Vergasser

Die vergasser is 'n toestel wat lug en brandstof meng vir 'n binnebrandenjin. Vergassers kan nog steeds aangetref word in klein enjins en in ouer of gespesialiseerde voertuie. Die meeste voertuie word egter deesdae toegerus met brandstofinspuitingstelsels eerder as vergassers. Die oorgrote meerderheid motorfietse word egter steeds van vergassers voorsien as gevolg van die laer gewig en koste daarvan. Ten spyte daarvan is die nuwe tendens om nuwe motorfietsmodelle ook van brandstofinspuiting te voorsien.

Die vergasserenjin het 'n enkele vergasser, maar sommige hoë werkverrigtingsenjins (gewoonlik met meer as 4 silinders) gebruik veelvuldige vergassers. Ouer enjins het stygstroomvergassers gehad waar die lugvloei van onder die vergasser ingevloei het en die vergasser aan die bokant verlaat het. Die voordeel van hierdie konfigurasie is dat stolling van die enjin deur 'n oorlading brandstof vermy is deurdat enige brandtofdruppels terug in die vergasser sou inval eerder as om in die inlaatverdeelpyp te val. Dit het dit ook moontlik gemaak om 'n oliebad as 'n lugfilter te gebruik. Die lug is deur 'n poel olie onder 'n gaas onder die vergasser gesuig en was 'n baie doeltreffende stelsel gewees voor die ontwikkeling van papierfilters. Deesdae is die meeste valstroomvergassers met die lugvloei na onder of systroom met 'n sywaartse lugvloei. Klein skroefaangedrewe vliegtuigenjins asook ander klein enjins, soos aan grassnyers, gebruik nog stygstroomvergassers.

Die vergasser werk op die Bernoulli-beginsel: die feit dat hoe vinniger lug beweeg, hoe laer word die druk daarvan [1]. Die versnelklep of versneller beheer nie die vloei van brandstof nie maar eerder die lugvloei na die vergasser. Hoe vinniger die lug vloei hoe meer brandstof word in die vergasser ingetrek vanweë die gedeeltelike vakuum wat ontstaan.

Werking

Vergasser is gewoonlik een van twee soorte:

Konstante smoring/Veranderlike drukval (venturi) – die veranderende lugdruk verander die brandstofvloei; dit is die mees algemene valstroomvergassers wat op Amerikaanse en Japannese fabrikate gevind word.

Veranderlike smoring/Konstante drukval- die lugvloei verander die sproeier om sodoende die brandstofvloei te beheer; die mees algemene veranderlike smoring (konstante drukval) soort vergasser is die systroom vergassers wat in beginsel eenvoudig was om te verstel en te onderhou. Hierdie soort vergasser het baie gewild geword in die Verenigde Koninkryk om hierdie rede. Ander soortgelyke ontwerpe is gebruik in sommige Europese en 'n paar Japannese fabrikate.

'n Vergasser moet:

Die enjin se lugvloei beheer.
Die korrekte hoeveelheid brandstof verskaf om die lug/brandstofmengsel in die optimale bestek te hou (met aanpassings vir faktore soos temperatuur)
Die brandstof eweredig en fyn in die lug vermeng

Hierdie taak sou eenvoudig wees as lug en petrol beide ideale vloeiers was; in praktyk vereis die afwykings van ideale gedrag vanweë viskositeit, sleurkragte, traagheid ens. 'n hoë mate van kompleksiteit om te kompenseer vir buitengewone hoë of lae enjinsnelhede. 'n Vergasser moet die korrekte lug/brandstofmengsel onder 'n wye bestek van omstandighede en enjinsnelhede voorsien:

Koue aanskakeling
Luier of stadig loop
Versnelling
Hoë snelheid/of hoë kraglewering met vol oop versnelklep
Ry teen gedeeltelike smoring (ligte lading)

Bowenal moet moderne vergassers dit doen terwyl dit terselfdertyd lae uitlaatgasvlakke handhaaf.

Om korrek te funksioneer onder al hierdie omstandighede bevat vergassers ingewikkelde meganismes om die verskeie bedryfstoestande te ondersteun.

Basiese werking

Bo-aansig van 'n reeks 21L Nikki-vergasser soos geïnstalleer op 'n 1993 model Nissan Sentra 160

Met brandstofinspuiting word die werk om lugvloei te beheer en die regte volume brandstof te lewer en dan te meng in aparte komponente hanteer maar in 'n vergasser word dit alles outomaties gedoen deur die venturi-beginsel in te span.

