معرفی انواع کاربراتور موتور و کاربردهای آنها

کاربراتور یا انژکتور مهمترین بخش سیستم سوخت است. برای نشان دادن نوع سیستم سوخت رسانی در خودرو به آن کاربراتور یا انژکتور می گویند. سیستم‌های کاربراتوری، مدل اولیه، حتی قبل از معرفی ECU و رایانه‌ها در خودروها استفاده می‌شد و تا سال‌های متمادی بر روی انواع خودروهای بنزینی ثابت بود. اما در حال حاضر کاربراتور بیشتر در خودروهای دست دوم و قدیمی دیده می شود. کاربراتور موتور یک قسمت مهم در سیستم سوخت‌رسانی موتور داخلی است. در این مقاله به اجزا و انواع و نحوه عملکرد کاربرات موتور ها می پردازیم.

کاربراتور موتور چیست ؟

آگاهی از عملکرد سیستم سوخت رسانی خودرو برای رانندگان می‌تواند مفید و قابل توجه باشد. سیستم سوخت رسانی خودرو در گذشته کاربراتوری بود و بعدها به سیستم انژکتوری تبدیل شد. کاربوراتور یا کاربُراتور وسیله‌ای مکانیکی است که هوا و سوخت را برای موتورهای احتراق داخلی بنزینی مخلوط می‌کند. به زبان ساده‌تر بخشی از موتور است که مخلوط هوا و سوخت را که به داخل سیلندرها می رود کنترل می کند. این مخلوط برای عملکرد روان و کارآمد موتور بسیار مهم است. (کاربراتور) در سال ۱۸۷۶ میلادی، توسط مخترع آلمانی به نام گوتلیب دایملر اختراع شد.

اجزای کاربراتور و عملکرد آن

کاربراتور یک دستگاه مکانیکی پیچیده با اجزای مختلف است که برای مخلوط کردن هوا و سوخت برای موتورهای احتراق داخلی بنزینی کار می کنند.  در اینجا اجزای اصلی کاربراتور و عملکرد آنها آمده است:

1. فیلتر هوای کاربراتوری

فیلتر هوا که در ابتدای کاربراتور قرار دارد، گرد و غبار و زباله ها را از هوای ورودی پاک می کند. هوای تمیز برای عملکرد روان موتور ضروری است و از آسیب رساندن آلاینده ها به اجزای موتور جلوگیری می کند.

2. کاربراتور ونتوری

همه کاربراتورها برای عملکرد به اثر ونتوری متکی هستند.  ونتوری یک جزء حیاتی است که منطقه کم فشار لازم برای مخلوط کردن مناسب هوا و سوخت در کاربراتور را ایجاد می کند. ونتوری یک بخش قیفی شکل در داخل کاربراتور است که یک ناحیه کم فشار ایجاد می کند.  همانطور که هوا از طریق ونتوری جریان می یابد، به دلیل باریک شدن مسیر، سرعت آن افزایش می یابد.  بر اساس اصل برنولی، فشار سیال متحرک با افزایش سرعت کاهش می یابد.  این افت فشار برای کشیدن سوخت به جریان هوا بسیار مهم است.

3. محفظه شناور کاربراتور

محفظه شناور مخزنی است که سطح ثابت سوخت کاربراتور را حفظ می کند.  این قطعه در محفظه شناور است که به یک دریچه سوزنی متصل شده است.  با کاهش سطح سوخت در محفظه، شناور پایین آمده و دریچه سوزنی را باز می کند تا سوخت بیشتری از مخزن سوخت وارد شود.  هنگامی که سطح سوخت به ارتفاع تعیین شده خود می رسد، شناور بالا می رود، دریچه سوزنی بسته می شود و جریان سوخت متوقف می شود.

4. جت کاربراتوری

جت ها روزنه های کوچک و با اندازه دقیقی هستند که میزان سوخت ورودی به جریان هوا را کنترل می کنند.  جت های مختلف در نقاط مختلف کاربراتور قرار گرفته اند تا جریان سوخت را در شرایط مختلف موتور (در حالت آرام، شتاب و غیره) تنظیم کنند.

