Carburador - Carburetor

Bendix-Technico (Stromberg) carburador de tiro descendente de 1 barril modelo BXUV-3, con nomenclatura

Un carburador ( inglés americano ) o carburador ( inglés británico ) es un dispositivo que mezcla aire y combustible para motores de combustión interna en una proporción adecuada de aire-combustible para la combustión. El término a veces se acorta coloquialmente a carb en el Reino Unido y América del Norte o carby en Australia. Para carburate o carburete (y por tanto la carburación o de carburación , respectivamente) medios para mezclar el aire y el combustible o para equipar (un motor) con un carburador para ese propósito.

La tecnología de inyección de combustible ha reemplazado en gran medida a los carburadores en la industria automotriz y, en menor medida, en la aviación. Los carburadores todavía son comunes en motores pequeños para cortadoras de césped , rotocultivadores y otros equipos.

Etimología

La literatura industrial estadounidense de finales del siglo XIX, incluso en 1912 (Audels) describe los dispositivos de abastecimiento de combustible de los motores de gas como carburadores. Antes de eso, se llamaban vaporizadores, cuando el aire de admisión pasaba sobre una superficie de combustible expuesto para recoger los vapores de combustible. El nombre (car-buretter) se refiere a la pequeña tubería (bureta) que lleva el combustible (por presión de aire negativa en un venturi) hacia la corriente de aire que ingresa al motor.

Algunos sugieren, pero la literatura antigua no lo apoya, que la palabra carburador proviene del francés carbure que significa " carburo ". Carburador significa combinar con carbono (compárese también con carburación ). En química de combustibles, el término tiene el significado más específico de aumentar el contenido de carbono (y por lo tanto de energía) de un fluido mezclándolo con un hidrocarburo volátil .

Historia y desarrollo

El primer carburador fue inventado por Samuel Morey en 1826. La primera persona en patentar un carburador para su uso en un motor de petróleo fue Siegfried Marcus con su patente del 6 de julio de 1872 para un dispositivo que mezcla combustible con aire.

Un carburador fue una de las primeras patentes de Karl Benz (1888) cuando desarrolló motores de combustión interna y sus componentes.

Los primeros carburadores eran del tipo de superficie, en los que el aire se combina con el combustible al pasar sobre la superficie de la gasolina.

En 1885, Wilhelm Maybach y Gottlieb Daimler desarrollaron un carburador flotante basado en la boquilla atomizadora . El carburador Daimler-Maybach se copió extensamente, lo que dio lugar a demandas por patentes. Los tribunales británicos rechazaron el reclamo de prioridad de la compañía Daimler a favor del carburador en aerosol 1884 de Edward Butler usado en su ciclo de gasolina .

Los ingenieros húngaros János Csonka y Donát Bánki patentaron un carburador para un motor estacionario en 1893.

Frederick William Lanchester de Birmingham , Inglaterra, experimentó con el carburador de mecha en los automóviles. En 1896, Frederick y su hermano construyeron un automóvil de gasolina en Inglaterra, un motor de combustión interna monocilíndrico de 5 hp (3,7 kW) con transmisión por cadena. Insatisfechos con el rendimiento y la potencia del automóvil, rediseñaron el motor al año siguiente utilizando dos cilindros opuestos horizontalmente y un carburador de mecha de nuevo diseño.

Los carburadores eran el método común de suministro de combustible para la mayoría de los motores de gasolina fabricados en Estados Unidos hasta finales de la década de 1980, cuando la inyección de combustible se convirtió en el método preferido. Este cambio fue dictado por los requisitos de los convertidores catalíticos y no debido a una ineficiencia inherente de la carburación. Un convertidor catalítico requiere que haya un control más preciso sobre la mezcla de aire / combustible para controlar la cantidad de oxígeno que queda en los gases de escape. En el mercado estadounidense, los últimos coches que utilizaron carburadores fueron:

En Australia, algunos automóviles continuaron usando carburadores hasta bien entrada la década de 1990; estos incluyeron el Honda Civic (1993), el Ford Laser (1994), los sedanes Mazda 323 y Mitsubishi Magna (1996), el Daihatsu Charade (1997) y el Suzuki Swift (1999). Las camionetas comerciales de bajo costo y las 4WD en Australia continuaron con carburadores incluso en la década de 2000, siendo la última la camioneta Mitsubishi Express en 2003. En otros lugares, ciertos autos Lada usaron carburadores hasta 2006. Muchas motocicletas todavía usan carburadores por simplicidad, como lo hace un carburador. No requiere un sistema eléctrico para funcionar. Los carburadores también se encuentran todavía en motores pequeños y en automóviles más antiguos o especializados , como los diseñados para carreras de autos stock , aunque la temporada 2011 de la Copa Sprint de NASCAR fue la última con motores con carburador; La inyección electrónica de combustible se utilizó a partir de la temporada de carreras de 2012 en la Copa.

