Carburador

Carburador de scooter Kymco
Carburador deslizante em BMW R 60/6
Carburador de pressão igual em um BMW R 100 RS

O carburador é um dispositivo para a formação da mistura externa de um motor a gasolina . Ele produziu por atomização de combustível e mistura de dois tempos no ar , uma mistura combustível-ar capaz de combustão , que na ou nas câmaras de combustão do motor de combustão interna é conduzida. No carburador existe também o elemento estrangulador ( válvula borboleta ou válvula corrediça ), com o qual se ajusta o torque e conseqüentemente a potência do motor.

Fisicamente, o termo "gaseificador" não é exactamente a mesma, uma vez que o combustível não por evaporação imediatamente nos gasosos estado agregado transições, mas em primeiro lugar um aerossol é gerado a partir de gotas de combustível e ar, o qual é, em seguida, devido à elevada pressão de vapor , principalmente evaporado.

Em veículos motores de combustão interna, o carburador foi cada vez mais substituídos por (principalmente colector de admissão ) sistemas de injecção na década de 1990 . Hoje, os carburadores são usados ​​principalmente apenas em motores sem conversor catalítico , como:

Componentes

Os carburadores modernos consistem nas seguintes peças, que, dependendo do tipo, podem ser projetadas de forma diferente ou complementadas por equipamento adicional:

Esses componentes podem ser complementados por:

Carburadores em engenharia automotiva

O carburador alimenta o motor com a mistura ar-combustível. A proporção “ estequiométrica ” do ar de combustão , na qual o combustível queima completamente sem deixar nenhum oxigênio, é de cerca de 14,7 kg de ar por 1,0 kg de combustível para a gasolina atual. Isso corresponde a uma “ proporção de ar ” λ  = 1. Se λ <1, fala-se de uma mistura “rica”, i. H. com mais combustível do que a razão estequiométrica; uma mistura “pobre” tem um valor lambda> 1. A maior potência do motor é obtida com uma mistura rica (λ = 0,85), enquanto a maior eficiência é alcançada com λ = 1,05.

Os carburadores funcionam segundo o princípio do bico Venturi . A pressão hidrodinâmica no ponto mais estreito do funil de ar aumenta com o fluxo, a pressão estática diminui de acordo. Essa diferença de pressão suga o combustível, que é mantido em nível constante na câmara da bóia, através do bocal principal para o funil de ar, onde é atomizado em um aerossol. O diâmetro do funil de ar e do bocal principal deve ser projetado para a potência máxima do motor, o que significa que em baixa rotação ( marcha lenta ) o vácuo não é suficiente para conseguir um funcionamento constante do motor. Portanto, os carburadores mais comumente usados ​​com seção transversal de funil de ar constante têm seu próprio sistema de marcha lenta e transição.

Foi reconhecido desde o início que o diâmetro do funil de ar e do bocal principal teria que ser variável para garantir a taxa de ar de combustão ideal para cada condição de carga. Em particular, os motores com maior cilindrada receberam os chamados registro ou “carburadores de estágio”, nos quais um funil de ar adicional com uma seção transversal maior é ativado dependendo da carga e da velocidade.

A segunda solução é o chamado carburador de pressão constante . Por meio de uma corrediça controlada por vácuo, a seção transversal de sucção e - por meio de uma agulha do bico localizada na corrediça - o bico principal são aumentados ao mesmo tempo que o fluxo aumenta. A velocidade do fluxo no carburador é, portanto, constante, mas a válvula de pistão, que é umedecida com óleo em alguns projetos (por exemplo, carburadores Stromberg ), retarda a reação à condição de carga alterada.

No curso das regulamentações mais rígidas de gases de escapamento de meados da década de 1980, não era mais possível encontrar soluções satisfatórias para a preparação ideal da mistura usando carburadores. As crescentes demandas na qualidade dos gases de escape, que só podiam ser atendidas com conversores catalíticos e controle lambda , exigiam sistemas de carburador controlados eletronicamente (" Ecotronic ") que se aproximavam da complexidade das injeções eletrônicas no manifold . Estes, portanto, substituíram o carburador na construção de veículos na década de 1990.

