espacio-automotor.com: Cuales son los componentes de un carburador

Para poder conseguir unas dosificaciones de mezcla adaptadas a todas las condiciones de funcionamiento del motor, ademas del carburador elemental necesitamos unos dispositivos para la corrección automática de las mezclas, como son:

• Un sistema de funcionamiento para marcha normal, constituido por el carburador elemental (ya estudiado), adecuando la dosificación de mezcla en sus calibres a una dosificación teórica de de 1/15.
• Un circuito que proporciona la cantidad de combustible necesario para el funcionamiento del motor a bajas revoluciones (ralentí).
• Un sistema automático corrector de mezclas, formado por el circuito compensador de aire, para que a bajas y altas revoluciones del motor la dosificación de la mezcla se mantenga igual a la dosificación teórica.
• Un circuito economizador de combustible, para adecuar la riqueza de la mezcla a una dosificación de máximo rendimiento, con independencia de la carga de los cilindros.
• Un circuito enriquecedor de mezcla (bomba de aceleración), para casos críticos de funcionamiento a máxima potencia.
• Un dispositivo para el arranque del motor en frío.

Circuito de ralentí

Es un circuito derivado o auxiliar del circuito principal (carburador elemental). Su misión es proporcionar el caudal de mezcla necesario para vencer las resistencias pasivas del motor (resistencias debidas a rozamientos internos del motor así como los órganos que lo acompañan como: alternador, servodirección, etc.). El funcionamiento del circuito de ralentí se mantendrá hasta que entre en funcionamiento el circuito principal (carburador elemental). El circuito de ralentí funciona entre 700 y 900 r.p.m. del motor.

Constitución

Consiste en un circuito auxiliar (1) que alimenta a los cilindros del motor por debajo de la mariposa de gases (2). Este circuito toma aire de la zona alta del difusor a través de un calibre de aire (3) y succiona el combustible de un surtidor (4) que esta alimentado por la cuba situada en paralelo con el surtidor principal (5). El caudal de salida se regula por medio del calibre (6). La riqueza de la mezcla emulsionada es regulada por medio de un tornillo de estrangulación (7) que suele denominar en muchos carburadores con la letra "W".

Funcionamiento

Cuando arrancamos el motor el motor sube hasta las 700 - 900 r.p.m., la mariposa de gases esta prácticamente cerrada. La depresión que crean los cilindros en su movimiento de admisión no se transmite al difusor debido a la posición de la mariposa, por lo que el circuito principal no funciona. Sin embargo la gran depresión que existe debajo de la mariposa de gases, si se transmite por el circuito auxiliar (1) al exterior a través del cono del tornillo de regulación (7). La depresión se transmite por el circuito auxiliar hasta el calibre de aire (3) y succiona combustible del surtidor (4), procedente de la cuba, que se mezcla con el aire exterior. La mezcla pasa a través del tornillo de regulación (7) hacia los cilindros y se mezcla con el poco aire que deja pasa la mariposa de gases por el espacio anular (8) que queda entre ella y el cuerpo del colector de aire.

Cuando regulamos el ralentí actuamos sobre dos variables:

• Regulación de la riqueza de mezcla: se regula con el tornillo (7), "W" se le llama en muchos manuales, con este tornillo estrangulando mas o menos la depresión transmitida a la zona alta del difusor. Cuanto mayor es la apertura del tornillo, mejor se transmite la depresión existente por debajo de la mariposa de gases y, por tanto, mayor es la velocidad del aire a su paso por el conducto (1) y, en consecuencia, también lo es la cantidad de combustible succionada del surtidor (4).
• Regulación del caudal de la mezcla: El caudal de la mezcla que llega a los cilindros, y por tanto la velocidad de giro en el motor a ralentí, se regula por medio de la mariposa de gases, abriendo mas o menos el paso anular de la misma en el colector de admisión. Ambos reglajes (caudal de aire en la mariposa y riqueza de la mezcla en el circuito auxiliar) deben estar perfectamente combinados, ya que una mayor apertura de mariposa trae consigo una mayor aportación de aire adicional y, por tanto, un empobrecimiento de la mezcla. Esto puede hacer que el motor se pare por falta de combustible. Por esta razón se debe adecuar, en función de esa velocidad de régimen, la riqueza de mezcla por medio del tornillo "W".