En Europa, los automóviles con motor de carburador se estaban eliminando gradualmente a fines de la década de 1980 a favor de la inyección de combustible, que ya era el tipo de motor establecido en los vehículos más caros, incluidos los modelos de lujo y deportivos. La legislación de la CEE exigía que todos los vehículos vendidos y producidos en los países miembros tuvieran un convertidor catalítico después de diciembre de 1992. Esta legislación había estado en tramitación durante algún tiempo, y muchos coches empezaron a estar disponibles con convertidores catalíticos o inyección de combustible desde alrededor de 1990. Sin embargo, algunas versiones del Peugeot 106 se vendieron con motores de carburador desde su lanzamiento en 1991, al igual que las versiones del Renault Clio y Nissan Primera (lanzadas en 1990) e inicialmente todas las versiones de la gama Ford Fiesta excepto el XR2i cuando se lanzó en 1989. Coche de lujo El fabricante Mercedes-Benz había estado produciendo automóviles con inyección de combustible mecánica desde principios de la década de 1950, mientras que el primer automóvil familiar convencional en incorporar inyección de combustible fue el Volkswagen Golf GTI en 1976. El primer automóvil de Ford con inyección de combustible fue el Ford Capri RS 2600 en 1970. General Motors lanzó su primer automóvil con inyección de combustible en 1957 como una opción disponible para la primera generación de Corvette . Saab cambió a la inyección de combustible en toda su gama desde 1982, pero mantuvo los motores con carburador como una opción en ciertos modelos hasta 1989.

Principios

El carburador funciona según el principio de Bernoulli : cuanto más rápido se mueve el aire, menor es su presión estática y mayor es la presión dinámica . La conexión del acelerador (acelerador) no controla directamente el flujo de combustible líquido. En cambio, activa los mecanismos del carburador que miden el flujo de aire que se transporta al motor. La velocidad de este flujo, y por lo tanto su presión (estática), determina la cantidad de combustible que ingresa a la corriente de aire.

Cuando se utilizan carburadores en aviones con motores de pistón, se necesitan diseños y características especiales para evitar la falta de combustible durante el vuelo invertido. Los motores posteriores utilizaron una forma temprana de inyección de combustible conocida como carburador a presión .

La mayoría de los motores con carburador de producción, a diferencia de los de inyección de combustible, tienen un solo carburador y un colector de admisión correspondiente que divide y transporta la mezcla de aire / combustible a las válvulas de admisión , aunque algunos motores (como los motores de motocicletas) usan varios carburadores en cabezas divididas. Los motores de carburador múltiples también fueron mejoras comunes para la modificación de motores en los Estados Unidos desde la década de 1950 hasta mediados de la de 1960, así como durante la década siguiente de autos de alto rendimiento , cada carburador alimentando diferentes cámaras del colector de admisión del motor .

Los motores más antiguos usaban carburadores de corriente ascendente, donde el aire entra por debajo del carburador y sale por la parte superior. Esto tenía la ventaja de no inundar nunca el motor , ya que cualquier gota de combustible líquido saldría del carburador en lugar de entrar en el colector de admisión ; también se prestó al uso de un filtro de aire en baño de aceite , donde un charco de aceite debajo de un elemento debajo del carburador se aspira en la malla y el aire se aspira a través de la malla cubierta de aceite; se trataba de un sistema eficaz en una época en la que no existían los filtros de aire de papel .

A partir de finales de la década de 1930, los carburadores de corriente descendente eran el tipo más popular para uso automotriz en los Estados Unidos. En Europa, el carburador de tiro lateral reemplazó al de tiro descendente a medida que disminuía el espacio libre en el compartimento del motor y aumentaba el uso del carburador tipo SU (y unidades similares de otros fabricantes). Algunos motores de aviones pequeños impulsados ​​por hélice todavía utilizan el diseño de carburador de corriente ascendente.

Los carburadores de motor fuera de borda son típicamente de tiro lateral, porque deben apilarse uno encima del otro para alimentar los cilindros en un bloque de cilindros orientado verticalmente.

1979 carburador de tiro lateral marino Evinrude tipo I

La principal desventaja de basar el funcionamiento de un carburador en el principio de Bernoulli es que, al ser un dispositivo fluidodinámico, la reducción de presión en un venturi tiende a ser proporcional al cuadrado de la velocidad del aire de admisión. Los chorros de combustible son mucho más pequeños y el flujo de combustible está limitado principalmente por la viscosidad del combustible, por lo que el flujo de combustible tiende a ser proporcional a la diferencia de presión. Por lo tanto, los jets dimensionados para potencia máxima tienden a hacer que el motor se muera de hambre a una velocidad más baja y con un acelerador parcial. Por lo general, esto se ha corregido mediante el uso de varios chorros. En SU y otros carburadores de chorro variable, se corrigió variando el tamaño del chorro. Para el arranque en frío, se utilizó un principio diferente en los carburadores de chorro múltiple. Se colocó una válvula resistente al flujo de aire llamada estrangulador , similar a la válvula del acelerador, aguas arriba del chorro principal para reducir la presión del colector de admisión y extraer combustible adicional de los chorros.