Primeiro carburador

Declaração de princípios do carburador por volta de 1906
Dois carburadores de pressão constante SU ( Skinner Union) de um MGB britânico
Modelo em corte de um carburador triplo Downdraft Weber ( Porsche 911 )
Princípio do carburador do bico de pulverização (fluxo horizontal)
Princípio básico do carburador

O primeiro carburador foi o carburador de superfície desenvolvido por Carl Benz . O combustível é evaporado em um recipiente aquecido e misturado ao ar. Outro projeto foi o carburador de escova inventado pelo técnico austríaco Siegfried Marcus . Ele atomizou o combustível em uma banheira com uma escova giratória.

Ambos não mantêm automaticamente uma certa proporção de ar, mas devem ser reajustados dependendo da velocidade ou quando a carga muda. Esses tipos de carburadores foram usados ​​por pouco tempo nos primeiros motores de combustão interna devido à sua insegurança e periculosidade (fogo do carburador).

Os húngaros Donát Bánki e János Csonka desenvolveram e patentearam o chamado motor Bánki-Csonka em 1893 e, como parte dele, um carburador.

Esses primeiros projetos foram substituídos a partir de 1893 por carburadores com câmara de flutuação ( carburador de bico de pulverização ). Sua invenção é atribuída a Wilhelm Maybach . Os primeiros carburadores de flutuação eram freqüentemente carburadores de fluxo ascendente. Devido à qualidade flutuante dos combustíveis, muitas vezes havia enchimento excessivo; o motor parou porque a mistura formada não era mais inflamável. Com o carburador de fluxo ascendente, o combustível pode vazar do carburador para o aberto, em vez de para o motor.

Tipos diferentes

Ao categorizar os carburadores, uma distinção é feita hoje de acordo com várias características:

Direção do fluxo de ar de admissão

As diferentes direções de fluxo do ar de admissão através do carburador determinam qual é o tipo:

  • Carburador Downdraft , o ar flui de cima para baixo.
  • Carburador plano ou de fluxo cruzado , o ar flui horizontalmente. É usado principalmente onde uma altura geral baixa é importante; também é chamado de "carburador horizontal".
  • Carburador de fluxo inclinado , o ar flui diagonalmente de cima para baixo .
  • Carburador de fluxo ascendente , o ar flui de baixo para cima, muitas vezes também chamado de " carburador vertical".

Número e função das câmaras de mistura

  • Carburador único - um funil de ar
  • Carburador duplo - dois carburadores simples em uma carcaça (por exemplo, BMW 1602/2002 ti com dois carburadores duplos Solex )
  • Carburador triplo (até 1973 em vários Porsche 911 ) ou carburador quádruplo. Esses tipos de carburadores usam uma câmara de flutuação, que geralmente está localizada no meio, para alimentar vários tubos de sucção.
  • Registre ou estabeleça o carburador. Um funil de ar para carga parcial / lenta e outro para carga total (não deve ser confundido com carburadores duplos).
  • Carburador de registro duplo (dois carburadores de registro em uma carcaça): no Mercedes-Benz 280 ( W 114 ), o 250/280 da série W 123 e o 280 S ( W 116 ), BMW 320/6 da série E21 , BMW 520/6, 525, 528 (sem "i") da série E12 .

Tipo de órgão de aceleração

Carburador de lâmina de pistão Dell'Orto UB 22S
  • acelerador
  • Controle deslizante com as subespécies:
    • Válvula de pistão, também chamada de válvula redonda. O pistão é puxado diretamente usando o acelerador e o cabo Bowden (exemplo: BMW R 90 S com carburadores Dell'Orto ). Uma agulha ligeiramente cônica fixada no centro do pistão muda a seção transversal aberta de um bico e, assim, controla a quantidade de gasolina. O sistema pistão-agulha é complementado por:
      • o jato principal (fica na extremidade inferior do sistema de agulha e limita o fluxo de combustível através do sistema de agulha)
      • o jato ocioso a jusante do sistema de jato principal
    • Válvula de corrediça plana em forma de retângulo com passagem circular. Posição de instalação gratuita e vantajosa porque, para. B. em motores de corrida com um slide, um banco de cilindros inteiro (três a seis cilindros) pode ser controlado.