Progresión hasta el encebado del circuito principal

El motor funcionando en ralentí no tiene dificultades para seguir girando, pero cuando pisamos el acelerador, la mariposa de gases se abre progresivamente, aumenta el caudal de aire y sin embargo el circuito principal del carburador no funciona por que todavía no hay depresión suficiente, como consecuencia se empobrece la mezcla, con lo cual llega un momento en que, por falta de combustible suficiente, el motor se para.

Para evitar este problema, se disponen disponen por encima de la mariposa de gases, unos orificios (11) de progresión (by-pass) que se comunican con el circuito de ralentí, de forma que, cuando el motor gira a este régimen, estos orificios quedan por encima de la mariposa de gases y no actúan porque en esa zona la depresión es baja.

A medida que se abre la mariposa de gases, para pasar de funcionamiento de ralentí a funcionamiento normal, se destapa uno de estos orificios by-pass y se transmite por el una mayor depresión al exterior, con lo cual la succión de combustible aumenta, para compensar el paso de mayor caudal de aire que permite la mariposa. Por el orificio by-pass sale la mezcla de ralentí lo mismo que sale también por el orificio de paso que gradúa el tornillo de paso "W".

Cuando la acción de la mariposa obliga a descubrir el segundo orificio de by-pass, la depresión no aumenta en el circuito de ralentí, ya que parte de ella se transmite por el colector principal, pero aumenta en cambio la salida de mezcla que, en este momento, sale por los dos orificios y por el orificio de paso que le permite el tornillo "W". En estas condiciones el motor se mantiene en funcionamiento transitorio hasta que la depresión en difusor es ya suficiente para el cebado y succión del circuito principal.

Una vez que este circuito está en funcionamiento, el circuito de ralentí continua actuando hasta que la velocidad del aire a su paso por el difusor, por tener mejor acceso, anula la succión por el soplador de ralentí y este circuito deja de funcionar.

Interferencias entre el circuito principal y el de ralentí

Cuando el circuito principal entra en funcionamiento, el surtidor principal suministra el caudal de combustible necesario, lo que hace bajar el nivel en el surtidor de ralentí hasta vaciarlo. Ocurre que cuando la mariposa de gases vuelve a su posición de ralentí, el circuito principal se desenceba por falta de depresión y deja de funcionar; pero como el circuito de ralentí no puede succionar combustible en ese momento, por estar el surtidor vacío, el motor se para.

Para evitar este problema se practica un orificio calibrado (12, figura de arriba) de no inversión a la altura del difusor, que se comunica con el surtidor (4) de ralentí. Este orificio mantiene una depresión suficiente en el mismo para que el nivel no descienda y así, al retornar la mariposa de gases a su posición de ralentí, este circuito entra inmediatamente en funcionamiento.

Sistema automático corrector de mezcla (compensador)

En el estudio del carburador elemental se vio que a grandes velocidades y aumento de numero de revoluciones del motor, el enriquecimiento de la mezcla aumentaba innecesariamente, aumentando por tanto el gasto de combustible. Para frenar el gasto de combustible en esos momentos. el mismo aire de aspiración que circula a gran velocidad se encargara de frenar la salida de combustible por el surtidor.

Según el método empleado, el sistema corrector de mezcla puede ser de dos tipos:

• Por compensación del aire sobre el surtidor principal.
• Con surtidor auxiliar y pozo de compensación.

Corrector de mezcla por compensación en el surtidor principal

Este sistema consiste en que en el surtidor principal (5) se introduce un tubito llamado pozo compensador o emulsionador (2), con varios orificios a distintas alturas, y que comunica en su parte superior con el colector de admisión por medio de orificio calibrado (4), llamado soplador.

Cuando el motor funciona a régimen normal, el calibre o chiclé principal (1) proporciona un caudal de combustible necesario para el funcionamiento del motor dentro de la dosificación teórica, por lo que el pozo compensador se mantiene se mantiene lleno hasta el nivel establecido y con todos los orificios del tubo compensador tapados.