Operación

Venturi fijo
La variación de la velocidad del aire en el venturi controla el flujo de combustible; el tipo de carburador más común que se encuentra en los automóviles.
Venturi variable
La apertura del chorro de combustible se varía mediante la corredera (que al mismo tiempo altera el flujo de aire). En los carburadores de "depresión constante", esto se hace mediante un pistón operado por vacío conectado a una aguja cónica que se desliza dentro del chorro de combustible. Existe una versión más simple, que se encuentra más comúnmente en motocicletas pequeñas y motos de cross, donde la corredera y la aguja están controladas directamente por la posición del acelerador. El carburador de tipo venturi variable (depresión constante) más común es el carburador SU de tiro lateral y modelos similares de Hitachi, Zenith-Stromberg y otros fabricantes. La ubicación en el Reino Unido de las compañías SU y Zenith- Stromberg ayudó a que estos carburadores se elevaran a una posición de dominio en el mercado de automóviles del Reino Unido, aunque dichos carburadores también se usaban ampliamente en Volvo y otras marcas fuera del Reino Unido. Se han utilizado otros diseños similares en algunos automóviles europeos y algunos japoneses. Estos carburadores también se conocen como carburadores de "velocidad constante" o "vacío constante". Una variación interesante fue el carburador VV (venturi variable) de Ford, que era esencialmente un carburador venturi fijo con un lado del venturi abisagrado y movible para dar una garganta estrecha a bajas rpm y una garganta más ancha a altas rpm. Esto fue diseñado para proporcionar una buena mezcla y flujo de aire en un rango de velocidades del motor, aunque el carburador VV resultó problemático en servicio.
Un carburador de 4 cilindros de alto rendimiento

En todas las condiciones de funcionamiento del motor, el carburador debe:

  • Mida el flujo de aire del motor
  • Entregue la cantidad correcta de combustible para mantener la mezcla de aire / combustible en el rango adecuado (ajustando factores como la temperatura)
  • Mezclar los dos fina y uniformemente

Este trabajo sería sencillo si el aire y la gasolina (gasolina) fueran fluidos ideales; en la práctica, sin embargo, sus desviaciones del comportamiento ideal debido a la viscosidad, la resistencia del fluido, la inercia, etc. requieren una gran complejidad para compensar las velocidades del motor excepcionalmente altas o bajas. Un carburador debe proporcionar la mezcla adecuada de combustible / aire en una amplia gama de temperaturas ambientales, presiones atmosféricas, velocidades y cargas del motor y fuerzas centrífugas, incluidos los siguientes escenarios;

  • Inicio fresco
  • Arranque en caliente
  • Ralentí o marcha lenta
  • Aceleración
  • Alta velocidad / alta potencia a todo gas
  • Navegación con aceleración parcial (carga ligera)

Además, se requieren carburadores modernos para hacer esto mientras mantienen bajos niveles de emisiones de escape .

Para funcionar correctamente en todas estas condiciones, la mayoría de los carburadores contienen un conjunto complejo de mecanismos para admitir varios modos de funcionamiento diferentes, llamados circuitos .

Lo esencial

Esquema transversal de un carburador de corriente descendente

Un carburador consta de un tubo abierto a través del cual pasa el aire al colector de admisión del motor. La tubería tiene forma de venturi: se estrecha en sección y luego se vuelve a ensanchar, lo que hace que el flujo de aire aumente de velocidad en la parte más estrecha. Debajo del venturi hay una válvula de mariposa llamada válvula de mariposa, un disco giratorio que se puede girar para permitir o bloquear el flujo de aire. Esta válvula controla el flujo de aire a través de la garganta del carburador y, por lo tanto, la cantidad de mezcla de aire / combustible que entregará el sistema, regulando así la potencia y la velocidad del motor. El acelerador está conectado, generalmente a través de un cable o un enlace mecánico de varillas y articulaciones o raramente por un enlace neumático , al pedal del acelerador en un automóvil, una palanca del acelerador en un avión o el control equivalente en otros vehículos o equipos.

El combustible se introduce en la corriente de aire a través de pequeños orificios en la parte más estrecha del venturi y en otros lugares donde la presión será baja. El flujo de combustible se ajusta por medio de orificios calibrados con precisión, denominados chorros , en la ruta del combustible.

Circuito inactivo

A medida que la válvula del acelerador se abre ligeramente desde la posición completamente cerrada, la placa del acelerador descubre orificios de suministro de combustible adicionales detrás de la placa del acelerador donde hay un área de baja presión creada por la placa del acelerador / válvula que bloquea el flujo de aire; estos permiten que fluya más combustible y compensan el vacío reducido que se produce cuando se abre el acelerador, suavizando así la transición al flujo de combustible medido a través del circuito de acelerador abierto regular.

Circuito principal de aceleración abierta

A medida que la válvula del acelerador se abre progresivamente, el vacío del colector se reduce ya que hay menos restricción del flujo de aire, lo que reduce el flujo de combustible a través de los circuitos inactivo y fuera de ralentí. Aquí es cuando entra en juego la forma venturi de la garganta del carburador, debido al principio de Bernoulli (es decir, a medida que aumenta la velocidad, la presión disminuye). El venturi aumenta la velocidad del aire, y esta velocidad más alta y, por lo tanto, una presión más baja atrae combustible hacia la corriente de aire a través de una boquilla o boquillas ubicadas en el centro del venturi. A veces, uno o más venturis de refuerzo adicionales se colocan coaxialmente dentro del venturi primario para aumentar el efecto.

A medida que se cierra la válvula de mariposa, el flujo de aire a través del venturi cae hasta que la presión reducida es insuficiente para mantener el flujo de combustible, y los circuitos fuera de ralentí vuelven a tomar el control, como se describió anteriormente.