Carburador de pressão constante

Com o carburador de pressão constante, a pressão negativa que atua no sistema de jato principal é sempre a mesma em operação estática em velocidade constante - daí o nome. Isso é conseguido porque (visto na direção do fluxo) uma válvula de pistão , geralmente presa a uma membrana , está localizada no fluxo de gás em frente à válvula borboleta . O vácuo de sucção é direcionado para o espaço acima do diafragma, o que cria uma diferença de pressão em relação à pressão atmosférica passada por outro orifício sob o diafragma, que puxa o pistão com a válvula do pistão para cima. Uma agulha de bico cônico é fixada a ele, que regula a seção transversal aberta do bico principal e, portanto, a quantidade de gasolina que flui para dentro.

O carburador de pressão constante controla assim a quantidade de combustível dependendo da quantidade de ar e independentemente da posição da válvula borboleta. Os carburadores não precisam de bomba de aceleração, porque mesmo uma aceleração rápida não leva ao colapso da pressão negativa produtora de gasolina. Em vez disso, a mistura é enriquecida porque o pistão lento reage um pouco atrasado à condição de carga alterada e, portanto, a diferença de pressão transportando o combustível é brevemente maior. Por um lado, a resposta do motor é um pouco mais lenta do que com o carburador deslizante, por outro lado, evita-se o orifício típico quando o acelerador é acionado rapidamente e o carburador deslizante está mal ajustado. O carburador de pressão constante é usado principalmente em motocicletas (exemplos: carburadores Bing dos primeiros modelos BMW R 75/5 , várias máquinas japonesas com carburadores Keihin e Mikuni e modelos Ducati até 1999).

Vários carros Mercedes-Benz fabricados entre 1965 e 1985 ( séries W 115 , W 123 e W 201 ) e carros Volvo fabricados entre 1974 e 1986 foram equipados com carburadores de pressão constante Stromberg . Os carburadores SU ( Skinner Union ) baseados neste princípio também foram usados em muitos automóveis ingleses e na Volvo .

Carburadores de pressão constante ainda eram comuns em vários motores de motocicleta desde os anos 1970 e ainda são usados ​​em alguns casos hoje; enquanto a maioria dos modelos hoje usa injeção.

Designs especiais

Em primeiro lugar, com os motores de aeronaves , surgiu a necessidade de utilizar carburadores que cumprissem sua função independentemente da posição no espaço, principalmente quando a aeronave gira ( força centrífuga ) e “sobre a cabeça”. Houve uma série de desenvolvimentos para isso; um dos mais conhecidos é o carburador de diafragma . O mesmo problema surge com motores pequenos, por exemplo em ferramentas de jardinagem ( cortadores de relva em declives acentuados) ou com motosserras , onde a posição do carburador não deve ter qualquer influência no funcionamento do motor. Em alguns casos, esses carburadores também foram usados ​​em veículos motorizados convencionais, como o carburador de diafragma Tillotson em motocicletas Harley-Davidson .

Há também o carburador de transbordamento, que funciona sem câmara de flutuação. É por isso que é particularmente barato de fabricar e simples de construir. Com ele, o combustível é bombeado do tanque de combustível abaixo do carburador para um reservatório de combustível muito pequeno, a partir do qual o bico de formação da mistura é operado. O combustível que é bombeado demais no reservatório retorna ao tanque de combustível por gravidade. Este tipo de carburador era z. Foi utilizado, por exemplo, no ciclomotor “ Vélosolex ” e até 1967 no primeiro Porsche 911 .

No carburador Fish (em homenagem a John Robert Fish), a câmara da bóia é conectada ao eixo oco da válvula do acelerador, no qual o combustível flui através de orifícios.

