در سادهترین بیان، موتورهای خودرو با تبدیل انرژی ذخیرهشده در بنزین (Gasoline) به نیروی مکانیکی کار میکنند. این فرآیند از طریق احتراق (Combustion) انجام میشود و به همین دلیل به آن «موتور احتراق داخلی» (Internal Combustion Engine) میگویند. احتراق نیازمند ترکیب مناسب بنزین با هوا است.
پیش از رواج سیستمهای تزریق سوخت (Fuel Injection)، تقریباً تمام موتورهای خودرو برای انجام این کار از قطعهای به نام کاربراتور (Carburetor) استفاده میکردند. با توجه به اینکه امروزه این فناوری کمتر دیده میشود، ممکن است اولین سئوال شما این باشد: کاربراتور چیست؟
وظیفه کاربراتور در موتور چیست؟
وظیفه کاربراتور این است که مقدار مناسبی از بنزین و هوا را با یکدیگر مخلوط کند. برخلاف تصور رایج، بنزین در حالت مایع خود واقعاً قابل اشتعال نیست؛ بلکه بخارات آن قابل اشتعال هستند.
کاربراتور بنزین مایع را از باک سوخت میگیرد و آن را با هوا مخلوط میکند. سپس این ترکیب به محفظه احتراق (Combustion Chamber) میرود، جایی که شمع جرقهزن (Spark Plug) این ترکیب را مشتعل میکند.
البته نسبت مخلوط هوا و سوخت باید کاملاً دقیق و متعادل باشد. یک موتور کارآمد نیازمند تنظیم دقیق کاربراتور است. اگر سوخت کافی با هوا مخلوط نشود، موتور «رقیق کار میکند» (Lean Mixture) و یا روشن نمیشود یا به موتور آسیب میزند.
در مقابل، اگر سوخت بیش از حد با هوا مخلوط شود، موتور «غنی کار میکند» (Rich Mixture) و یا اصلاً کار نمیکند (اصطلاحاً خفه میشود)، دود زیادی تولید میکند، عملکرد ضعیفی دارد (کند میشود یا بهراحتی خاموش میشود) و در بهترین حالت سوخت زیادی هدر میرود.
درون کاربراتور
حتی در عصر سیستمهای تزریق الکترونیکی سوخت (Electronic Fuel Injection)، بسیاری از دستگاههای کوچک همچنان از کاربراتور (یا به اختصار «کرب») استفاده میکنند. به عنوان مثال، کاربراتور ارهبرقی (Chainsaw Carburetor) ساختاری سادهتر از انواع دیگر کاربراتورها دارد و برای توضیح مبانی مناسب است. این نوع کاربراتور باید سه وضعیت را پوشش دهد:
- هنگام روشن کردن موتور سرد
- هنگام کارکرد موتور در حالت آرام (Idle)
- هنگام کارکرد موتور با حداکثر توان (Full Throttle)
در کار با ارهبرقی، معمولاً اهمیتی به حالتهای میانه بین دور آرام و دور حداکثر داده نمیشود، اما در خودرو به دلیل اهمیت این حالتهای میانه، کاربراتور خودرو بسیار پیچیدهتر است.
اجزای اصلی کاربراتور:
- کاربراتور اساساً یک لوله است.
- یک صفحه قابل تنظیم به نام صفحه دریچه گاز (Throttle Plate) در عرض این لوله قرار دارد که میزان جریان هوا را کنترل میکند.
- در بخشی از لوله یک تنگشدگی به نام وِنتوری (Venturi) وجود دارد که باعث ایجاد خلأ میشود.
- در این تنگشدگی، سوراخی به نام جِت (Jet) قرار دارد که خلأ ایجاد شده سوخت را از طریق آن به داخل میکشد.
تنظیم کاربراتور
سمت کاربراتور که هوا را از فیلتر هوا (Air Filter) دریافت میکند، در حالت تمام گاز (Full Throttle)، صفحه دریچه گاز موازی با طول لوله قرار میگیرد تا بیشترین هوا عبور کند. جریان هوا در ونتوری خلأ ایجاد میکند که مقدار مشخصی سوخت را از طریق جت میکشد.
پیچهای Hi و Lo: در بالای کاربراتور، دو پیچ وجود دارد. یکی از این پیچها (که روی ارهبرقی با عنوان «Hi» مشخص شده) میزان سوخت ورودی به ونتوری در حالت دور بالا را تنظیم میکند.
وقتی موتور در حالت آرام (Idle) قرار دارد، صفحه دریچه گاز تقریباً بسته است و هوای کافی برای ایجاد خلأ در ونتوری وجود ندارد. اما در پشت صفحه دریچه گاز، خلأ زیادی ایجاد میشود (چون صفحه دریچه گاز جریان هوا را محدود کرده است).