Cuando la depresión en el surtidor aumenta, debido al mayor numero de revoluciones del motor, la succión de combustible es mayor y arrastra mayor cantidad de combustible del que deja pasar el calibre (1), con lo cual el nivel del surtidor baja. Al quedar libres los orificios del tubo emulsionador (2), se establece una corriente de aire que entra por el calibre de aire (4) y sale por los orificios destapados. Esta corriente de aire se mezcla con el combustible que sale por el surtidor y proporciona, de esta forma, un caudal de combustible rebajado a la corriente de aire que pasa por el difusor.

Cuanto mayor sea el numero de revoluciones del motor, mayor será la depresión y descenso del nivel del pozo, con lo que al destaparse mayor numero de orificios la cantidad de aire que entra por ellos es mayor y, por tanto, la cantidad de combustible que sale por el surtidor se empobrece en la en la misma proporción.

Ajuste y reglaje de los calibres (chicleur)

El calibre principal (1) de paso de combustible y el calibre de aire (4) deben de estar perfectamente calibrados y ajustador para que guarden una cierta relación entre sí, de forma que el empobrecimiento de la mezcla resultante se ajuste a la dosificación teórica.

Hay distintos tipos de surtidores con correctores de riqueza, por ejemplo la marca Solex muy popular en vehículos europeos, utiliza tres sistema que se aplican al surtidor según los casos. Al sistema corrector de mezcla lo llaman "automaticidad".

Corrector de mezcla con surtidor auxiliar y pozo de compensación

En otros modelos el sistema compensador o corrector de mezcla consiste en añadir un surtidor más, como ocurre en los carburadores de la marca Zenith. Ademas del surtidor principal lleva otro surtidor auxiliar (2) alimentado directamente por la cuba (7), cuya caudal es controlado por un calibre de menor paso (4) y un pozo compensador intermedio (5) que se comunica con la atmósfera a través de un calibre de aire (6).

Ambos surtidores están calibrados, para que aporten en conjunto un caudal de combustible correspondiente a la dosificación teórica en marcha normal de funcionamiento. Estos surtidores no pueden intercambiarse entre sí.

Funcionamiento

Cuando la depresión en el difusor sobrepasa a la de funcionamiento normal, al ser la aportación de combustible inversamente proporcional a su diámetro para una misma succión, baja el nivel del pozo (5) y se suministra menor cantidad de combustible, al ser mayor el recorrido para salir del surtidor, con lo cual la mezcla se empobrece progresivamente.

Cuando el pozo compensador se ha vaciado, se establece una corriente de aire que pasa por el calibre (6), arrastrando el combustible que sale por el calibre (4) para mezclarse con la mezcla del surtidor principal (1) y proporcionando a los cilindros una mezcla de máximo rendimiento en cuanto a la dosificación de la misma.

Economizadores 

La acción empobrecedora del sistema compensador puede ser reforzada en ciertos momentos mediante el empleo de economizadores, que actúan sobre la cantidad de combustible de la mezcla o sobre la cantidad de aire. El sistema compensador o corrector de mezclas no tiene en cuenta la apertura de la mariposa, enriqueciendo la mezcla para pequeñas aperturas de mariposa, pero para grandes aperturas la mezcla se empobrece demasiado al entrar gran cantidad de aire en los cilindros.

Los economizadores de combustible actúan en los momentos en que no se necesita una gran potencia del motor y enriquecen la mezcla cuando se necesita esta potencia en la zona de máxima apertura de mariposa.

