Как карбюратор стал обузой

Чтобы понять, почему так произошло, нужно разобраться, что представляют собой карбюраторы, где их ахиллесова пята, из-за которой карбюраторные системы питания были вытеснены из-под капота современных бензиновых моторов другими типами топливоподачи.

Напомним, что в цилиндрах двигателя сгорает не бензин, а его смесь с воздухом в определенной пропорции между этими двумя компонентами. При этом водитель, нажимая или отпуская педаль газа, в действительности управляет не количеством топлива, которое поступает в цилиндры, а увеличивает либо уменьшает подачу воздуха, засасываемого в цилиндры вследствие разрежения, создаваемого движением поршней. Карбюратор предназначен для добавления к подаваемому воздуху бензина, необходимого для приготовления горючей смеси.

Работа карбюратора основана на изменении давления или, вернее, разряжения воздуха, который через смесительную камеру карбюратора перемещается по впускному трубопроводу из окружающей среды в цилиндры двигателя. В диффузоре, где проходное сечение смесительной камеры сужается, скорость воздуха и его разряжение увеличиваются. Под действием разряжения в диффузор засасывается бензин из поплавковой камеры, в которой благодаря наличию в крышке отверстия поддерживается атмосферное давление. Воздушный поток разбивает эту струйку бензина на мелкие капли и уносит их с собой в цилиндры.

Регулирует количество воздуха дроссельная заслонка, поворачивающаяся на своей оси, когда водитель нажимает на педаль газа. Поплавковое устройство поддерживает постоянный уровень в поплавковой камере, который должен быть ниже верхней кромки канала подвода топлива в диффузор, чтобы бензин не уходил в карбюратор самотеком, когда мотор остановлен и не работает. А жиклер, размещенный в этом канале, дозирует количество топлива.

Вот, собственно, и все премудрости, однако есть одно большое «НО». Рассмотренный выше простейший карбюратор не способен обеспечить легкий запуск двигателя и его удовлетворительную работу на всех эксплуатационных режимах. При всем многообразии эти режимы можно разделить на четыре группы. Первая – запуск двигателя, вторая – работа на холостом ходу или с малой нагрузкой, третья – средняя нагрузка, четвертая – максимальная нагрузка.

Чтобы удовлетворять требованиям всех режимов, необходимо усложнять конструкцию. В результате карбюратор «оброс» дополнительными системами и устройствами, важнейшими из которых являются пусковое устройство, система холостого хода, главная дозирующая система, экономайзер и ускорительный насос.

Одновременно стало увеличиваться количество смесительных камер. Большинство общегражданских автомобилей оснащалось четырехцилиндровыми двигателями – на них появились двухкамерные карбюраторы, но для многоцилиндровых и спортивных моделей создавались конструкции, в которых число камер доходило до восьми. Также появились сдвоенные карбюраторы, состоящие из двух, работающих синхронно. Опять-таки увеличилось количество диффузоров в одной камере. Сколько добавилось жиклеров, дополнительных каналов, клапанов и прочего, что должно было обеспечивать поддержку карбюратором любого режима работы двигателя, скромно умолчим, тем более что сгубила карбюраторы все-таки не сложность конструкции, а другие причины.

Главным параметром, определяющим подачу бензина в смесительную камеру, осталось изменение разряжения во впускном коллекторе после того, как изменилось положение дроссельной заслонки. Высокую точность регулирования топливоподачи такой способ управления обеспечить не мог. Из-за этого истинный состав смеси в той или иной мере отличался от того, что именно требовалось двигателю в конкретный момент. Кроме того, карбюратор создавал большое сопротивление на впуске, что ухудшало наполнение цилиндров, а горючая смесь распределялась по цилиндрам с неравномерностью в 10–20%. Эти нюансы сказывались на уменьшении мощности ниже величины, которая могла быть получена в идеале, и перерасходе топлива карбюраторными моторами.

На то, что в силу несовершенства системы питания карбюраторные двигатели отличались высоким содержанием токсичных веществ в выхлопных газах, не обращали внимания лишь до тех пор, пока не появились нормы Euro, но затем и этот недостаток вошел в число не подлежащих отпущению грехов, которые заставили разработчиков искать карбюраторам альтернативу.