Se um motor estiver equipado com vários carburadores, eles devem ser sincronizados. Veja: Sincronização # Sincronização do carburador

Equipamento adicional

Auxiliares de inicialização a frio

Cotonete ou primer

Um auxiliar de partida a frio pode freqüentemente ser encontrado em carburadores simples como um cotonete ou primer. O cotonete é um pino na tampa da câmara do flutuador que, quando acionado, empurra o flutuador para baixo e, assim, abre a válvula agulha do flutuador. A câmara do flutuador é inundada com gasolina e a mistura é enriquecida no início ( relação do ar de combustão λ <1) para que acenda melhor. Como regra, o esfregaço só pode ser operado brevemente por dois a quatro segundos; Esfregar por muito tempo pode inundar todo o trato de admissão com combustível, fazendo com que a vela de ignição molhe e o motor afogue.
Em vez do cotonete, um fole de borracha (primer) também pode ser usado, que atua como uma bomba de ar e bombeia uma pequena quantidade de ar para a câmara do flutuador e, assim, também empurra o flutuador para baixo. O primer deve ser acionado brevemente três a cinco vezes.

Estrangular

O estrangulamento (engl. Choke) é um dispositivo com o qual enriquece a mistura durante a fase de partida e aquecimento do motor, ou seja, é feita a “gordura”. Isso é feito de forma que uma aba separada na frente da válvula de estrangulamento ou da corrediça atinge um estreitamento da seção transversal do ar; Devido ao aumento associado na pressão negativa, mais combustível é sugado para fora do bico, enriquecendo assim o ar que flui. Muitas vezes não é possível dar partida sem afogador, especialmente quando o motor está frio. Se você esquecer de abrir o afogador novamente após a fase de aquecimento, isso leva a um mau funcionamento do motor e alto consumo. Para evitar esses problemas, uma lâmpada de controle para o afogador puxado estava disponível em muitos veículos. Como um desenvolvimento posterior, havia a partida automática , que ativa e reinicializa o choke automaticamente, parcialmente controlado por temperatura (consulte a seção a seguir).

Carburador de partida

Outra variante é a liberação de um segundo sistema de carburador simples e não regulado (sistema de carburador de partida) por meio de uma via aérea que contorna o elemento de aceleração e é liberada ao mesmo tempo em que a aba de partida é acionada. Esse desvio cria uma mistura muito rica em pequenas quantidades por meio de seu próprio bico, que é adicionado à mistura acabada atrás da válvula. Este tipo de estrangulamento é usado, por exemplo B. usado em carburadores BVF e Bing da série 17. Também foram instalados os carburadores Dell'Orto SI e SHB milhões de vezes , especificamente para as séries de carburadores de lâmina plana projetadas pela Vespa -Schaltroller downdraft (SI) e Flachstrom- (SHB).

Início automático

Carburador com partida automática ativada (canto superior direito)

Em princípio, a ativação do flap inicial descrito anteriormente é automatizada aqui. Para fazê-lo funcionar, geralmente é necessário pressionar totalmente o pedal do acelerador uma vez. (Existem também sistemas de partida totalmente automáticos, por exemplo, Pierburg 2E2, que ligam automaticamente quando o motor está frio). A válvula borboleta é aberta e, ao mesmo tempo, uma mola bimetálica influenciada pela temperatura fecha a válvula de arranque (válvula de ar) inicialmente, exceto por uma pequena folga. Se o motor estiver em operação, um dispositivo pull-down (funciona com pressão negativa) faz com que a tampa do motor de arranque se abra quando você acelera. A mola bimetálica é aquecida (inicialmente apenas eletricamente, com carburadores por volta de 1970 também com circulação de água de resfriamento) para que a tampa de partida abra. Isso leva muito tempo até que o motor atinja a temperatura de operação (temperatura do carburador ou da água de 60 ° C).

Pré-aquecimento do ar de admissão

O pré-aquecimento do ar de admissão evita que o carburador congele em climas frios e o motor funcione irregularmente ou morra. Isso pode ser evitado aquecendo o duto de admissão com líquido de resfriamento e / ou um elemento de aquecimento elétrico (denominado "ouriço"). Na versão mais simples de pré-aquecimento, o ar de admissão é direcionado para além do coletor de exaustão quente. Muitos veículos tinham uma aba operada manualmente para a transição da operação de verão para inverno, com outros a transição era feita automaticamente por meio de um termostato .