Los sistemas empleados pueden ser de dos tipos:

• Economizador por freno de combustible
• Eonomizador por regulación del aire de compensación

Economizadores por freno de combustible

• Sistema de econostato simple: es uno de los mas utilizados, consiste en un tubo sobrealimentador de paso calibrado, sumergido directamente en la cuba y que desemboca en la entrada de aire principal del colector por encima del difusor.
  Funciona por succión directa del combustible cuando la velocidad del aire a su paso por el colector (grandes cargas) es lo suficientemente elevado para succionar el combustible por la boca del tubo.
  Este sistema tiene la ventaja de que puede utilizar un surtidor principal de menor diámetro, capaz de suministrar un caudal de combustible adecuado y en combinación con el sistema compensador. Se emplea para dosificaciones de máximo rendimiento en el motor (1/18) y en los momentos de plena carga, cuando se solicita la máxima potencia del motor. El econostato suministra el caudal de combustible complementario para una dosificación de máxima potencia (1/12,5), con lo cual se consigue una economía de combustible a bajos regímenes de funcionamiento del motor y una mezcla rica en las máximas prestaciones de potencia.

• Sistema de econostato comandado: consiste en un circuito sobrealimentador de combustible en el circuito principal, regulado por una válvula de membrana, controlada a su vez por un tubo de vacío situado por debajo de la mariposa de gases.
  - Para pequeñas y medianas aperturas de la mariposa de gases, la depresión existente por debajo de ella es grande. Dicha depresión se transmite por el tubo hasta la cámara de vacío de la válvula de membrana, venciendo la acción del muelle y tirando de la membrana que cierra la válvula. De esta forma se corta el suministro de combustible al conducto sobrealimentador. En estos casos el surtidor principal es solamente alimentada por su calibre de paso o chicleur y el que actua en la corrección de la mezcla es el sistema compensador, adecuandola al numero de revoluciones motor. 
  - Para regimenes de máxima apertura de la mariposa de gases (solicitud de máxima potencia en el motor) la depresión por debajo de la mariposa es pobre e insuficiente para vencer la fuerza del muelle. Entonces la válvula abre el conducto sobrealimentador, que proporciona un caudal de combustible supletorio, controlado por el calibre que tiene el econostato. Esto hace subir el nivel en el surtidor principal y proporciona, para ese régimen de funcionamiento, una mezcla de dosificación máxima (1/12,5).
  En deceleración, la mariposa de gases vuelve a cerrarse y actúa nuevamente la depresión por debajo de ella sobre la válvula de membrana, que se cierra para frenar el gasto de combustible.
  

Economizador por regulación de aire de compensación

En este sistema se dispone en pozo del circuito compensador (1) con doble surtidor auxiliar de aire (2), una válvula (3) que controla la aportación de aire en la corrección de mezcla por compensación. Dicha válvula actua, como en el caso anterior, en función de la depresión existente por debajo de la mariposa de gases, según la apertura de la misma. El pozo compensador dispone de una doble entrada de aire (2) (dos calibres de aire).

- Para pequeñas y medianas aperturas de mariposa de gases, la depresión existente por debajo de ella crea el vacío suficiente en el tubo (5) para vencer la acción del muelle (4) y atraer a la válvula de cierre (3), que deja libre los dos pasos de aire (2) al pozo compensador. En esta posición, la aportación del aire al circuito compensador entra por los dos calibres de aire y actúa el corrector de mezcla normalmente.

- Para grandes aperturas de mariposa, proximas a la máxima solicitud de potencia, la depresión en el tubo (5) es insuficiente para atraer la válvula (3), por efecto de su muelle (4), cierra uno de sus pasos de aire, y al ser menor la aportación de aire en el circuito corrector de mezcla, esta se enriquece a la salida del surtidor auxiliar. Ambos pasos de aire (2) estan calculados para una dosificación conjunta de 1/15 y para que la dosificación individual alcance la de máxima potencia (1/12,5).

Bomba de aceleración

Cuando se pisa el pedal del acelerador con decisión para conseguir una aceleración rápida, por ejemplo: para hacer adelantamientos o subir cuestas, se precisa de un dispositivo en el carburador que enriquezca la mezcla de forma inmediata. Al acelerar de forma decidida, la mariposa de gases se abre de golpe, pero la mezcla no se enriquece de inmediato ya que, por efecto de inercia, el combustible tarda mas en llegar al surtidor y, como el aire reacciona al instante, la mezcla se empobrece momentáneamente. Para evitar este inconveniente se instala en el carburador un circuito de sobrealimentación, cuya misión es proporcionar una cantidad adicional de combustible al circuito principal, con objeto de enriquecer momentáneamente la mezcla y obtener la potencia máxima instantánea del motor, hasta el momento en que actúe el enriquecedor de mezcla.