El principio de Bernoulli, que es una función de la velocidad del fluido, es el efecto dominante para grandes aberturas y grandes caudales, pero dado que el flujo de fluido a escalas pequeñas y bajas velocidades (bajo número de Reynolds ) está dominado por la viscosidad , el principio de Bernoulli es ineficaz. a ralentí o velocidades lentas y también en los carburadores muy pequeños de los motores de los modelos más pequeños. Los motores de modelo pequeño tienen restricciones de flujo delante de los chorros para reducir la presión lo suficiente como para llevar el combustible al flujo de aire. De manera similar, los chorros de ralentí y lento de los carburadores grandes se colocan después de la válvula de mariposa, donde la presión se reduce en parte por el arrastre viscoso, en lugar de por el principio de Bernoulli. El dispositivo de producción de mezcla rica más común para arrancar motores en frío es el estrangulador, que funciona según el mismo principio.

Valvula de potencia

Para la operación de aceleración abierta, una mezcla más rica de combustible / aire producirá más potencia, evitará la detonación de preencendido y mantendrá el motor funcionando a menor temperatura. Esto generalmente se soluciona con una "válvula de potencia" cargada por resorte, que se mantiene cerrada por el vacío del motor. A medida que se abre la válvula del acelerador, el vacío del colector disminuye y el resorte abre la válvula para permitir que entre más combustible al circuito principal. En los motores de dos tiempos , la operación de la válvula de potencia es la inversa de lo normal: normalmente está "encendida" y, a un valor de rpm establecido, está "apagada". Se activa a altas rpm para extender el rango de revoluciones del motor, aprovechando la tendencia de un motor de dos tiempos a acelerar momentáneamente cuando la mezcla es pobre.

Alternativamente al empleo de una válvula de potencia, el carburador puede utilizar una varilla dosificadora o un sistema de varilla elevadora para enriquecer la mezcla de combustible en condiciones de alta demanda. Dichos sistemas fueron originados por Carter Carburetor en la década de 1950 para los dos venturis principales de sus carburadores de cuatro barriles, y las varillas elevadoras se utilizaron ampliamente en la mayoría de los carburadores Carter de 1, 2 y 4 barriles hasta el final de la producción en la década de 1980. Las varillas elevadoras están ahusadas en el extremo inferior, que se extiende hacia los surtidores dosificadores principales. Las partes superiores de las varillas están conectadas a un pistón de vacío o un varillaje mecánico que levanta las varillas fuera de los surtidores principales cuando se abre el acelerador (varillaje mecánico) o cuando cae el vacío del colector (pistón de vacío). Cuando la varilla elevadora se baja al chorro principal, restringe el flujo de combustible. Cuando la varilla elevadora se levanta del chorro, puede fluir más combustible a través de ella. De esta manera, la cantidad de combustible entregada se adapta a las demandas transitorias del motor. Algunos carburadores de 4 barriles usan varillas dosificadoras solo en los dos venturis primarios, pero algunos los usan en circuitos primarios y secundarios, como en el Rochester Quadrajet .

Bomba aceleradora

La gasolina líquida, al ser más densa que el aire, es más lenta que el aire para reaccionar a una fuerza que se le aplica. Cuando se abre rápidamente el acelerador, el flujo de aire a través del carburador aumenta inmediatamente, más rápido de lo que puede aumentar el flujo de combustible. Además, la presión de aire en el colector aumenta, lo que disminuye la evaporación del combustible, por lo que se introduce menos vapor de combustible en el motor. Este sobreabastecimiento transitorio de aire en relación con el combustible provoca una mezcla pobre, que hace que el motor falle (o "tropiece"), un efecto opuesto al que se exigía al abrir el acelerador. Esto se remedia con el uso de una pequeña bomba de pistón o diafragma que, cuando es accionada por la articulación del acelerador, fuerza una pequeña cantidad de gasolina a través de un chorro hacia la garganta del carburador. Esta inyección adicional de combustible contrarresta la condición de escasez transitoria en el acelerador. La mayoría de las bombas de aceleración son ajustables en volumen o duración de alguna manera. Eventualmente, los sellos alrededor de las partes móviles de la bomba se desgastan de tal manera que se reduce la salida de la bomba; esta reducción del disparo de la bomba del acelerador causa tropiezos durante la aceleración hasta que se renuevan los sellos de la bomba.

La bomba del acelerador también se puede utilizar para cebar el motor con combustible antes de un arranque en frío. El cebado excesivo, como un estrangulador mal ajustado, puede provocar inundaciones . Esto es cuando hay demasiado combustible y no hay suficiente aire para sustentar la combustión. Por esta razón, la mayoría de los carburadores están equipados con un mecanismo de descarga : el acelerador se mantiene en el acelerador completamente abierto mientras se arranca el motor, el descargador mantiene el estrangulador abierto y admite aire adicional y, finalmente, el exceso de combustible se elimina y el arranca el motor.

Ahogo

Cuando el motor está frío, el combustible se vaporiza con menos facilidad y tiende a condensarse en las paredes del colector de admisión, privando a los cilindros de combustible y dificultando el arranque del motor; por lo tanto, se requiere una mezcla más rica (más combustible por aire) para arrancar y hacer funcionar el motor hasta que se caliente. Una mezcla más rica también es más fácil de encender.