'n Vergasser bestaan – eenvoudig beskou – uit 'n oop pyp of die "vergasserkeel" waardeur die lug vloei na die inlaatverdeelpyp van die enjin. Die pyp het die vorm van 'n venturi – wat in die middel vernou en dan weer wyer word, wat veroorsaak dat die snelheid in die nouste gedeelte versnel. Onder die venturi is 'n vleuelklep of versnelklep – 'n wentelskyf wat gedraai kan word om die lugvloei ongehinderd deur te laat of dit byna geheel en al te smoor. Hierdie klep beheer die lugvloei deur die vergasserkeel en sodoende ook die hoeveelheid lug/brandstofmengsel en daarmee saam die enjin se kraglewering en spoed. Die versnelklep is aan die versneller gekoppel deur 'n kabel of meganiese skakel.

Brandstof word in die lugstroom ingesuig vanuit klein gaatjies naby die nouste dele van die venturi. Die verhouding van brandstof vloei tot drukval oor die venturi word verstel deur van klein koperskroewe met fyn geykte gaatjies ("sproeiers" genoem) gebruik te maak.

Luiermeganisme

Wanneer die vleuelklep toe of byna toe is, is die vergasser se luiermeganisme aktief. Die geslote versnelklep verminder die lugvloei deur die venturi sodanig dat dit nie die weerstand tot vloei van die brandstof kan oorkom nie en daar vorm ook 'n betekenisvolle vakuum agter die geslote vleuelklep. Hierdie vakuum is voldoende om brandstof deur klein openinge wat agter die vleuelklep geplaas word te suig. Slegs 'n klein hoeveelheid lug en brandstof kan op hierdie wyse deurgelaat word. Omdat hierdie klein volume van die lug/brandstofmengsel so min krag lewer om die enjin aan die draai te hou, is dit moeiliker om te keer dat die enjin stol as teen hoër snelhede.

Aangesien die lugvloei te laag is vir die vergasser om enigsins te reageer kan dit nie vir wisselings kompenseer nie; in plaas daarvan word die lugvloei vir luiertoestande handmatig deur 'n werktuigkundige verstel deur die verstelskroef so te stel dat die smoorklep effens oop bly om 'n minimum hoeveelheid lug deur te laat asook 'n ander verstelskroef wat as brandstofklep dien en wat bepaal hoeveel brandstof deurgelaat word wanneer die enjin luier. Hierdie verstellings beïnvloed mekaar asook die vakuum in die verdeelpyp wat op sy beurt die vonkverdeler se vonkvervroeging beïnvloed wat dan weer op sy beurt die luierspoed beïnvloed.

Hierdie interafhanklikheid van die verstellings maak dit geen maklike taak om 'n enjin na sy optimum (hoogste moontlike verdeelpypvakuum vir die spesifieke luierspoed van die enjin) te verstel nie. Om 'n optimum verstelling te bewerkstellig moet van 'n tachometer en 'n vakuummeter gebruik gemaak word. Sedert die aanvang van uitlaatgasbeheermaatreëls in produksiemotors, is dit gebruiklik om die brandstofvloei ten tye van luiering effe armer as die optimum vloei te stel. Die luierbrandstofvloei word ook dikwels verseël om te verseker dat daar nie mee gepeuter word nie.

Gedeeltelike ladingmeganisme

Soos die versnelklep effens groter oopgemaak word vanaf die ten volle toe posisie beweeg die vleuelklep se plaat dikwels verby bykomende brandstofleweringsgatjies wat effens hoër op in die vergasserkeel is; hierdie gate laat toe dat meer brandstof invloei en kompenseer ook vir die verlaagde vakuum in die verdeelpyp onder die vergasser en vergemaklik die oorskakeling vanaf luier na die meganisme vir vol oop brandstoftoevoer.

Die hooftoevoermeganisme

Soos die versnelklep geleidelik oopgemaak word verminder die vakuum in die verdeelpyp aangesien daar nou minder weerstand teen lugvloei is, wat veroorsaak dat die brandstofvloei deur die luier- en gedeeltelike ladingmeganisme verminder word. Dit is op hierdie stadium dat die venturi vorm van die vergasserkeel as gevolg van die Bernoulli-beginsel in werking begin tree. Die verhoogde lugvloeisnelheid veroorsaak 'n laer druk in die nouer deel van die vergasserkeel wat veroorsaak dat brandstof in die lugstroom ingesuig word deur 'n sproeier in die middel van die venturi. Dikwels word 'n tweede aanjaer-venturi binne-in die hoof venturi geplaas om die effek te verhoog.

As die versnelklep weer toegemaak word, val die lugvloei deur die venturi totdat die verlaagde druk onvoldoende is om die lugvloei te handhaaf en neem die luiermeganisme weer oor soos hierbo beskryf.

