Carburateur

Onderwerpen:

  • Introductie
  • Verschillende carburateurtypen
  • Hoofdgedeelte
  • Koude start
  • Stationair- en overneemgedeelte
  • Acceleratie
  • Vollast

Introductie:
Autofabrikanten produceerden tot het begin van de jaren ’90 nieuwe benzinemotoren waarbij de brandstofvoorziening werd geregeld door een venturi-carburateur. De carburateur bevindt zich op het inlaatspruitstuk van de motor. In de carburateur vindt de toevoer en menging van benzine en lucht plaats.

De afbeelding toont een carburateur van het merk Solex welke o.a. op de VW Kever werd toegepast. Andere bekende carburateurmerken zijn: Zenith, Stromberg, Weber, Rochester, Holley, Binks, Carter en S.U.

Motoren die waren voorzien van een carburateur konden met ingang van de nieuwste emissienormen (Euro 1) niet meer aan de eisen voldoen. De carburateur is sindsdien vervangen door het computergestuurde motormanagementsysteem, welke tot op heden wordt doorontwikkeld.

Omdat nieuwe auto’s al bijna drie decennia niet meer worden voorzien van een carburateur, wordt dit onderwerp vaak ook niet meer opgenomen in lesmateriaal van de huidige autotechniek-opleidingen.

De carburateur is gepositioneerd tussen het inlaatspruitstuk en het luchtfilter. De onderstaande afbeelding toont de positie van de carburateur op de motor.

Verschillende carburateurtypen:
De manier waarop de carburateur op de motor zit bevestigd heeft invloed op de stroomrichting. De onderstaande afbeelding toont de valstroom- (links), stijgstroom- (midden) en vlakstroomcarburateur (rechts).

  • Valstroom: de lucht komt bovenin binnen en stroomt naar onderen. De brandstof vloeit met de luchtrichting en met hulp van de zwaartekracht naar de cilinders. Dit type is het meest toegepast.
  • Stijgstroom: de luchtstroom is in een opwaartse richting. Het gewicht van de brandstof zorgt voor een minder makkelijke flow dan bij de valstroomcarburateur. Dit type is in de laatste jaren in het carburateur tijdperk niet meer toegepast. 
  • Vlakstroom: bevindt zich in een horizontale richting.

Hoofdgedeelte:
Een mechanische brandstofpomp voorziet de vlotterkamer van de carburateur van benzine. Door het stijgende brandstofniveau en het drijvende vlotterelement wordt de toevoerleiding met de naald afgesloten. De naald opent de toevoer zodra het brandstofniveau daalt. Vanuit de vlotterkamer komt de benzine via de hoofddoseur in de hoofdsproeier terecht. Het benzineniveau in de hoofdsproeier wordt onder de sproeieropening gehouden door het niveau in de vlotterkamer. In het geval dat de naald niet goed afsluit (door een defect of vervuiling), wordt het brandstofniveau in de vlotterkamer te hoog en stroomt er teveel brandstof door de hoofdsproeier naar de motor.

De smoorklep / gasklep is verbonden met het gaspedaal. De openingshoek van de smoorklep heeft invloed op de onderdruk en luchtsnelheid in de venturi (vernauwing in de aanzuigbuis). De hoeveelheid benzine die uit de hoofdsproeier wordt gezogen is afhankelijk van deze onderdruk. Bij een toenemende luchtsnelheid ontstaat er een hogere onderdruk, waardoor er meer benzine aan de lucht wordt toegevoegd. De optimale brandstof- / luchtverhouding is afhankelijk van de grootte van de hoofddoseur in relatie tot de diameter van de venturi. De grootte van de hoofddoseur is geschikt voor een zeer beperkt toerengebied. De mengselhoeveelheid bepaalt het motorkoppel.

De relatie tussen de toenemende luchtsnelheid en de daarbij behorende onderdruk en het uitstromen van de benzine kan tot gevolg hebben dat er mengselverrijking ontstaat en blijft toenemen. De sproeier met remluchtregeling compenseert dit. Op mechanische wijze probeert het remluchtsysteem de lucht- brandstofverhouding stoichiometrisch te houden. De gaatjes in de remluchtbuis (s) dienen verrijking te voorkomen en mengsel stoichiometrisch  te houden. De remluchtgaatjes hebben verschillende diameters.

  • Laag toerental: onderdruk is relatief laag, benzine stroomt vanuit de hoofddoseur uit het hoofdgedeelte.
  • Hoger toerental: onderdruk stijgt, er wordt meer benzine aangezogen dan de hoofddoseur kan leveren en beperkt daardoor de benzinestroom. Het niveau in de mengbuis (s) zakt, waardoor de eerste luchtgaatjes in de mengbuis vrijkomen. De lucht vanuit de luchtdoseur wordt vermengd met de benzine.

Door de toegevoerde lucht daalt de onderdruk en remt de benzinestroom af. Hoe hoger het toerental wordt, hoe meer luchtgaagjes vrijkomen en hoe meer remlucht zich vermengd met benzine. Bij zeer hoge toerentallen kan het gebeuren dat de buis geheel leeg is en lucht vanuit het stationair gedeelte wordt aangezogen. 