جت دور آرام (Idle Jet): اگر سوراخ کوچکی در کنار لوله کاربراتور درست در پشت صفحه دریچه گاز ایجاد شود، خلأ حاصل میتواند سوخت بیشتری به داخل لوله بکشد. این سوراخ کوچک را جت دور آرام مینامند. پیچ دیگر که با «Lo» مشخص شده، میزان سوخت عبوری از این جت را تنظیم میکند.
هر دو پیچ Hi و Lo در واقع سوپاپ سوزنی (Needle Valve) هستند. با چرخاندن این پیچها، سوخت بیشتری یا کمتری از سوزن عبور میکند و با این کار مستقیماً مقدار سوخت عبوری از جت دور آرام و جت اصلی را کنترل میکنید.
صفحه چوک (Choke Plate): زمانی که موتور سرد است و با کشیدن بند استارت میخواهید آن را روشن کنید، موتور در دور بسیار پایین کار میکند و به مخلوط سوخت بسیار غنی نیاز دارد. اینجاست که صفحه چوک وارد عمل میشود.
وقتی چوک فعال میشود، ونتوری را کاملاً میپوشاند. اگر دریچه گاز کاملاً باز باشد و ونتوری پوشانده شده باشد، خلأ موتور مقدار زیادی سوخت را از جت اصلی و جت دور آرام میکشد (چون انتهای لوله کاربراتور کاملاً بسته است و تمام خلأ موتور صرف کشیدن سوخت از جتها میشود).
معمولاً این مخلوط بسیار غنی باعث میشود موتور یکی دو بار جرقه بزند یا خیلی آرام کار کند. اگر بعد از آن صفحه چوک را باز کنید، موتور به حالت عادی میرسد.
تزریق سوخت چیست؟
تقریباً همه خودروهای جدید امروزی از سیستمهای تزریق الکترونیکی سوخت (Electronic Fuel Injection Systems) استفاده میکنند. دلیل این تغییر، بهبود مصرف سوخت و کاهش آلایندگی است. این تغییر عمدتاً از دهه ۱۹۸۰ آغاز شد، زمانی که تراشههای کامپیوتری کوچک و ارزان شدند و استفاده از آنها در خودروها رواج یافت.
در موتورهای دارای تزریق سوخت، یک کامپیوتر مقدار دقیق هوا و سوخت مورد نیاز موتور را محاسبه میکند. سنسورهایی وجود دارند که متغیرهای مختلفی مانند دمای موتور، غلظت مخلوط فعلی ، سطح اکسیژن هوای ورودی و سایر عوامل را بررسی و لحاظ میکنند.
پرسشهای متداول درباره کاربراتور
کاربراتور چیست؟
هدف کاربراتور این است که نسبت صحیح سوخت و هوا را تأمین کند تا موتور بتواند به بهترین شکل کار کند.
آیا هنوز خودروهایی هستند که از کاربراتور استفاده میکنند؟
تقریباً تمام خودروهایی که قبل از سال ۱۹۹۰ تولید شدهاند و همچنین تجهیزات کوچکی مانند ماشین چمنزنی و ارهبرقی، به دلیل سادگی و ارزان بودن، از کاربراتور استفاده میکنند. اما سیستمهای تزریق سوخت به دلیل راندمان بالاتر و آلایندگی کمتر به طور گسترده جایگزین شدهاند.
چگونه پیچهای Hi و Lo کاربراتور تنظیم میشوند؟
هر دو پیچ Hi و Lo، سوپاپ سوزنی هستند که با چرخاندن آنها، میزان عبور سوخت از جت دور آرام و جت اصلی را تنظیم میکنید.
چه زمانی کاربراتور خراب میشود؟
اگر سوخت کافی با هوا مخلوط نشود، موتور «رقیق کار میکند» و یا روشن نمیشود یا ممکن است به موتور آسیب برساند. اگر سوخت بیش از حد با هوا مخلوط شود، موتور «غنی کار میکند» و یا اصلاً روشن نمیشود، دود زیادی تولید میکند، عملکرد ضعیفی دارد یا سوخت هدر میدهد.
در مجموع، کاربراتور (Carburetor) نقشی کلیدی در عملکرد صحیح موتورهای احتراق داخلی (Internal Combustion Engine) دارد و درک دقیق کارکرد و تنظیم آن میتواند به بهبود راندمان، کاهش مصرف سوخت و افزایش عمر موتور کمک کند. امروزه هرچند جای خود را به سیستمهای پیشرفتهتر تزریق سوخت داده است، اما هنوز هم در بسیاری از دستگاههای کوچک و برخی خودروهای قدیمی، کاربراتور حضوری حیاتی دارد.
