Подогрев карбюратора (обычно сокращенно «подогрев карбюратора») — это система, используемая в автомобильных и поршневых двигателях легких самолетов для предотвращения или устранения обледенения карбюратора . Она состоит из подвижной заслонки, которая втягивает горячий воздух во впускной коллектор двигателя. Воздух втягивается из нагревательной печи , металлической пластины вокруг (очень горячего) выпускного коллектора .
Обледенение карбюратора вызвано падением температуры в карбюраторе, как следствием испарения топлива, и падением температуры, связанным с падением давления в трубке Вентури . Если температура падает ниже нуля, водяной пар замерзает на дроссельной заслонке и других внутренних поверхностях карбюратора. Эффект Вентури может снизить температуру воздуха на 39 К; 39 °C (70 °F). Другими словами, воздух при наружной температуре 38 °C (100 °F) может упасть до −1 °C (30 °F) в карбюраторе. Обледенение карбюратора чаще всего происходит, когда наружная температура воздуха ниже 21 °C (70 °F), а относительная влажность выше 80 процентов. [1]
Подогрев карбюратора использует горячий воздух, отбираемый из теплообменника или нагревательной печи (металлической пластины вокруг выпускного коллектора ), чтобы поднять температуру в секции Вентури достаточно высоко, чтобы предотвратить или удалить любое нарастание льда. Поскольку горячий воздух менее плотный, чем холодный, мощность двигателя будет падать при использовании подогрева карбюратора.
Двигатели, оснащенные впрыском топлива, не требуют подогрева карбюратора, поскольку они не так склонны к обледенению - бензин впрыскивается ровным потоком прямо перед впускным клапаном, поэтому испарение происходит по мере всасывания топливно-воздушной смеси в цилиндр, где температура металла выше. Исключением являются системы впрыска с одной точкой или TBI, которые распыляют топливо на дроссельную заслонку.
Некоторые двигатели с многоточечным впрыском направляют охлаждающую жидкость двигателя через корпус дроссельной заслонки , чтобы предотвратить образование льда во время длительного холостого хода. Это предотвращает образование льда вокруг дроссельной заслонки, но не втягивает в двигатель большие объемы горячего воздуха, как это происходит при нагревании карбюратора.
Самолет с винтом фиксированного шага покажет снижение оборотов двигателя и, возможно, будет работать неровно, когда в карбюраторе образуется лед. Однако самолет с винтом постоянной скорости покажет снижение давления в коллекторе по мере снижения мощности. [1]
В легких самолетах нагрев карбюратора обычно контролируется пилотом вручную . Отвод теплого воздуха во впускной коллектор снижает доступную мощность двигателя по трем причинам: термодинамический КПД немного снижается, поскольку он является функцией разницы температур между входящим и выхлопными газами; количество воздуха, доступного для сгорания внутри цилиндров, уменьшается из-за меньшей плотности теплого воздуха; и ранее правильное соотношение топлива и воздуха нарушается воздухом с меньшей плотностью, поэтому часть топлива не сгорит и выйдет в виде несгоревших углеводородов .
Таким образом, применение нагрева карбюратора проявляется в снижении мощности двигателя до 15 процентов. Если лед образовался, то мощность постепенно увеличится, поскольку воздушный канал освободится из-за таяния льда. Количество восстановленной мощности является показателем серьезности образования льда. [1]
Необходимо помнить, что попадание небольшого количества воды в двигатель после таяния в карбюраторе может вызвать начальный период грубой работы в течение одной или двух минут, прежде чем будет отмечено увеличение мощности. Опять же, пилот отметит это как доказательство наличия условий обледенения. Однако более одного пилота, столкнувшись с грубой работой двигателя, ошибочно выключили обогрев карбюратора, тем самым усугубив ситуацию.
