá směs. Je v ní difuzér a škrtící klapka. Do směšovací komory karburátoru vyúsťují v podstatě všechny funkční soustavy. Tyto soustavy ovládá podtlak, který závisí na poloze škrtící klapky a na otáčkách motoru. Proud vzduchu, který vzniká při sání do válců motoru, odsává kanálky funkčních soustav palivo z plovákové komory karburátoru. Ve směšovací komoře se mísí palivo se vzduchem a připravuje se zápalná směs. Takto připravená směs se sacím potrubím nasává do jednotlivých válců motoru.