A trecut mult timp de când am putut cumpăra o mașină nouă al cărei sistem de alimentare cu combustibil este asigurat de carburator. Cu toate acestea, înainte de dezvoltarea rapidă a electricității, era nevoie de benzină pentru a ajunge la cilindri. Și acest dispozitiv a fost capabil să facă acest lucru fără un singur Volt.
Sistemele de astăzi sunt mai precise și semnificativ mai eficiente, dar carburatorul și-a pus amprenta în acea epocă, așa că funcționarea lui merită cu siguranță o scurtă analiză tehnică. În articolul nostru, pe lângă prezentarea structurii, ne ocupăm și istoria lui.

Un trecut neclar
La fel ca majoritatea invențiilor, istoria carburatorului este foarte complicată.
În prezent, nu există nicio dispută că versiunea principală a carburatorului a fost inventată în 1893, dar există mai mulți care solicită pentru identitatea persoanei. Diferite brevete au fost publicate în diferite perioade. Prin urmare, este posibil ca germanii să-l numească pe Wilhelm Maybach, maghiarii Donát Bánki și János Csonka, iar britanicii să-l numească pe Edward Butler ca inventatorul carburatorului.
Adevărul poate fi ilustrat în mai multe moduri. De fapt, înaintea celorlalți trei inventatori, în 1887, structura lui English Butler a fost înregistrată la Oficiul Britanic de Brevete, care din punct de vedere al principiului său de funcționare era același cu versiunea maghiară și germană. Dacă mergem și mai departe în timp, îl găsim pe William Barnett; În 1838, un alt inginer englez, William Barnett, a obținut un brevet pentru un dispozitiv dezvoltat pentru a vaporiza benzina.
Dispozitivele brevetate în 1893 erau mult mai sofisticate. Cuplul de maghiari l-a precedat pe Maybach, ba mai mult, au depus revendicarea cu desene tehnice din 1891. Astfel, Maybach nu a mai putut obține brevet în Germania, în schimb a încercat în Franța, unde a reușit la jumătate de an după maghiari.
Deși Butler realizase cu ani înaintea lor, nu a putut să-l testeze în practică din cauza legilor de circulație ale insulei care erau foarte stricte, așa că a decis să o demonteze. În termeni practici, ultimele două grupuri de inventatori au contribuit cel mai mult la dezvoltarea carburatorului, dar astăzi nu există un consens cu privire la cine este cu adevărat inventatorul lui.

Diagrama  carburatorului (Sursă: www.wikipedia.org)

Ilustrația prezentată în figura de mai sus este o versiune foarte simplificată a structurii. Aerul care este aspirat de motor în prima treaptă curge în tubul venturi de jos (numerotat cu 1 în figură), care este o pereche confuzor - difuzor instalată într-o țeavă cu o secțiune transversală constantă, adică o secțiune de conductă cu o secțiune transversală care se îngustează și apoi se extinde. Acest lucru folosește regula Bernoulli: datorită formei, presiunea aerului în cea mai îngustă secțiune transversală este redusă, iar combustibilul este atomizat sub formă de picături mici (2) prin duzele proiectate (6).
În secțiunile ulterioare ale conductei, combustibilul atomizat și aerul se amestecă între ele și formează un amestec inflamabil cât mai omogen posibil. Cantitatea de aer admisă este setată de valva fluture sau de accelerație (7). Acest lucru este controlat în mod clasic de poziția pedalei de accelerație.
Cu toate acestea, cantitatea de benzină care intră este reglementată într-un mod complet diferit. Acest lucru este controlat de sistem folosind cilindrul cu placă gol din camera plutitoare (3), adică supapa plutitoare (5) deplasată de plutitorul (4). Dacă nivelul combustibilului scade, flotorul va coborî și el, deschizând supapa.
Benzina și aerul au un raport ideal de masă de amestec de 1:14,7, adică 14,7 kg de aer (mai precis, oxigenul din el) sunt necesare pentru arderea perfectă a unui litru de benzină. Acest lucru poate fi întreținut perfect cu un astfel de carburator elementar. Problema este că această structură poate fi reglată corespunzător doar pentru o singură stare de funcționare, iar motorul Otto are mult mai mult decât atât. Atunci când dorim să scoatem din motor o sarcină mare, posibil maximă, avem nevoie de un amestec mult mai bogat (1:8-12,5), dar, de exemplu, când dorim să obținem cel mai eficient consum, ar trebui să folosim motorul în jurul unui amestec de 1:16.

Carburator Holley 2280 (Sursă: www.wikipedia.org)

Pentru a rezolva acest lucru, carburatorul a fost extins cu diverse elemente auxiliare, dar niciunul dintre ele nu poate fi reglat perfect pentru toate condițiile de funcționare. Motivul devine din ce în ce mai clar pentru noi imediat dacă ne uităm la  de ce depinde exact raportul de amestec în carburator:

• Factor de rezistență al duzei: depinde de cantitatea de benzină care curge prin ea, dar nu semnificativ deoarece debitul este mic
• Secțiunea transversală a duzei: aceasta ar putea fi influențată decisiv, dar întrucât carburatorul nu conține părți mobile, aceasta este întotdeauna o valoare constantă
• Densitatea benzinei: se modifică oarecum cu temperatura, dar nu semnificativ
• Factorul de rezistență și secțiunea transversală: în mod normal nici acestea nu se modifică, deși au existat mai multe experimente în acest sens în sportul cu motor

Prin urmare, se poate observa că simplitatea carburatoarelor împreună cu nefiabilitatea acestora le minimizează și flexibilitatea, astfel încât le este foarte dificil să facă față condițiilor de funcționare în continuă schimbare.
Desigur, asta nu înseamnă că nu au existat încercări în trecut de a-l îmbunătăți. Pentru ca carburatorul să funcționeze mai precis chiar și la sarcină parțială, s-au folosit carburatoare echipate cu soluții suplimentare, de exemplu carburatoare cu duze compensatoare (Zenith) sau carburatoare cu duze pentru încetinirea fluxului de aer (Solex).
De asemenea, mersul în gol este o problemă: când clapeta de accelerație este închisă, niciun amestec nu curge în cilindri. Pentru a elimina acest lucru, a fost instalată o duză de ralanti reglată, care ocolește accelerația și permite reglarea amestecului la ralanti independent de debitul principal.
Accelerația a fost rezolvată cu duze de accelerație, care au putut introduce mai mult combustibil în tubul venturi. Pornirea la rece putea fi reglată cu o pompă cunoscută sub numele ei comun, care a avut un amestec extrem de bogat în cilindri.

Sfârșitul unei cariere de aproape un secol
Sfârșitul erei carburatorului a fost parțial cauzat de aceasta: până în anii 1980, reglementările de protecție a mediului s-au înăsprit în așa măsură încât nu mai era posibilă menținerea acestuia cu motoarele cu carburator, indiferent de nivelul lor de dezvoltare.
Ultima mașină care a putut fi cumpărată nouă în România cu un motor cu carburator a fost Daewoo Tico până în anul 2000 și, odată cu aceasta, era motorului pe benzină cu carburator a luat sfârșit.