Тем временем развитие электроники дошло до уровня, когда стало возможным использовать электронное управление системой питания. Добралась электроника и до карбюраторов, но она не отменяла экономайзеры, эконостаты и другие устройства, необходимые для всего диапазона рабочих режимов двигателя. Лучшим выходом из положения оказались системы впрыска. В них бензин поступает во впускной коллектор не под действием разряжения, а впрыскивается под давлением и распыляется при помощи форсунок, что способствует гораздо лучшему смесеобразованию, чем в карбюраторах.

Сами форсунки – электромагнитные. Сигналы для начала и конца впрыска формируются в электронном блоке управления. В памяти ЭБУ хранятся данные необходимого количества топлива для любого режима работы двигателя. ЭБУ получает информацию от множества датчиков, которые отслеживают количество поступающего воздуха, положение дроссельной заслонки, обороты коленчатого вала, температурное состояние мотора и прочее. С учетом этих параметров устанавливается продолжительность включения форсунок, чем достигается точность дозирования топлива и приготовление горючей смеси с составом, более верно соответствующим действительному режиму работы двигателя, чем это делалось в карбюраторе.

В системах с центральным инжектором (другое название – моновпрыск) одна или две форсунки размещались в едином корпусе, который устанавливали на впускном коллекторе там же, где прежде располагался карбюратор. Это позволяло без кардинальной модернизации конструкции мотора и технологического процесса изготовления его деталей сохранять в производстве старые двигатели, прежде оснащавшиеся карбюраторами. Однако из-за этого моновпрыск сохранил недостатки карбюраторов – неспособность равномерно распределять смесь по отдельным цилиндрам двигателя, а также создание лишнего аэродинамического сопротивления во впускном тракте. Но даже при этом моторы с центральным инжектором оказывались на 5–10% мощнее и экономичней своих карбюраторных предшественников с таким же рабочим объемом.

Век моновпрыска был недолог. Системы с центральным инжектором успешно вытесняли карбюраторы, но сами оказались промежуточным звеном в эволюции питания бензиновых моторов и постепенно уступали место распределенному впрыску, в котором отдельной форсункой обслуживался каждый цилиндр, что устраняло проблему неравномерного распределения топлива по цилиндрам. Устройства, создающие сопротивление поступающему по впускному коллектору воздуху, опять-таки отсутствовали. Кроме того, распределенный впрыск лишен инертности карбюратора и моновпрыска, поскольку топливу не приходилось преодолевать значительное расстояние, чтобы достичь цилиндра, ведь впрыскивалось оно на обратную сторону впускных клапанов. Это позволило распределенному впрыску обеспечить увеличение мощности с одновременным улучшением экономичности по сравнению с карбюратором и вовсе на 15–20%.

О том, что сегодня главенствует система питания не с распределенным, а с прямым впрыском бензина в цилиндры, упомянем лишь для порядка – она настолько же далека от карбюратора, насколько далеки современные истребители от бипланов времен Первой мировой войны. А нам пора вернуться к нынешнему состоянию карбюраторных двигателей.

Дольше всего они сохранялись в производственных программах советских автозаводов и их правопреемников. Но когда рухнул железный занавес и народ стал массово пересаживаться в хлынувшие к нам иномарки, в большинстве своем инжекторные и дизельные, ситуация изменилась. Сервисы начали переориентироваться на инжекторы, а спрос на услуги специалистов по ремонту и настройке карбюраторов, прежде открывавших ногой двери в кабинет любого завмага, если у него был советский автомобиль, упал до уровня, когда зарабатывать в этой сфере на хлеб с маслом могли лишь единицы, терпеливо ждущие клиента на пороге своего гаража.

К тому же ареал распространения автомобилей с карбюраторными двигателями переместился из городов в сельскую местность – туда, где по финансовым причинам инжекторные иномарки до сих пор остаются роскошью, а не средством передвижения, и где сервис всегда отсутствовал как таковой. Но ездить за сто верст в город для устранения проблемы мог позволить себе не каждый сельчанин. Вот так и исчезли профессиональные карбюраторщики, а владельцам автомобилей с карбюраторными двигателями пришлось самостоятельно осваивать науку побеждать карбюратор с помощью руководств по ремонту, если они не были утеряны за долгое время эксплуатации, или доходить до этой премудрости своим умом и с помощью Интернета. Но настроить карбюратор – искусство, а чем чреват метод проб и ошибок – это уже другая история.

Наш вердикт

Против технического прогресса не попрешь. Карбюраторы, как и моновпрыск, безнадежно устарели. Такая же участь ждет инжекторные системы питания с распределенным впрыском. Приходится лишь сочувствовать владельцам, остающимся в итоге без профессиональной сервисной поддержки.