Para proporcionar el combustible adicional, normalmente se usa un estrangulador ; este es un dispositivo que restringe el flujo de aire en la entrada del carburador, antes del venturi. Con esta restricción en su lugar, se desarrolla un vacío adicional en el barril del carburador, que extrae combustible adicional a través del sistema de medición principal para complementar el combustible que se extrae de los circuitos inactivo y fuera de inactivo. Esto proporciona la rica mezcla necesaria para mantener el funcionamiento a bajas temperaturas del motor.

Además, el estrangulador se puede conectar a una leva (la leva de ralentí rápido ) u otros dispositivos similares que impiden que la placa del acelerador se cierre completamente mientras el estrangulador está en funcionamiento. Esto hace que el motor funcione al ralentí a una velocidad más alta. El ralentí rápido sirve como una forma de ayudar a que el motor se caliente rápidamente y proporciona un ralentí más estable al aumentar el flujo de aire en todo el sistema de admisión, lo que ayuda a atomizar mejor el combustible frío.

En los autos más antiguos con carburador, el estrangulador se controlaba manualmente mediante un cable Bowden y una perilla en el tablero. Para una conducción más fácil y cómoda, estranguladores automáticos; introducido por primera vez en el Oldsmobile de 1932 , se hizo popular a finales de la década de 1950. Estos fueron controlados por un termostato que empleaba un resorte bimetálico . Cuando estaba frío, el resorte se contraía, cerrando la placa del estrangulador. Al arrancar, el resorte se calentaría con refrigerante del motor, calor de escape o una bobina de calentamiento eléctrica. A medida que se calentaba, el resorte se expandía lentamente y abría la placa del estrangulador. Un descargador de estrangulamiento es una disposición de conexión que fuerza al estrangulador a abrirse contra su resorte cuando el acelerador del vehículo se mueve al final de su recorrido. Esta disposición permite limpiar un motor "ahogado" para que arranque.

Olvidar desactivar el estrangulador una vez que el motor alcanza la temperatura de funcionamiento desperdiciaría combustible y aumentaría las emisiones. Para cumplir con los requisitos de emisiones cada vez más estrictos, algunos automóviles que aún conservaban los estranguladores manuales (alrededor de 1980, según el mercado) comenzaron a tener la apertura del estrangulador controlada automáticamente por un termostato que emplea un resorte bimetálico , calentado por el refrigerante del motor.

El 'estrangulador' para carburadores de depresión constante como el SU o Stromberg no utiliza una válvula de estrangulamiento en el circuito de aire, sino que tiene un circuito de enriquecimiento de mezcla para aumentar el flujo de combustible abriendo más el surtidor de medición o abriendo un surtidor de combustible adicional para 'enriquecimiento'. Usado típicamente en motores pequeños, especialmente motocicletas, el enriquecimiento funciona abriendo un circuito de combustible secundario debajo de las válvulas de mariposa. Este circuito funciona exactamente igual que el circuito inactivo, y cuando se activa, simplemente suministra combustible adicional cuando se cierra el acelerador.

Las motocicletas británicas clásicas, con carburadores de acelerador deslizante de tiro lateral, usaban otro tipo de "dispositivo de arranque en frío", llamado "tickler". Esta es simplemente una varilla cargada por resorte que, cuando se presiona, empuja manualmente el flotador hacia abajo y permite que el exceso de combustible llene el recipiente del flotador e inunde el tracto de admisión. Si el "tickler" se mantiene presionado demasiado tiempo, también inunda el exterior del carburador y el cárter debajo y, por lo tanto, es un peligro de incendio.

Otros elementos

Las interacciones entre cada circuito también pueden verse afectadas por varias conexiones mecánicas o de presión de aire y también por componentes eléctricos y sensibles a la temperatura. Estos se introducen por razones como la capacidad de respuesta del motor, la eficiencia del combustible o el control de emisiones de los automóviles . Varias purgas de aire (a menudo elegidas de un rango calibrado con precisión, de manera similar a los chorros) permiten que el aire ingrese a varias partes de los conductos de combustible para mejorar el suministro y la vaporización del combustible. Se pueden incluir refinamientos adicionales en la combinación de carburador / colector, como alguna forma de calentamiento para ayudar a la vaporización del combustible, como un evaporador de combustible temprano .

Suministro de combustible

Cámara de flotación

Carburadores Holley "Visi-Flo" modelo # 1904 de la década de 1950, equipados de fábrica con cuencos de vidrio transparente.