Bomba de aceleração

A maioria dos carburadores tem uma bomba de aceleração que bombeia combustível adicional no funil de ar quando a válvula borboleta é aberta (aumento da seção transversal de admissão ) para evitar um indesejável "orifício de aceleração". Caso contrário, a mistura ficaria pobre devido à diminuição da pressão negativa na abertura da válvula borboleta. Uma pequena bomba de pistão é freqüentemente usada para este propósito, que adicionalmente injeta uma pequena quantidade de combustível no sistema de admissão quando o pedal do acelerador é pressionado. Um "pé nervoso no acelerador" faz com que a bomba do acelerador opere continuamente, o que aumenta o consumo de combustível.

Enriquecimento de carga total

A maior potência do motor é alcançada com uma mistura rica de aproximadamente Λ = 0,85. É aqui também que ocorre a maior velocidade de ignição ou velocidade de reação da mistura de gasolina. Um canal separado é usado para enriquecimento, através do qual combustível adicional é alimentado no funil de ar.

O enriquecimento também deve evitar que a mistura fique muito pobre ao atingir a carga total (λ> 1) e que a combustão fique muito “quente”. Isso pode causar um furo na coroa do pistão , o que pode danificar seriamente o motor . O calor de evaporação do combustível adicionalmente fornecido garante o "resfriamento interno" dos cilindros.

Corretor de altitude

O ar em altitudes mais elevadas contém menos oxigênio, correspondendo à menor pressão do ar e, portanto, densidade decrescente; entretanto, a densidade do combustível líquido não muda dependendo da altitude. Como os carburadores medem a quantidade de ar e combustível por volume, não há oxigênio para a combustão completa em grandes altitudes sem ação corretiva, então a mistura é muito rica.

Em casos raros - absolutamente em subidas de ladeiras - os carburadores possuem um dispositivo automático para compensar a densidade mais baixa do ar em altitudes mais elevadas. Um barométrico pode alterar a formação da mistura. Essa instalação era frequentemente uma opção em veículos mais antigos construídos antes de 1970. Em aeronaves com motor carburador, a mistura é ajustada manualmente pelo piloto por meio de um regulador de mistura ( Leanen ).

Muitos sistemas de injeção eletrônica, por outro lado, registram a massa de ar aspirada - ou calculam a densidade do ar a partir da pressão de ar medida - e, assim, desligam esta fonte de erro na formação da mistura desde o início.

O corretor apenas garante que a combustão completa do combustível possa ocorrer em qualquer altitude, definindo a formação da mistura para o valor correto - próximo à razão estequiométrica do combustível. Ele não pode compensar a queda no desempenho que ocorre quando a densidade do ar cai, porque sem carga , apenas a quantidade de combustível que corresponde à quantidade de oxigênio no ar pode ser queimada.

Enriquecimento de carga parcial

Para atingir um baixo consumo e ainda assim ter potência suficiente sob carga, existe o enriquecimento de carga parcial controlada por vácuo. Também é usado para garantir que não haja "orifício" quando a válvula borboleta for aberta. Isso também controla a transição de marcha lenta para aceleração.

Jato de força

O bico de jato de energia é usado para adaptar a mistura em motores de dois tempos na faixa de velocidade média. Ele retira seu combustível diretamente da câmara da bóia por meio de pressão negativa e o atomiza na frente do slide do carburador. O fabricante japonês de carburadores Mikuni foi um dos primeiros na década de 1970 a aplicar o princípio da pressão negativa diretamente da câmara de flutuação. Como resultado, os jatos principais do carburador puderam ser menores, o que teve um efeito positivo no comportamento de resposta e no desempenho. Hoje, uma distinção é feita entre sistemas puramente mecânicos e elétricos.