Se diferencia varios tipos de bombas de aceleración:

• Bomba de aceleración de membrana: esta constituida por un tubo inyector de combustible (8), con su boca de salida en el interior del colector de aire, comunicado con la cuba de donde toma combustible, a través de una válvula antirretorno (2). De aquí pasa al interior de la cámara de la bomba donde esta la membrana (1) que es accionada por la palanca articulada (6). La bomba aspira combustible de la cuba cuando es empujada hacia la derecha por el muelle (3). Cuando se pisa el acelerador se transmite el movimiento de apertura de la mariposa a través de la varilla de mando (4), está, a su vez, empuja la palanca articulada (6) hacia a la izquierda, moviendo también la membrana (1) que empuja bombeando el combustible a través de la válvula antirretorno (7) hacia el tubo inyector de combustible (8). Con esto se inyecta combustible extra en le colector de aire para enriquecer la mezcla en momentos en se solicita máxima potencia al motor.
  Como se puede observar, la inyección de combustible es momentánea, pues al pisar el acelerador solo se produce una inyección de combustible. Al dejar de acelerar, la membrana (1) retrocede y aspira combustible de la cuba para llenar nuevamente la cámara de la bomba. Así queda preparada para la próxima inyección de combustible.

• Bomba de aceleración de émbolo: muy parecida a la anterior, en este caso utiliza un émbolo (4), que movido también por la mariposa de gases aspira combustible a través de una válvula antirretorno (5) para llenar su cilindro o cámara de bombeo, cuando el embolo (4) es empujado hacia abajo por la palanca de mando (1), se bombea el combustible a través de la válvula antirretorno de salida (6) hacia el tubo inyector situado en el colector de aire.

Dispositivos de arranque en frío

Cuando el motor esta frío, el combustible que se suministra al motor por parte del carburador se condensa en las paredes de los colectores, por lo que el cilindro no le llega apenas combustible. Si a esto se añade la escasa succión que provocan los pistones cuando el motor de explosión es movido por el de arranque, tendremos una gran dificultad para conseguir que el motor de explosión se ponga en marcha. Para asegurar el arranque en frío se dispone de un sistema que aumenta la riqueza de la mezcla lo suficiente (r = 1/4), compensando así las perdidas de combustible por condensación en las paredes. 

El sistema de arranque en frío se le llama comúnmente "estrangulador" o bien "starter".

Clasificación

Se pueden diferenciar varios sistemas de arranque en frío, por su forma de accionamiento (manuales y automáticos) y por su forma constructiva (estrangulador, starter):

1. Manuales: - starter; bistarter
                     - estrangulador 
   El mando de puesta en funcionamiento y fuera de servicio es "manual".
   
   
2. Automáticos: - starter
                         - estrangulador
   El mando de puesta en funcionamiento y fuera de servicio es "automático".
   El elemento que abre o cierra el el starter o estrangulador puede ser un:
   - Lamina bimetálica
   - Elemento termodilatable
   Pueden calefactarse mediante agua, resistencia eléctrica o aire caliente.