Para asegurar una mezcla lista, el carburador tiene una "cámara de flotación" (o "tazón") que contiene una cantidad de combustible a presión casi atmosférica, lista para usar. Este depósito se repone constantemente con combustible suministrado por una bomba de combustible . El nivel correcto de combustible en la taza se mantiene mediante un flotador que controla una válvula de entrada , de una manera muy similar a la empleada en una cisterna (por ejemplo, un tanque de inodoro ). A medida que se agota el combustible, el flotador cae, abriendo la válvula de entrada y admitiendo combustible. A medida que aumenta el nivel de combustible, el flotador se eleva y cierra la válvula de entrada. El nivel de combustible que se mantiene en el recipiente del flotador generalmente se puede ajustar, ya sea con un tornillo de fijación o con algo tosco, como doblar el brazo al que está conectado el flotador. Este suele ser un ajuste crítico, y el ajuste adecuado se indica mediante líneas inscritas en una ventana en el recipiente del flotador, o una medida de qué tan lejos cuelga el flotador debajo de la parte superior del carburador cuando se desmonta, o algo similar. Los flotadores pueden estar hechos de diferentes materiales, como láminas de latón soldadas en forma hueca o de plástico; los flotadores huecos pueden producir pequeñas fugas y los flotadores de plástico pueden eventualmente volverse porosos y perder su flotación; en cualquier caso, el flotador no flotará, el nivel de combustible será demasiado alto y el motor no funcionará a menos que se reemplace el flotador. La propia válvula se desgasta en sus lados por su movimiento en su "asiento" y eventualmente intentará cerrarse en un ángulo, y por lo tanto no apaga el combustible por completo; nuevamente, esto causará un flujo de combustible excesivo y un funcionamiento deficiente del motor. Por el contrario, a medida que el combustible se evapora del recipiente del flotador, deja sedimentos, residuos y barnices que obstruyen los conductos y pueden interferir con el funcionamiento del flotador. Esto es particularmente un problema en los automóviles que funcionan solo una parte del año y se dejan reposar con las cámaras de flotación llenas durante meses seguidos; Se encuentran disponibles aditivos estabilizadores de combustible comerciales que reducen este problema.

El combustible almacenado en la cámara (cuenco) puede ser un problema en climas cálidos. Si el motor se apaga mientras está caliente, la temperatura del combustible aumentará, a veces hirviendo ("percolación"). Esto puede resultar en inundaciones y reinicios difíciles o imposibles mientras el motor aún está caliente, un fenómeno conocido como "remojo de calor". Los deflectores de calor y las juntas aislantes intentan minimizar este efecto. El carburador Carter Thermo-Quad tiene cámaras de flotación fabricadas con plástico aislante (fenólico), que se dice que mantiene el combustible 20 grados Fahrenheit (11 grados Celsius) más frío.

Por lo general, los tubos de ventilación especiales permiten mantener la presión atmosférica en la cámara del flotador a medida que cambia el nivel de combustible; estos tubos generalmente se extienden hasta la garganta del carburador. La colocación de estos tubos de ventilación es fundamental para evitar que el combustible se derrame hacia el carburador y, a veces, se modifican con tubos más largos. Tenga en cuenta que esto deja el combustible a presión atmosférica y, por lo tanto, no puede viajar a una garganta que haya sido presurizada por un sobrealimentador montado aguas arriba; en tales casos, todo el carburador debe estar contenido en una caja presurizada hermética para operar. Esto no es necesario para instalaciones donde el carburador está montado antes del compresor, que es por esta razón el sistema más frecuente. Sin embargo, esto da como resultado que el sobrealimentador se llene con una mezcla de aire / combustible comprimido, con una fuerte tendencia a explotar si el motor se vuelve contraproducente ; Este tipo de explosión se ve con frecuencia en carreras de resistencia , que por razones de seguridad ahora incorporan placas de escape de liberación de presión en el colector de admisión, pernos de ruptura que sujetan el sobrealimentador al colector y mantas balísticas de captura de metralla hechas de nailon o kevlar que rodean el sobrealimentadores.

Cámara de diafragma

Si el motor debe funcionar en cualquier orientación (por ejemplo, una motosierra o un modelo de avión ), una cámara de flotación no es adecuada. En su lugar, se utiliza una cámara de diafragma. Un diafragma flexible forma un lado de la cámara de combustible y está dispuesto de modo que a medida que el combustible se extrae al motor, el diafragma es forzado hacia adentro por la presión del aire ambiente. El diafragma está conectado a la válvula de aguja y, a medida que se mueve hacia adentro, abre la válvula de aguja para admitir más combustible, reponiendo así el combustible a medida que se consume. A medida que se repone el combustible, el diafragma sale debido a la presión del combustible y un pequeño resorte, cerrando la válvula de aguja. Se alcanza un estado equilibrado que crea un nivel de depósito de combustible estable, que permanece constante en cualquier orientación.

Varios cilindros de carburador

Carburador de 2 barriles Holley modelo # 2280
Motor Colombo Type 125 "Testa Rossa" en un Ferrari 250TR Spider de 1961 con seis carburadores Weber de dos cilindros que inducen aire a través de 12 bocinas de aire individuales , ajustables para cada cilindro
Carburadores de dos cilindros en un Ford Escort
Carburador Edelbrock

Mientras que los carburadores básicos tienen solo un venturi, muchos carburadores tienen más de un venturi o "barril". Las configuraciones de dos barriles y cuatro barriles se utilizan comúnmente para adaptarse a la mayor tasa de flujo de aire con un gran desplazamiento del motor . Los carburadores de barriles múltiples pueden tener barriles primarios y secundarios no idénticos de diferentes tamaños y calibrados para suministrar diferentes mezclas de aire / combustible; pueden ser accionados por la articulación o por el vacío del motor en forma "progresiva", de modo que los barriles secundarios no comiencen a abrirse hasta que los primarios estén casi completamente abiertos. Esta es una característica deseable que maximiza el flujo de aire a través del (los) barril (s) primario (s) en la mayoría de las velocidades del motor, maximizando así la "señal" de presión de los venturis, pero reduce la restricción en el flujo de aire a altas velocidades al agregar un área de sección transversal para un mayor flujo de aire. Es posible que estas ventajas no sean importantes en aplicaciones de alto rendimiento donde el funcionamiento del acelerador parcial es irrelevante y las primarias y secundarias pueden abrirse todas a la vez, por simplicidad y confiabilidad; Además, los motores de configuración en V, con dos bancos de cilindros alimentados por un solo carburador, pueden configurarse con dos cilindros idénticos, cada uno de los cuales alimenta un banco de cilindros. En el motor V8 ampliamente visto y la combinación de carburador de 4 barriles, a menudo hay dos barriles primarios y dos secundarios.

