Карбюраторная система приготовления смеси претерпела длительный путь развития и усовершенствования отдельных узлов вплоть до применения систем современных многокамерных карбюраторов. Относительная простота конструкции и технического обслуживания карбюратора, высокая эксплуатационная надежность все еще обусловливают массовое применение его в автомобильной технике. Однако в связи с необходимостью повышения топливной экономичности двиппелей и уменьшения их экологической опасности в последние годы электронная промышленность освоила микросхемы и микропроцессоры для создания надежного и оптимального дозирования топлива на всех режимах работы двигателя.
Вначале рассмотрим наиболее ранний способ дозирования топлива и получения однородной (гомогенной) смеси с воздухом — использование карбюратора. В карбюраторе топливо подается в диффузор, скорость потока воздуха в котором примерно в 20—30 раз превышает скорость топливной струи. В таких условиях струя топлива разбивается на мелкие капли, средний диаметр которых составляет 0,1—0,2 мм.  Образовавшиеся  капли подхватываются воздушным потоком и начинают интенсивно испаряться. Постепенно скорость капель увеличивается до значений, близких к скорости паровоздушного потока горючей смеси, при этом, несмотря на высокую турбулентность потока, процесс их испарения замедляется, и некоторая часть капель может даже попасть в цилиндры двигателя, где под действием высокой температуры происходит окончательное испарение. Таким образом, в двигателе на установившемся режиме испарение бензина начинается в карбюраторе, продолжается во впускном трубо-проводе и может заканчиваться в цилиндрах двигателя.
В результате многочисленных визуальных наблюдений и фо-торегистраций процесса образования горючей смеси в карбюраторном двигателе установлено, что часть капель при выходе из диффузора карбюратора оседает на стенках впускного трубопровода и образует пленку жидкого топлива. Паровоздушный поток увлекает пленку по стенкам впускного трубопровода в направлении цилиндров двигателя. Даже при полированных стенках тракта скорость перемещения пленки жидкого топлива в 50—60 раз меньше скорости паровоздушной смеси. При движении пленки с ее поверхности происходит интенсивное испарение бензина.
Наличие жидкой пленки вносит ряд существенных ослож-нений в процесс приготовления однородной смеси.
Наибольшее значение имеет неравномерность распределения смеси по цилиндрам двигателя, при котором в отдельные цилиндры может поступать горючая смесь различного качества.
Различают два вида неравномерности распределения — количественную и качественную.
Количественной неравномерностью распределения называют различие в качестве горючей смеси в отдельных цилиндрах по коэффициенту избытка воздуха. Качественная неравномерность распределения смеси характеризует различное содержание отдельных фракций бензина или присадок в горючей смеси, поступающей в разные цилиндры двигателя.
Одна из причин неравномерного распределения смеси со-стоит в следующем. Вследствие цикличности поступления горючей смеси в цилиндры двигателя перемещение потока горючей смеси по впускной системе носит пульсирующий характер.
Во время процесса впуска горючая смесь перемещается в на-правлении цилиндра, причем скорость потока смеси постоянно меняется в зависимости от разряжения в цилиндре и площади проходных сечений в зоне впускного клапана. Закрытие клапана прекращает доступ смеси в цилиндр. Но поток смеси обладает определенной инерцией, в результате чего смесь продолжает поступать в данный патрубок впускного тракта. Жидкая пленка топлива на стенках трубопровода обладает большей инерцией, чем паровоздушная смесь. Поэтому при торможении потока, вызванном закрытием впускного клапана, она продолжает свое движение по направлению к цилиндру. Это вызывает не только общее обогащение смеси в данном патрубке впускного тракта, но и перераспределение топлива по длине потока: часть смеси, расположенная непосредственно в зоне впускного клапана, оказывается наиболее обогащенной топливом. При этом, поступая в хорошо прогреваемую зону впускного клапана, жидкая пленка топлива начинает интенсивно испаряться.
В первый момент после открытия впускного клапана в ци-линдр будет поступать в основном богатая топливом паровоздушная смесь, расположенная в зоне впускного клапана. Вместе с паровоздушной смесью в цилиндр попадает и жидкая фаза топлива, скопившаяся в этой зоне. Поэтому в самом начале процесса впуска в цилиндре окажется очень богатая смесь. Затем смесь должна несколько обедниться, так как после обогащенной смеси, расположенной в зоне впускного, клапана, в цилиндр начнет поступать паровоздушная смесь, находящаяся в более отдаленных от клапана участках впускного тракта. Таким образом, рождается неравномерность распределения смеси по объему цилиндра.
Однако в случае питания из одной полости или одного от-ветвления впускного трубопровода двух и более цилиндров двигателя описанные выше явления вызывают неравномерность распределения горючей смеси по цилиндрам двигателя.
Если два цилиндра питаются из одной полости или ветви, то обогащенная смесь после паузы попадает в тот цилиндр, в котором в соответствии с установленным порядком работы цилиндров двигателя раньше начинается такт впуска.
Схема впускного тракта и распределения смеси по цилиндрам четырехцилиндрового двигателя, имеющего  по-рядок работы цилиндров 1—2— 4—3. После закрытия впускного клапана 2-го цилиндра обогащение смеси происходит в подводящем патрубке этого цилиндра и в общей части передней ветви впускного тракта. То же самое происходит и в задней ветви впускного тракта.