Versnellerklep

Onderaansig van die Nikki 21L reeks vergasser. Die dubbelkeelvergasser het 'n primêre versnelklep wat met 'n kabel aan die versneller verbind is en 'n sekondêre vakuumbeheerde versnelklep.

Die feit dat die vloeibare brandstof 'n hoër traagheid het as dit met die lug vergelyk word beteken dit dat as die versnelklep skielik oopgemaak word, die lugvloei vinniger sal toeneem as die brandstofvloei wat 'n tydelike arm mengsel teweeg bring en veroorsaak dat die enjin 'n kortstondige kragverlies ervaar (die teenoorgestelde van wat veronderstel was om te gebeur). Dit word reggestel deur 'n klein meganiese pompie te verskaf (dikwels 'n eenvoudige suiertjie wat in 'n klein buisie gestoot word om petrol in die vergasserkeel in te forseer). Sodoende word 'n klein hoeveelheid ekstra brandstof in die vergasser ingevoer vir daardie arm mengsel periode. 'n Meganisme word gewoonlik voorsien om hierdie hoeveelheid te verstel al is dit soms net deur die koppelstangetjie te buig. As hierdie pompie slytasie ondergaan word die pompie se lewering beïnvloed en kan die kenmerkende kragverlies waargeneem word wanneer die versneller skielik getrap word. Diafragma pompies word ook soms gebruik in hierdie toepassing.

Smoorklep (wurgklep)

As die enjin koud is, is die petrol minder geneig om te verdamp en neig dit om teen die wande van die verdeelpyp te klou wat veroorsaak dat die silinders nie voldoende brandstof kry nie en gevolglik is dit moeilik om die enjin aan te skakel; 'n Ryker mengsel (hoër brandstof tot lug verhouding) word vereis om die enjin aan te skakel en aanvanklik te laat loop tot tyd en wyl die enjin warm geword het.

Om die ekstra brandstof te verskaf word die vergasser van 'n smoorklep voorsien; 'n toestel wat die lugvloei na die vergasser opstroom van die venturi beperk. Met die weerstand in plek ontstaan 'n hoër vakuum (laer druk) in die vergasserkeel wat die brandstof deur die venturi's insuig om die luier en gedeeltelike ladingmeganisme se brandstofvloeie aan te vul. Sodoende word daar 'n ryk mengsel verskaf wat vereis word om die enjinbedryf by lae temperature vol te hou.

Die smoorklep word gewoonlik dan ook verder aan 'n vinnige luiernok of soortgelyke toestel verbind wat keer dat die versnelklep ten volle toemaak en die venturi se vakuum laat wegval en die enjin laat stol. Dit dien ook as 'n manier om die enjin vinnig warm te maak deur die enjin aanvanklik hoër as die normale spoed te laat luier. Dit veroorsaak dan ook dat die lugvloei deur die inlaatstelsel hoër is as normaal en meebring dat die koue brandstof fyn verdeel en vermeng word en dus 'n gladde luiering tot gevolg het.

In ouer motors met vergassers is die smoorklep deur 'n kabel wat aan 'n knop in die kajuit verbind was wat dan deur die bestuurder beheer kon word. Latere modelle het egter 'n outomatiese termostaat beheerde smoorklep gekry wat of deur die enjin se hitte, die verkoelingsmiddel se temperatuur of 'n klein elektriese element geaktiveer is. Laasgenoemde toestel kan dikwels faal en veroorsaak dat die smoorklep in die oop of geslote posisie vassteek wat probleme veroorsaak tydens die aanskakel van die motor of dat die enjin sleg hardloop wanneer hy warm is.

Sommige vergassers het nie 'n smoorklep nie maar maak eerder gebruik van 'n verrykingsmeganisme. Dit word tipies op kleiner enjins veral motorfietse gebruik. Die verrykingsmeganisme werk deur 'n sekondêre brandstofvoorsieningsgate onder die versnelkleppe oop te maak, op dieselfde wyse as wat die luiermeganisme werk.

Klassieke Britse motorfietse het 'n ander toestel gebruik vir koue aanskakeling. Die toestel is 'n tickler genoem wat basies 'n veerbelaaide staaf was wat die vlotter afgedruk het en sodoende veroorsaak het dat die oormaat brandstof die vlotterkamer gevul het en dan oorgeloop het in die inlaatstelsel in. Dit het dikwels vloeding van die vergasser veroorsaak en selfs 'n paar brande so veroorsaak.