5. مدار بیکار کاربراتور

یک مدار مجزا در کاربراتور که مخلوط سوخت غنی تری را برای دور آرام موتور در سرعت های پایین فراهم می کند.  مدار بیکار معمولاً دارای گذرگاه هوای آزاد و جت سوخت مخصوص به خود است تا هنگامی که دریچه دریچه گاز کمی باز است عملکرد نرم موتور را حفظ کند.

6. دریچه گاز کاربراتور

یک شیر پروانه ای که توسط پدال گاز کنترل می شود.  دریچه گاز میزان هوای ورودی به موتور را تنظیم می کند.  با فشار دادن پدال گاز، راننده دریچه گاز را باز می کند و اجازه می دهد هوای بیشتری به داخل موتور جریان یابد.  این افزایش جریان هوا، اثر مکش قوی‌تری در ونتوری ایجاد می‌کند، سوخت بیشتری را برای مخلوط غنی‌تر می‌کشد و در نتیجه قدرت موتور را افزایش می‌دهد.

7. خفگی کاربراتوری

برخی کاربراتورها دارای یک چوک، یک سوپاپ پروانه ای هستند که جریان هوا را در هنگام سرد بودن موتور محدود می کند.  در هنگام استارت سرد، برای احتراق آسان تر موتور، مخلوط هوا و سوخت غنی تری مورد نیاز است.  چوک جریان هوا را محدود می کند و با کشیدن سوخت بیشتر، مخلوط غنی تری ایجاد می کند.  با گرم شدن موتور، چوک به تدریج باز می شود تا نسبت هوا به سوخت طبیعی باشد.

8. بوستر پمپ (اختیاری)

یکی از اجزای اختیاری که در برخی کاربراتورها یافت می شود، بوستر پمپ یک پمپ دیافراگمی کوچک است که سوخت اضافی کوتاهی در هنگام شتاب گیری فراهم می کند.  این به جبران تاخیر لحظه ای در تحویل سوخت به دلیل باز شدن ناگهانی دریچه گاز کمک می کند.

معایب کاربراتور

در مقایسه با سیستم های تزریق سوخت مدرن، کاربراتورها دارای چندین اشکال هستند که ممکن است دردسر ساز باشد. در ادامه به معایت کاربرات موتور ها می‌پردازیم:

• کنترل مخلوط با دقت کمتر: کاربراتورها برای دستیابی به مخلوط هوا و سوخت به تعادل فشار هوا و اجزای مکانیکی متکی هستند. این امر می‌تواند عملکرد اشتباهی داشته باشد، به خصوص با تغییرات دما، ارتفاع، یا بار موتور.  سیستم‌های تزریق سوخت از کنترل‌های الکترونیکی برای اندازه‌گیری دقیق سوخت و بر اساس اعلام‌های مختلف سنسور استفاده می‌کنند که منجر به سوختن سازگارتر و کارآمدتر می‌شود.
• مصرف سوخت کمتر: کنترل مخلوط دقیق کمتر کاربراتورها می‌تواند منجر به هدر رفتن سوخت شود. مخلوط‌های غنی‌تر (سوخت بیشتر از هوا) ممکن است قدرت بیشتری ارائه کنند، اما به طور ناکارآمد می‌سوزند.  مخلوط‌هایی که هوای بیشتری نسبت به سوخت را نیاز دارد، مقرون به صرفه تر هستند اما می توانند منجر به مشکلات عملکرد شوند.
• انتشار بیشتر: احتراق ناکارآمد به دلیل عدم اندازه‌گیری دقیق سوخت می‌تواند منجر به انتشار بیشتر آلاینده‌هایی مانند هیدروکربن‌ها و مونوکسید کربن شود.
• استارت های سخت سرد: راه اندازی موتور سرد با کاربراتور می تواند مشکل باشد. چوک ها برای محدود کردن جریان هوا و غنی شدن مخلوط استفاده می شوند، اما این باید با گرم شدن موتور تنظیم شود که ممکن است ناراحت کننده باشد.  تزریق سوخت به طور خودکار مخلوط را برای شروع سرد راحت تر تنظیم می کند.
• نیازهای تعمیر و نگهداری: کاربراتورها دارای قطعات متحرک و جت های مختلفی هستند که ممکن است به مرور زمان مسدود یا فرسوده شوند و نیاز به تمیز کردن یا تنظیمات دارند. سیستم های تزریق سوخت به طور کلی نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.
• محدودیت‌های عملکرد: کاربراتورها برای ارائه اندازه‌گیری بهینه سوخت در طیف وسیعی از سرعت‌ها و بارهای موتور تلاش می‌کنند. این می تواند عملکرد را در مقایسه با سیستم های تزریق سوخت که می توانند مخلوط را برای شرایط مختلف تنظیم کنند، محدود کند.
• حساسیت به یخ زدگی: در شرایط خاص، یخ می تواند روی ونتوری کاربراتور تشکیل شود و جریان هوا را مختل کرده و باعث مشکلات موتور شود. این مورد نگرانی در مورد تزریق سوخت نیست.