В результате неравномерного распределения жидкой фазы топлива в 1-й и 4-й цилиндры попадает богатая смесь, а во 2-й и 3-й — бедная.
Кроме явлений, происходящих вследствие цикличности поступления горючей смеси в цилиндры, существует ряд других причин, вызывающих неравномерное распределение смеси по отдельным ветвям и патрубкам впускного тракта. Сюда относятся главным образом конструктивные особенности карбюратора его смесительной камеры и впускного трубопровода, рассмотрение которых выходит за рамки данной работы.
Качественная неравномерность распределения горючей смеси по цилиндрам, двигателя связана в первую очередь с тем обстоятельством, что бензины являются сложной смесью различных углеводородов. Переход отдельных фракций бензина в парообразное состояние происходит в определенной последовательности. Вначале испаряются более низкокипящие углеводороды, затем высококипящие, при этом жидкая фаза обогащается тяжелыми углеводородами, кипящими при высокой температуре.
Это явление фракционирования топлива при его испаре-нии имеет место в процессах подготовки горючей смеси в карбюраторе.
Испарение легких углеводородов из капель и пленки ведет к обогащению паровоздушной смеси низкокипящими углеводо-родами, а жидкой фазы — высококипящими. В связи с этим в тех цилиндрах, куда больше поступает паровоздушной фазы, будет создаваться избыток легких фракций бензина, а в тех цилиндрах, куда попадает больше жидкой фазы, будут преобладать высококипящие, тяжелые фракции бензина. Естественно, что в случае использования бензинов с присадками испарение каждой присадки происходит одновременно с теми фракциями бензина, которые близки ей по испаряемости. Неравномерность распределения фракций бензина по цилиндрам ведет и к неравномерности распределения присадок. Это явление имеет весьма важное значение при распределении антидетонационных присадок по цилиндрам двигателей и обеспечении выноса продуктов их сгорания.
Мы рассмотрели некоторые особенности распределения смеси по цилиндрам двигателя на установившихся режимах. В последние годы внимание исследователей было привлечено к устранению качественной неравномерности, которая возникает при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля.
Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя достигается открытием дроссельной заслонки. В этот момент создаются особенно неблагоприятные условия для распыливания и испарения бензина, потому что вначале резко падает скорость воздуха и уменьшается разряжение во впускной системе. Значительная часть бензина оседает на стенках впускного трубопровода, а паровоздушная смесь значительно обогащается низкоки-пящими углеводородами, т.е. происходит фракционирование бензина. Сразу же после открытия дроссельной заслонки в цилиндры поступает паровоздушная смесь, поскольку она обладает значительно меньшей инерцией, чем жидкая пленка. Таким образом, в течение какого-то периода времени в цилиндры двигателя попадает горючая смесь, значительно обогащенная лег-колетучими низкокипящими углеводородами.
Это явление изучалось на четырех различных автомобилях при их разгоне с полностью открытой дроссельной заслонкой. Во впускной трубопровод каждого двигателя поочередно впрыскивались алкилйодиды с различной температурой кипения. Замерялось время движения йодида от момента его впрыска во впускной тракт до конца выпу-скного тракта, где была укреп-лена фильтровальная бумага, пропитанная крахмальным раствором, который под действием йода синел. Полученные результаты показали, что с увеличением температуры кипения йодида увеличивается задержка появления его продуктов сгорания в конце выпускного
тракта. Чем выше температура кипения йодида, тем большее количество его попадает в жидкую пленку, тем медленнее движется он по впускному трубопроводу и тем позже появляются продукты его разложения в конце выпускного трубопровода.
Эти эксперименты показали, что степень задержки высококи-пящих фракций во впускном трубопроводе существенно зависит от конструктивных особенностей двигателя, но общие закономерности одинаковы для всех четырех исследованных машин.
Другой интересный опыт проведен на автомобиле при ис-пытаниях на стенде с беговыми барабанами. Двигатель работал в условиях разгона с полностью открытой дроссельной заслонкой. В один из цилиндров не подавалась искра, и из него отбирали пробы смеси при достижении шести различных скоростей движения. В исходном бензине содержалось около 12% смеси м-и п-ксилолов и около 8% н-гексана. Эти соединения легко обнаруживались в пробах горючей смеси путем газожидкостной хроматографии.
При низких скоростях движения в начальный период разгона концентрация низкокипящего гексана в смеси значительно выше, чем в исходном бензине, тогда как концентрация высококипящих ксилолов в смеси меньше, чем в бензине. Эти опыты совершенно однозначно свидетельствуют о фракционировании бензина во впускном трубопроводе и обогащении смеси низкокипящими фракциями в первый период после открытия дроссельной заслонки. По мере разгона автомобиля неравномерность распределения фракций уменьшается.
Эти же эксперименты по-казали, что неравномерность распределения фракций при разгоне уменьшается по мере увеличения начальной скорости автомобиля. К снижению неравномерности ведет и усиление подогрева впускного трубопровода.
Таким образом, на переменных режимах имеет место фракционирование топлива, что особенно важно для применения тех бензинов, у которых отдельные фракции существенно отличаются по свойствам от бензина в целом.
Кроме фракционирования бензинов, исследования показали, что в силу принципиально неустранимых недостатков в устройстве дозирования даже наиболее современный карбюратор не может полностью обеспечить наивыгоднейший состав смеси при различных режимах работы двигателя. При этом отклонение от оптимального дозирования может достигать 10%.