Koude start:
Om een voldoende rijk mengsel te krijgen tijdens het starten zien we twee uitvoeringen:

Uitvoering met chokeklep:
De uitleg heeft betrekking op de twee onderstaande afbeeldingen. De chokeklep bevindt zich bovenin de carburateur. In de chokeklep zit een gat die in rust is afgesloten met een veerbelaste klep. Bij het starten van een (koude) motor kan men handmatig de chokeklep dichttrekken. De onderdruk “zuigt” de klep open, zodat er lucht kan worden aangezogen. Door de kleine luchtopening ontstaat er tijdens het starten een groot vacuüm op het hoofdgedeelte zodat er ook benzine wordt aangezogen. Wel moet de smoorklep deels zijn geopend, omdat er anders geen vacuüm bij de hoofdsproeier aanwezig is. Een stangenstelsel tussen de twee kleppen maakt het mogelijk dat beide kleppen tegelijk worden bediend, zonder dat men het gaspedaal hoeft te bedienen. Nadat de motor is aangeslagen, kan men de choke weer openen. Bij een warme buitentemperatuur kan dit eerder dan bij temperaturen rond het vriespunt.

Motor staat stil, chokeklep volledig geopend, smoorklep (bijna) gesloten.
Koude start, chokeklep gesloten, smoorklep deels geopend.

Uitvoering met startcarburateur:
De startcarburateur maakt geen gebruik van een chokeklep maar heeft een apart benzine-toevoergedeelte. De onderstaande afbeelding toont een carburateur van dit type.

Bij een koude start dient de gasklep te zijn gesloten. Op het moment dat de bestuurder de chokeknop bedient, verdraait in de carburateur een schuif en maken openingen een verbinding met het startgedeelte van de carburateur. De benzine wordt vanuit de startdoseur aangezogen en vermengt zich met de binnenstromende lucht in de luchtdoseur. Het vacuüm onder de gasklep zuigt het lucht- / brandstofmengsel naar binnen. In deze situatie is de gasklep nog gesloten. Nadat de motor is aangeslagen, wordt door het hogere vacuüm de benzinebuis vanaf de startdoseur leeggetrokken. De emulsielucht zorgt voor extra lucht om een te rijk mengsel te voorkomen.

De bedieningsschuif kan zijn uitgevoerd met twee doorstroom-openingen met verschillende diameters. De bestuurder kan dan een keuze maken voor een zeer koude start, een milde koude start en het laten warmdraaien van de motor.

Stationair- en overneemgedeelte:
Tijdens het stationair draaien is de smoorklep gesloten en heerst er onder deze smoorklep een hoge onderdruk. Door de geringe luchtstroom is er te weinig onderdruk in de venturi om benzine uit de sproeier te zuigen. Onder de smoorklep heerst wel een hoge onderdruk. In deze situatie voorziet een extra brandstofkanaal onder de smoorklep de motor van de juiste hoeveelheid benzine. De afbeelding is van een Solex-carburateur.

De stelschroef om de hoeveelheid mengsel aan te passen heeft invloed op de CO-waarde. Het stationair-toerental dient te worden afgesteld met de stelschroef op de gasklep. 

De onderstaande afbeelding toont het stationaire (links) en het hoofdgedeelte (rechts) van een Zenith carburateur. De Zenith heeft veel overeenkomsten met de eerder beschreven Solex-carburateur.

De stationairopening bevindt zich onder de gasklep en de overneemopening net boven de gasklep. Op het moment dat de bestuurder begint met gasgeven, levert het overneemgedeelte extra brandstof. Daarna neemt het hoofdgedeelte het over. Het hoofdgedeelte verzorgt tevens de brandstoftoevoer bij het stationair draaien. De brandstof passeert de stationaire doseur en de instelbare mengschroef. Bij de gasklep zit een tweede stationaire doseur gemonteerd. Het toerental dient te worden afgesteld met de gasklepstelschroef. De hoofddoseur en comensatiedoseur zijn beiden onderin de vlotterkamer gemonteerd en vormen het hoofdgedeelte. De capaciteitsbus dient als voorraadkamer en is gevuld met brandstof. 

Acceleratie:
Een Solex carburateur is uitgevoerd met een mechanisch of pneumatisch bediend acceleratiepompje. Tijdens het snel intrappen van het gaspedaal is er een rijker mengsel nodig voor een goede mengverhouding en meer vermogen. De veer wordt gespannen en beweegt het pomp membraan naar links. De benzine wordt via het membraan en de acceleratiedoseur en de injectiebuis in de venturi ingespoten.

De kogelkleppen zorgen voor het aanzuigen en wegpersen van de benzine en is afhankelijk van de veerkracht. De spanning kan men handmatig afstellen.

De volgende afbeelding toont het mechanisch bediende acceleratiegedeelte van een Zenith-carburateur. De binnenste plunjer wordt tijdens het intrappen van het gaspedaal naar beneden gedrukt. De benzine-inspuiting vindt plaats via de acceleratiesproeier. De veer van de buitenste plunjer wordt gespannen, waardoor de inspuitduur afhangt van de – geleidelijk ontspannende – veerspanning. Niet de stand van de hefboom, maar de veerspanning bepaalt de inspuitttijd. Twee kogelkleppen zorgen – net als bij de Solex carburateur – voor het aanzuigen en wegpersen van de benzine.

Vollast:
Het mengsel dient ook bij vollast en hogere toerentallen te worden verrijkt. De carburateur kan zijn uitgerust met een apart verrijkingsgedeelte dat deel uitmaakt van het hoofdgedeelte. Tijdens deellast zorgt alleen het hoofdgedeelte voor brandstof. Een hogere belasting en hogere toerentallen veroorzaken meer onderdruk in de venturi. Door deze onderdruk wordt er via de verrijkingsdoseur extra brandstof aangezogen (zie afbeelding).