Применение подогрева карбюратора в качестве рутинной процедуры встроено в многочисленные проверки в полете и перед посадкой (например, см. BUMPH и GUMPS ). При длительных спусках подогрев карбюратора может использоваться непрерывно для предотвращения образования льда; при закрытой дроссельной заслонке в карбюраторе происходит большое падение давления (и, следовательно, температуры), что может привести к быстрому образованию льда, которое может остаться незамеченным, поскольку мощность двигателя не используется. Кроме того, выпускной коллектор значительно охлаждается при отключении питания, поэтому в случае обледенения карбюратора может не хватить тепла для его удаления. Таким образом, большинство эксплуатационных контрольных списков требуют регулярного применения подогрева карбюратора всякий раз, когда дроссельная заслонка закрыта в полете.
Обычно воздушный фильтр обходится стороной при использовании подогрева карбюратора. Если воздушный фильтр засоряется (снегом, льдом или пылью), использование подогрева карбюратора позволяет двигателю продолжать работать. Поскольку использование нефильтрованного воздуха может привести к износу двигателя, использование подогрева карбюратора на земле (где наиболее вероятен пыльный воздух) сводится к минимуму.
Высота имеет косвенное влияние на лед в карбюраторе, поскольку обычно существуют значительные перепады температур с высотой. Облака содержат влагу, и поэтому полет через облака может потребовать более частого использования подогрева карбюратора.
В автомобилях обогрев карбюратора может регулироваться автоматически (например, с помощью заслонки, приводимой в действие восковыми шариками в воздухозаборнике) или вручную (часто путем поворота крышки воздухоочистителя между «летним» и «зимним» режимами) с использованием как систем типа «печки», так и усилительных элементов с электрической нитью накала, непосредственно прикрепленных к карбюратору или модулю TBI. Обходной канал воздушного фильтра, установленный на авиационных двигателях, не используется, поскольку воздушный фильтр в автомобилях обычно не подвергается воздействию стихии (а автомобиль ездит по земле и вынужден делить пыльные, грязные дороги с другими автомобилями, поэтому при движении без фильтра он гораздо больше подвержен попаданию пыли и песка, чем самолет) — по крайней мере, не настолько, чтобы на нем скапливался снег и/или лед, — и поскольку он обычно устанавливается ближе к блоку цилиндров, так что он способен поглощать достаточно тепла двигателя, чтобы не замерзнуть (поток воздуха через фильтр с большим отверстием медленнее, чем через сам корпус дроссельной заслонки, и, таким образом, меньше подвержен охлаждающему эффекту). Однако этого не всегда достаточно, и у некоторых автомобилей наблюдаются временные отказы двигателя во время дождя или снегопада (выходная мощность падает ниже уровня, необходимого для продолжения движения транспортного средства или даже для предотвращения остановки двигателя без нагрузки, и автомобиль не может двигаться/двигатель не может быть перезапущен, пока он не постоит некоторое время без прохождения через него большого количества холодного влажного воздуха, чтобы остаточное тепло двигателя могло растопить накопившийся лед).
Автомобильные двигатели также могут использовать подогреватель, который нагревает воздушно-топливную смесь после того, как она покидает карбюратор. Это обеспечивает экономию топлива при низких температурах и улучшает управляемость, причем наибольшие преимущества видны на низких оборотах.
Двигатели мотоциклов также могут использовать подогрев карбюратора. Во многих случаях, и особенно в простых двигателях с воздушным охлаждением, это зависит исключительно от электрического нагревательного элемента, прикрепленного к карбюратору, поскольку нагревательная плита и прикрепленная подача теплого воздуха были бы громоздкими, сложными, труднопроходимыми и даже могли бы помешать нормальному охлаждению блока цилиндров. На некоторых мотоциклах с воздушным охлаждением Ducati использовала масляную линию для подогрева основания карбюратора, которая управляется водителем через небольшой клапан.
Подогрев карбюратора — это противообледенительная система, которая подогревает воздух до того, как он попадет в карбюратор, и предназначена для поддержания температуры топливовоздушной смеси выше точки замерзания, чтобы предотвратить образование льда в карбюраторе.