• Estrangulador manual: uno de los dispositivos mas empleados, consiste en una segunda mariposa de gases (1), colocada por encima del difusor, la cual puede ser cerrada mecánicamente por medio de una varilla o cable unido a un mando situado en el interior del habitáculo (salpicadero) y al alcance del conductor.
  La mariposa del estrangulador va montada con su eje descentrado (5) y combinada por un sistema de varillas de unión con la mariposa de gases (6), de forma que, cuando se cierra la mariposa de estrangulación de aire, se abre un poco la mariposa de gases (abertura positiva), permitiendo un mayor numero de revoluciones del motor en su funcionamiento a ralentí y asegurando el funcionamiento del motor una vez arrancado.
  El enriquecimiento de la mezcla (r = 1/4) se produce debido a que, al estar cerrada la entrada de aire por encima del difusor, la depresión creada por los cilindros no puede transmitirse al exterior. Esto crea una gran depresión a la altura del surtidor de combustible, con lo cual la succión en el mismo es grande, aportando al poco aire que deja pasar la mariposa estranguladora gran cantidad de combustible, lo que proporciona a la mezcla una dosificación muy rica, necesaria para el arranque del motor en estas condiciones.
  Una vez arrancado el motor, cuando este aumenta de revoluciones, también aumenta la riqueza de la mezcla. Cuando disminuye la condensación (por calentamiento del motor), la succión de aire es mas fuerte, lo que hace que la mariposa estranguladora se abra parcialmente por efecto de su eje descentrado, permitiendo un mayor paso de aire que compensa el enriquecimiento de la mezcla, para que el motor no se ahogue por exceso de combustible.
  Cuando el motor ha alcanzado su temperatura de régimen, hay que abrir la mariposa de arranque en frío, con lo cual la mariposa de gases vuelve a su posición normal de funcionamiento a ralentí.
  En algunos carburadores se coloca sobre la mariposa estranguladora una "válvula empobrecedora" que controla la entrada de aire a medida que el motor toma revoluciones, permitiendo, a través de la misma, un mayor caudal de aire que compensa la riqueza de la mezcla a medida que el motor se calienta.

• Starter manual: es el formado por un circuito auxiliar para arranque en frío. Se prescinde del la mariposa estranguladora y con un circuito auxiliar se alimenta directamente a los cilindros por debajo de la mariposa de gases. Para controlar este circuito se utiliza una válvula de cierre giratoria de mando manual que acciona el conductor desde el tablero de mandos.
  Cuando se quiere arrancar el motor se abre la válvula de paso (4) formada por un disco con unos orificios que cuando coinciden dejan pasar la mezcla aire-combustible que circula por el circuito auxiliar (1) y sale por debajo de la mariposa de gases (5) al colector de aire. La aspiración de mezcla a través del circuito auxiliar se efectúa por la depresión que existe en el colector por debajo de la mariposa de gases (5). Cuando la mariposa esta cerrada, la depresión que se transmite por este circuito a la parte alta del carburador crea una corriente de aire auxiliar que entra por el conducto (3) y succiona combustible del surtidor auxiliar (2) calibrado para obtener gran riqueza en la mezcla) que se une con el aire que deja pasar la mariposa de gases, para alimentar los cilindros.
  A medida que el motor gira mas deprisa, la aspiración de aire por el colector es mayor. Así se regula la riqueza de la mezcla que llega a los cilindros y se frena en parte el aire que entra por el conducto (3), lo que hace que la succión de combustible sea menor. Cuando el motor alcanza su temperatura de régimen se cierra la válvula, quedando anulado el circuito de arranque en frío.

• Estrangulador automático: en este dispositivo el accionamiento de la mariposa estranguladora se realiza de manera automática sin intervención del conductor. También dentro de la denominación "starter" esta el sistema que prescinde de la mariposa estranguladora y se sustituye por un circuito auxiliar de alimentación para arranque en frío.
  En los sistemas que utilizan válvula estranguladora se utiliza un muelle de lamina bimetalica que, al contraerse por el frío, cierra mas o menos la mariposa. Esta se abre por dilatación del muelle, cuando el motor ha alcanzado su temperatura de régimen.
  La mariposa estranguladora, a su vez, va unida a una válvula que actúa en función de la depresión creada por los cilindros debajo de la mariposa de gases. Esta válvula abre progresivamente la mariposa de arranque en frío, a medida que la depresión es mayor, y permite un mayor paso de aire para compensar la riqueza de la mezcla, cuando el motor se revoluciona.

• Starter automático: Seria igual que el starter manual, la diferencia esta en el accionamiento que seria automático, por medio un elemento termodilatable, por ejemplo una lamina bimetálica en forma de espiral.

Nota: a lo largo del articulo se ha mencionado la palabra "calibre principal" como parte del carburador, a este elemento también se le denomina de varias formas como: chiclé, chicler, chicleur, gliceur, etc.