Los primeros carburadores de cuatro barriles, con dos orificios primarios y dos orificios secundarios, fueron el Carter WCFB y el Rochester 4GC idéntico introducido simultáneamente en el Cadillac Serie 62 de 1952 , Oldsmobile 98 , Oldsmobile Super 88 y Buick Roadmaster . Oldsmobile se refirió al nuevo carburador como el "Quadri-Jet" (ortografía original), mientras que Buick lo llamó "Airpower".

La propagación de ánima carburador cuádruple, primero publicado por Rochester en el modelo del año 1965 como el " Quadrajet " tiene una mayor mucho propagación entre los tamaños de los agujeros de estrangulador primario y secundario. Las primarias en un carburador de este tipo son bastante pequeñas en relación con la práctica convencional de cuatro barriles, mientras que las secundarias son bastante grandes. Las pequeñas primarias ayudan al ahorro de combustible y la facilidad de conducción a baja velocidad, mientras que las grandes secundarias permiten el máximo rendimiento cuando se requiere. Para adaptar el flujo de aire a través de los venturis secundarios, cada una de las gargantas secundarias tiene una válvula de aire en la parte superior. Está configurado de manera muy similar a una placa de estrangulamiento y está ligeramente cargado por resorte en la posición cerrada. La válvula de aire se abre progresivamente en respuesta a la velocidad del motor y la apertura del acelerador, permitiendo gradualmente que fluya más aire a través del lado secundario del carburador. Normalmente, la válvula de aire está vinculada a varillas dosificadoras que se elevan a medida que se abre la válvula de aire, ajustando así el flujo de combustible secundario.

Se pueden montar varios carburadores en un solo motor, a menudo con enlaces progresivos; dos carburadores de cuatro barriles (a menudo denominados "quads dobles") se veían con frecuencia en los motores V8 estadounidenses de alto rendimiento, y ahora se ven a menudo varios carburadores de dos barriles en motores de muy alto rendimiento. También se han utilizado una gran cantidad de carburadores pequeños (ver foto), aunque esta configuración puede limitar el flujo de aire máximo a través del motor debido a la falta de un pleno común; con tractos de admisión individuales, no todos los cilindros extraen aire a la vez cuando gira el cigüeñal del motor.

Ajuste del carburador

La mezcla de aire y combustible es demasiado rica cuando hay un exceso de combustible y demasiado pobre cuando no hay suficiente. La mezcla se ajusta mediante una o más válvulas de aguja en un carburador de automóvil, o una palanca operada por piloto en un avión con motor de pistón (ya que la mezcla cambia con la densidad del aire y, por lo tanto, la altitud). Independiente de la densidad del aire la ( estequiométrica ) de aire a gasolina proporción es de 14,7: 1, lo que significa que para cada unidad de masa de la gasolina, se requieren 14,7 unidades de masa de aire. Existen diferentes relaciones estequiométricas para otros tipos de combustible.

Las formas de verificar el ajuste de la mezcla del carburador incluyen: medir el contenido de monóxido de carbono , hidrocarburos y oxígeno del escape usando un analizador de gas, o ver directamente el color de la llama en la cámara de combustión a través de una bujía especial con cuerpo de vidrio que se vende con el nombre "Colortune"; el color de la llama de la combustión estequiométrica se describe como un "azul Bunsen", volviéndose amarillo si la mezcla es rica y azul blanquecino si es demasiado magra. Otro método, ampliamente utilizado en la aviación, es medir la temperatura de los gases de escape , que está cerca del máximo para una mezcla ajustada de manera óptima y desciende abruptamente cuando la mezcla es demasiado rica o demasiado pobre.

La mezcla también se puede juzgar quitando y examinando las bujías . Los tapones negros, secos y llenos de hollín indican una mezcla demasiado rica; los tapones de color blanco o gris claro indican una mezcla magra. Una mezcla adecuada se indica mediante tapones de color gris pardusco / pajizo.

En los motores de dos tiempos de alto rendimiento , la mezcla de combustible también se puede evaluar observando el lavado del pistón. El lavado del pistón es el color y la cantidad de carbón acumulado en la parte superior (cúpula) del pistón. Los motores ajustados tendrán una cúpula de pistón cubierta de carbono negro, y los motores ricos tendrán una cúpula de pistón limpia que parece nueva y libre de acumulación de carbono. A menudo, esto es lo opuesto a la intuición. Comúnmente, una mezcla ideal estará en algún lugar entre los dos, con áreas de domo limpias cerca de los puertos de transferencia pero algo de carbono en el centro del domo.

Al ajustar dos tiempos, es importante hacer funcionar el motor a las rpm y la entrada del acelerador a las que se utilizará con mayor frecuencia. Por lo general, esto será completamente abierto o cerca del acelerador completamente abierto. Las RPM más bajas y el ralentí pueden operar con lecturas ricas / magras y de balanceo, debido al diseño de los carburadores para operar bien a alta velocidad de aire a través del venturi y sacrificar el rendimiento de baja velocidad de aire.