انواع کاربراتورها

دو راه اصلی برای دسته بندی کاربراتورها وجود دارد: بر اساس نحوه تنظیم جریان هوا در تحویل سوخت و بر اساس جهت جریان هوا که در ادامه به انواع مختلف هر یک از دسته بندی ها اشاره خواهیم کرد:

1. بر اساس مقررات جریان هوا:

• کاربراتورهای ونتوری ثابت: این کاربراتور ها رایج ترین در انواع خود هستند. آنها از یک طرح ونتوری ثابت برای ایجاد یک منطقه کم فشار برای کشیدن سوخت استفاده می کنند.  اندازه گیری سوخت متکی به جت ها و گذرگاه های مختلف با اندازه های مختلف در کاربراتور است تا مخلوط سوخت مورد نظر را برای شرایط مختلف موتور ارائه دهد. مانند یک سیستم از پیش پیکربندی شده با تنظیمات ثابت.

• کاربراتورهای ونتوری متغیر: این کاربراتورها از مکانیزمی استفاده می کنند که اغلب یک پیستون یا دیافراگم با فنر است تا اندازه مسیر عبور ونتوری را تنظیم کند. این امر اجازه می دهد تا مقداری تغییر در جریان هوا بر اساس تقاضای موتور وجود داشته باشد.  تحویل سوخت اغلب با ترکیبی از ونتوری متغیر و جت های ثابت کنترل می شود.  این نوع در مقایسه با مدل های ثابت ونتوری سازگاری بیشتری دارد.

2. بر اساس جهت جریان هوا:

این طبقه بندی کمتر رایج است اما به جهت گیری جریان هوا از طریق بدنه کاربراتور اشاره دارد.  آنها به اندازه روش تنظیم جریان هوا مشخصه ای را تعیین نمی کنند. از انواع این مدل کاربر اتور ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاربراتورهای بالابرنده: هوا از پایین کاربراتور به سمت بالا جریان دارد. اینها معمولاً در موتورسیکلت های قدیمی و برخی از موتورهای صنعتی استفاده می شدند.
• کاربراتورهای رو به پایین: هوا از بالای کاربراتور به سمت پایین جریان دارد. اینها پرکاربردترین نوع به خصوص در خودروها هستند.
• کاربراتورهای ساید درفت: هوا به صورت افقی در بدنه کاربراتور جریان می یابد. اینها در برخی از برنامه های کاربردی، به ویژه موتور سیکلت ها، به دلیل پتانسیل آنها برای مزایای بسته بندی مورد استفاده قرار گرفتند.

درک این دسته بندی ها می تواند به شما در شناسایی نوع کلی کاربراتور بر اساس طراحی یا عملکرد آن کمک کند.  با این حال، در این دسته بندی ها، تغییرات متعدد و مدل های خاص برای کاربردهای مختلف موتور و اهداف عملکرد طراحی شده است.

نتیجه گیری:

در حالی که کاربراتورها راه حل خوبی برای زمان خود بودند، پیشرفت در فناوری تزریق سوخت به دلیل مزایایی در کارایی، کنترل آلاینده ها و عملکرد کلی، آنها را تا حد زیادی برای خودروهای مدرن منسوخ کرده است.