Ander elemente

Die interaksie tussen elke meganisme kan deur verskeie meganiese- of lugdruk-koppelinge geaktiveer word en ook deur temperatuursensitiewe en elektriese komponente. Hulle word vir verskeie redes ingebou waaronder tel die reaksiesnelheid, brandstofdoeltreffendheid of voertuig uitlaatgasbeheer. Verskeie lugbloeigange (dikwels net soos die sproeiers presies geyk) laat toe dat lug in verskeie brandstofgange ingelaat word om die verdamping en voorsiening van die brandstof te beïnvloed. Verdere verfynings kan ook aan die vergasser en verdeelpyp aangebring word soos byvoorbeeld 'n verhittingsmeganisme om die verdamping van die brandstof aan te help. Sommige voertuie het 'n uitlaatgashersirkulasiestelsel om die stikstofoksied vlakke in die uitlaatgasse te verminder wat dan dikwels in die vergasser ingebou of daaraan verbind is.

Brandstofvoorsiening

Vlotterkamer

Om te verseker dat die brandstofvoorsiening geredelik beskikbaar is het die vergasser 'n vlotterkamer wat 'n hoeveelheid brandstof bevat wat onmiddellik vir gebruik beskikbaar is. Die vlotterkamer is voorsien van 'n vlotter wat aan 'n naaldklep verbind is en die invloei van brandstof beheer soortgelyk aan die vlotterklep wat 'n mens in 'n toilet se tenk kry. Die vlak van die brandstof in die vlotterkamer word verstel deur 'n stelskroef of soms bloot deur 'n armpie te buig wat aan die vlotter verbind is. Indien die vlotter beskadig word of die naald verweer raak veroorsaak dit dikwels dat die vlotterkamer se vlak te hoog word wat dan tot gevolg het dat brandstof oorloop tot in die inlaatstelsel van die vergasser en dus vloeding veroorsaak wat die enjin laat stol. Die naaldklep word ook soms vuil as gevolg van sediment, residu of vernis/gom wat deur die verdampende petrol agtergelaat word en verhoed dat die naaldklep sy funksie doeltreffend verrig. Gewoonlik word spesiale ontlugterbuise ook voorsien om te verseker dat lug kan ontsnap soos die vlotterkamer gevul of leeg word. Dit verseker dat atmosferiese druk binne in die vlotterkamer gehandhaaf word. Hierdie buise steek gewoonlik tot in die vergasserkeel in. Die plasing van hierdie buise is baie belangrik om te verhoed dat brandstof in die vergasserkeel beland as die voertuig rondskud. Sulke ontlugterbuise kan dus nie in 'n vergasserkeel ingelaat word waar die opstroomdruk deur 'n turboaanjaer verhoog is nie. In sulke gevalle moet die vergasser in 'n lugdigte drukomhulsel gehuisves word om te kan werk. Dit is nie nodig wanneer die vergasser opstroom van die aanjaer is nie en dis ook dan die rede waarom hierdie stelsel meer dikwels gebruik word. Die nadeel hiervan is egter dat die aanjaer met 'n saamgeperste lug/brandstofmengsel gevul is wat 'n sterk neiging het om te ontplof as die enjin sou kets; hierdie soort ontploffing kan dikwels in sleeprenne waargeneem word waar verskeie veiligheidsmeganismes rondom die aanjaers ingebou word.

In enjins wat in meer as een oriëntasie bedryf moet word (bv kettingsae) kan 'n vlotterkamer nie werk nie. 'n Diafragma kamer word dan gebruik. 'n Plooibare diafragma vorm die een kant van die brandstofkamer en word so gerangskik dat as brandstof in die enjin ingesuig word die diafragma deur die buitenste lugdruk na binne getrek word. Die diafragma is aan die naaldklep gekoppel wat meer brandstof inlaat wanneer dit so ingetrek word om die brandstof aan te vul. Soos die kamer dan weer gevul word, word die naaldklep dan weer toegedruk.

Veelvuldige-keel vergassers

Colombo Tipe 125 "Testa Rossa" enjin in 'n 1961 Ferrari 250TR Spyder met 6 Weber 2 keel vergassers wat lug inlaat deur 12 trompette wat bo-aan die enjinkap sigbaar is, een indiwidueel verstelbare keel vir elke silinder; 'n hoogs verstelbare opstelling.

Terwyl lae werkverrigting vergassers dikwels net een keel het, het die meeste vergassers meer as een venturi of keel, gewoonlik 'n dubbelkeel met 4 keels vir die baie groter verplasing, hoë werkverrigtingsenjins.