Cuando se utilizan varios carburadores, la conexión mecánica de sus aceleradores debe estar sincronizada correctamente para un funcionamiento suave del motor y mezclas consistentes de combustible / aire en cada cilindro.

Carburadores de retroalimentación

En la década de 1980, muchos vehículos del mercado estadounidense usaban carburadores de "retroalimentación" que ajustaban dinámicamente la mezcla de combustible / aire en respuesta a las señales de un sensor de oxígeno de los gases de escape para proporcionar una relación estequiométrica que permitiera el funcionamiento óptimo del convertidor catalítico . Los carburadores de retroalimentación se utilizaron principalmente porque eran menos costosos que los sistemas de inyección de combustible; Funcionaron lo suficientemente bien como para cumplir con los requisitos de emisiones de la década de 1980 y se basaron en diseños de carburadores existentes. Con frecuencia, los carburadores de retroalimentación se utilizaron en las versiones de menor equipamiento de un automóvil (mientras que las versiones de especificaciones más altas estaban equipadas con inyección de combustible). Sin embargo, su complejidad en comparación con los carburadores sin retroalimentación y con la inyección de combustible los hizo problemáticos y difíciles de reparar. Con el tiempo, la caída de los precios del hardware y los estándares de emisiones más estrictos hicieron que la inyección de combustible reemplazara a los carburadores en la producción de vehículos nuevos.

Carburadores catalíticos

Un carburador catalítico mezcla vapor de combustible con agua y aire en presencia de catalizadores calientes como níquel o platino . Esto generalmente se informa como un producto de la década de 1940 que permitiría que el queroseno impulsara un motor de gasolina (que requiere hidrocarburos más livianos). Sin embargo, los informes son inconsistentes; comúnmente se incluyen en las descripciones de "carburadores de 200 MPG" destinados al uso de gasolina. Parece haber cierta confusión con algunos tipos más antiguos de carburadores de vapor de combustible (ver vaporizadores a continuación). También es muy poco frecuente que se haga una referencia útil a los dispositivos del mundo real. El material mal referenciado sobre el tema debe ser visto con sospecha.

Carburadores de vacío constante

Los carburadores de vacío constante, también llamados carburadores de estrangulador variable y carburadores de velocidad constante, son carburadores en los que el cable del acelerador se conecta directamente a la placa del cable del acelerador. Al tirar del cable, la gasolina cruda ingresaba al carburador, creando una gran emisión de hidrocarburos.

El carburador de velocidad constante tiene un cierre de acelerador variable en la corriente de aire de admisión antes de que el pedal del acelerador accione la placa del acelerador. Este cierre variable está controlado por la presión / vacío del colector de admisión. Este acelerador de presión controlada proporciona una presión de admisión relativamente uniforme en todos los rangos de velocidad y carga del motor. El diseño más común del carburador CV sería el del SU o el Solex, entre otros, que utilizan un cierre cilíndrico que es operado por un diafragma. El cilindro y el diafragma están conectados junto con la varilla dosificadora de combustible para proporcionar combustible en relación directa con el flujo de aire. Para proporcionar un funcionamiento más suave y una presión de admisión más uniforme, el diafragma se humedece viscosamente. Estos carburadores permitieron una muy buena capacidad de conducción y eficiencia de combustible. También son ampliamente ajustables para un mejor rendimiento y eficiencia. (Ver carburadores venturi variables arriba)

Los inconvenientes del carburador CV incluyen que está limitado a un diseño de tiro lateral de un solo barril. Esto limitó su uso a la mayoría de los motores en línea y también lo hizo poco práctico para motores de gran cilindrada. El varillaje del acelerador necesario para instalar 2 o más carburadores CV en un motor es complejo y el ajuste adecuado es fundamental para una distribución uniforme del aire / combustible. Esto dificulta el mantenimiento y la puesta a punto.

Vaporizadores

Una vista en corte de la admisión del tractor Fordson original (incluido el colector de admisión , el vaporizador , el carburador y las líneas de combustible).

Los motores de combustión interna pueden configurarse para funcionar con muchos tipos de combustible, incluidos gasolina , queroseno , aceite de vaporización de tractor (TVO), aceite vegetal , combustible diésel , biodiésel , combustible de etanol (alcohol) y otros. Los motores multicombustible , como los motores de gasolina y parafina , pueden beneficiarse de una vaporización inicial del combustible cuando utilizan combustibles menos volátiles . Para ello, se coloca un vaporizador (o vaporizador ) en el sistema de admisión. El vaporizador usa calor del colector de escape para vaporizar el combustible. Por ejemplo, el tractor Fordson original y varios modelos Fordson posteriores tenían vaporizadores. Cuando Henry Ford & Son Inc diseñó el Fordson original (1916), el vaporizador se usó para operar con queroseno. Cuando TVO se hizo común en varios países (incluidos el Reino Unido y Australia) en las décadas de 1940 y 1950, los vaporizadores estándar en los modelos Fordson fueron igualmente útiles para TVO. La adopción generalizada de motores diésel en los tractores hizo obsoleto el uso del aceite de vaporización del tractor.

Ver también

Referencias

enlaces externos

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