Sistema de carburador controlado eletronicamente

O sistema de carburador controlado eletronicamente apareceu no final dos anos 1970. Reduzia as emissões de poluentes e o consumo de combustível em comparação com os carburadores convencionais e era mais barato do que um sistema de injeção. Por um período de transição, os carburadores controlados eletronicamente foram um meio popular de atender aos padrões de emissões mais rígidos que estavam sendo gradualmente introduzidos nos Estados Unidos, Suíça, Alemanha e no resto da Europa Ocidental, começando pelo estado da Califórnia. Em particular, dependendo da complexidade, eles também podem ser combinados com conversores catalíticos regulados e não regulados . Por razões de custo, os fabricantes de automóveis usaram esses carburadores principalmente para os motores básicos das respectivas séries.

Muitos dos fabricantes de carburadores ativos na época incluíam modelos controlados eletronicamente em sua gama de produtos, incluindo Pierburg , Denso , Hitachi , Holley , Weber e Dell'Orto . Eles próprios os desenvolveram ou usaram desenvolvimentos sob licença, especialmente de líderes de mercado bem conhecidos. Uma variante relativamente sofisticada e bem-sucedida apresentada, o Ecotronic é originalmente um desenvolvimento conjunto em uma joint venture das empresas Bosch e Pierburg , da primeira para se aposentar mais tarde.

O apogeu dos sistemas de carburador controlados eletronicamente terminou por volta da década de 1990: a combinação de componentes eletrônicos e mecânicos às vezes provou ser propensa a defeitos e exigir manutenção intensiva. A vantagem de custo dos carburadores controlados eletronicamente foi reduzida à medida que os preços unitários dos sistemas de injeção com quantidades cada vez maiores caíam. O consumo de combustível dos motores com carburador permaneceu principalmente superior ao dos motores de injeção e os novos valores-limite de poluentes mais estritos já não podiam ser cumpridos.

literatura

  • Heinrich Illgen: Manual do carburador: carburadores, combustíveis, sistemas de injeção de gasolina, dispositivos de teste síncronos e bombas de combustível. 6ª edição. Verlag Technik, Berlin 1977.
  • Jürgen H. Kasedorf: Tecnologia de carburador e conversor catalítico. Vogel-Verlag, Würzburg 1993, ISBN 3-8023-0460-8 .
  • Jürgen H. Kasedorf: Preparação da mistura , parte 1: Reparo e ajuste do carburador: Noções básicas. 4ª edição. Vogel-Verlag, Würzburg 1986, ISBN 3-8023-0321-0 .
  • Jürgen Kasedorf: Preparação da mistura , Parte 2: Carburador da Pierburg GmbH & Co. KG (anteriormente: Deutsche Vergaser-Gesellschaft DVG). 3. Edição. Vogel-Verlag, Würzburg 1987, ISBN 3-8023-0342-3 .
  • Gert Hack: torne os carros mais rápidos. 11ª edição. Motorbuch-Verlag, Stuttgart 1980, ISBN 3-87943-374-7 .
  • Jan Drummans: O carro e sua tecnologia. 1ª edição. Motorbuch-Verlag, Stuttgart 1992, ISBN 3-613-01288-X .
  • Hans Jörg Leyhausen: O exame para mestre artesão no comércio automotivo. Parte 1. 12 edição. Vogel Buchverlag, Würzburg 1991, ISBN 3-8023-0857-3 .
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Engenharia automotiva. 3. Edição. Westermann Schulbuchverlag, Braunschweig 2000, ISBN 3-14-221500-X .

Links da web

Commons : Carburador  - coleção de fotos, vídeos e arquivos de áudio

Evidência individual

  1. ↑ a b Carburador Solex tipo BFH / BFV em ruddies-berlin.de
  2. ↑ Power Jet ( Memento de 9 de março de 2015 no Internet Archive )
  3. ↑ Dell'Orto pág. 27
  4. ^ Alfred Urlaub: Motores de combustão interna. Volume 1: Noções básicas. Springer-Verlag, Berlin e outros 2013, ISBN 978-3-642-83216-1 , p. 148 e segs.