Veelvuldige-keel vergassers kan primêre en sekondêre keels van verskillende groottes en uitleg hê wat gekalibreer is om mengsels met verskillende lug/branstofverhoudings te lewer. Hulle kan deur die versnellerskakel of deur enjinvakuum beheer word in 'n toenemende mate sodat die sekondêre keels eers begin oopmaak wanneer die primêre keels byna heeltemal oopgemaak het. Hierdie uitleg verseker maksimum lugvloei deur die primêre keels teen die meeste enjinsnelhede en maksimeer sodoende die sein van die venturi's en verminder die weerstand teen lugvloei teen hoër snelhede deur meer deursnee-oppervlak vir hoër lugvloei beskikbaar te stel.

Vergasser verstelling

Wanneer daar te veel brandstof in die lug-brandstofmengsel is word daar gesê dat die mengsel te ryk is; as daar te min brandstof is, is die mengsel te arm. Die mengsel word normaalweg met twee verstelskroewe beheer op 'n motorvoertuig se vergasser of deur 'n leierklep geaktiveerde hefboom op 'n skroefaangedrewe vliegtuig (aangesien die mengsel drukafhanklik is (a.g.v. Hoogte)). Die korrekte lug tot petrol verhouding is ongeveer 14.6:1, wat beteken dat vir elke gewigseenheid petrol daar 14.6 eenhede lug gebrand moet word; sien stoigiometrie. Streng gesproke is dit die doeltreffendste verhouding maar om meer krag te verkry moet 'n 11:1 mengsel gebruik word en om brandstofdoeltreffend te wees moet 'n 18:1 mengsel gebruik word. Vergasserverstellings kan nagegaan word deur die koolstofmonoksied, koolwaterstof en suurstof vlakke in die uitlaatgasse te meet. 'n Meer gesofistikeerde manier wat in moderne brandstofinspuitingenjins gebruik word, is om die korrekte mengsel te bepaal deur 'n lambda sensor te gebruik om die oorblywende suurstof in die uitlaatgas te meet. Die lambda sensor se uitset word dan na 'n enjinbeheerstelsel gevoer wat op sy beurt die hoeveelheid brandstof wat ingespuit word aanpas.

Die mengsel kan ook beoordeel word aan die hand van die kleur van die vonkproppe: swart proppe met droë roet daarop dui 'n te ryk mengsel aan, wit tot liggrys neerslae dui op 'n te arm mengsel. Die korrekte kleur behoort 'n bruinerige grys kleur te wees.

Geskiedenis en ontwikkeling

Die vergasser is in 1893 deur die Hongaarse ingenieur Donát Bánki ontdek.

Vervaardigers

Sommige vervaardigers van vergassers is/was

Amal Ltd, Verenigde koninkryk, hoofsaaklik motorfietsvergassers.
Autolite, 'n afdeling van die Ford Motormaatskappy
Bing vergasser (word gebruik op BMW motorfietse, vliegtuie, bote)
Briggs and Stratton vergasser, klein enjins (bv. petrolaangedrewe grassnyers)
Carter vergasser
Edelbrock AVS vergassers
Hitachi, Ltd., word op Japannese voertuie aangetref
Holley vergasser
Keihin, ook algemeen op Japannese en ander motorfietse aangetref
Mikuni, algemeen op Japannese motorfietse veral in die 1980's
Pierburg vergasser
ProForm Carburetors
Rochester vergasser, VSA ('n General Motors-afdeling; het ook al Weber/Magneti-Marelli vergassers onder lisensie verkoop) (Inligting)
Solex vergasser
Stromberg vergasser
SU vergasser – Verenigde Koninkryk
Villiers – Verenigde Koninkryk, motorfietse en klein enjins
Walbro en Tillotson vir klein enjins Inligting
Weber vergassers, Italiaans, deur Magneti-Marelli besit.
Zenith Vergassers – Verenigde Koninkryk, vervaardig ook die Zenith-Stromberg Vergassers

Verdere leesstof

Heldstab, Wayne, "The secret of the super mileage caburator : how they work, how to build them".

Patente

G.B. Patent 11119 --

Mixing chamber -- Donát Bánki

VSA Patent no. 610040 -- Carburetor -- Henry Ford
VSA Patent no. 1750354 -- Carburetor -- Charles Nelson Pogue
VSA Patent no. 1938497 -- Carburetor -- Charles Nelson Pogue
VSA Patent no. 1997497 -- Carburetor -- Charles Nelson Pogue
VSA Patent no. 2026798 -- Carburetor -- Charles Nelson Pogue
VSA Patent no. 2982528 -- Vapor fuel system -- Robert S. Shelton
VSA Patent no. 4177779 -- Fuel economy system for an internal combustion engine -- Thomas H. W. W. Ogle