Можливості двигуна залежать від характеристик бензину, газу або дизельного палива. Ось лише під капотом згоряє не чистий бензин, а паливно-повітряна суміш. Це відбувається усередині циліндрів. При цьому система упорскування для дизеля та бензинового аналога має суттєві відмінності.
Увага! Багато в чому потужність мотора та його стабільна робота залежать саме від кількості палива у суміші, яка впорскується всередину циліндрів.
Зміна співвідношення палива і повітря дозволяє зробити ривок і швидко набрати швидкість або заїхати на крутий підйом. За процес сублімації повітря та палива в машині відповідає безліч датчиків, вони беруть контрольні показники та посилають їх у блок управління.
Керування системою упорскування палива на наступному відео:
Що являє собою система упорскування
Система упорскування реалізує подачу паливно-повітряної суміші в циліндри. Вона складається з безлічі датчиків, та її робота регулюється блоком управління. За подачу повітря у цьому вузлі відповідає дросельна заслінка. Перед тим як розділитись на потоки, суміш накопичується в ресивері. Саме він вимірює витрати повітря.
Об'єм ресивера має бути достатнім для того, щоб у системі не було нестачі повітря. Також він допомагає згладжувати пульсацію під час запуску. Величезну роль конструкції грають форсунки. Вони встановлюються поблизу клапанів.
Датчики системи упорскування
Є цілий ряд датчиків, які забезпечують нормальну подачу паливно-повітряної суміші всередину циліндрів, до основних з них можна зарахувати:
- Датчик кисню він відповідає за вміст цього елемента у вихлопних газах. Також його називають лямбда-зондом. У розвинених системах можливе використання двох таких датчиків.
- ДПК - необхідний синхронізації системи. Відповідає за розрахунок оборотів двигуна та положення колінчастого валу.
- ДМРВ дозволяє в залежності від обраного циклу наповнювати циліндри двигуна збалансованою паливно-повітряною сумішшю.
- ДПДЗ - з його допомогою стає можливим визначити положення дроселя. Головне завдання деталі розраховувати навантаження, що припадає на двигун.
Природно, в сучасних машинах набагато більше датчиків, і далеко не всі вони пов'язані з подачею паливно-повітряної суміші. Але без цих чотирьох робота б усієї системи стала неможливою.
Загальні поняття про паливно-повітряну суміш
Рух поршнів у циліндрах відбувається завдяки мікровибуху. Внаслідок цього виробляється механічна енергія, яка згодом перетворюється на енергію руху.
Увага! Скорочено паливно-повітряна суміш називається ТВС.
Паливно-повітряна суміш може бути однорідною, так і складатися з декількох шарів. Все залежить від ступеня навантаження та заданих параметрів. У деяких випадках склад змінюється для забезпечення більшої економії палива. Природно, що потужність двигуна через це падає.
Склад паливно-повітряної суміші залежить від багатьох факторів. Одним із ключових останнім часом стає вміст окису азоту у вихлопних газах. Сучасні лямбда-зонди здатні проаналізувати структуру вихлопних газів. Це необхідно для того, щоб не завдавати шкоди навколишньому середовищу.
Увага! Усі сучасні автомобілі, що відповідають стандарту Євро-5, оснащуються лямбда-зондами.
Який буває ТВС
Збагачена та збіднена
Паливно-повітряна суміш може бути збагаченою та збідненою. Якщо ж говорити про стандарт, це 14,7 кг повітря на 1 кг палива. Цей параметр може відхилятися у будь-який бік.
Якщо включення повітря більше, це означає, що повітряно-паливна суміш збіднена. У разі коли кількість повітряних включень менша — субстанція називається збагаченою.
За створення паливно-повітряної суміші відповідає карбюратор. Проте, якщо брати до уваги останні тенденції автомобілебудування, він практично витіснений інжекторами.
Якщо брати до уваги традиційну науку автомобілебудування, то прийнято вважати, що кращу паливно-повітряну суміш здатний створити барботажний карбюратор. Субстанція є сумішшю пари і повітря. Вона дає максимальний ККД. При цьому витрати бензину знаходяться на максимально низькому рівні.
На жаль, застосування барботажного карбюратора обмежене. Все через його громіздкість. До того ж, пристрій не відрізняється безпекою експлуатації. Мало того, пропорція повітря та пального багато в чому залежить від зовнішніх умов, таких як температура.
Оптимальне використання збагаченої та збідненої ТВС
Багато автомобільних компаній вживали цілі комплекси заходів, щоб домогтися зменшеної витрати палива, і якщо подивитися еволюцію споживання, то, можна сказати, що їм багато чого вдалося добитися.
Велику роль зменшення витрати палива на даний момент відіграло точне регулювання системи упорскування. Але цей процес простим не назвеш. Найменша помилка може викликати протилежний очікуваний результат.
Увага! Занадто велика кількість повітря у суміші впливає на температуру горіння. Вона підвищується, а це, у свою чергу, призводить до прискореного зношування двигуна.
Справа в тому, що підвищена температура всередині системи негативно впливає на стінки циліндрів. Про зниження потужності двигуна тут навіть говорити не доводиться. Мало того, зі зростанням навантаження починають спостерігатись несподівані провали потужності. В результаті траєкторія руху стає смиканою. Тому піднятися на круте піднесення стає неможливо. Як тільки співвідношення досягає позначки 30 до 1 – двигун глухне.
Також варто визнати, що можливості збагаченої паливно-повітряної суміші не нескінченні. Її використання не дозволить вашій машині перетворитися на "феррарі", але вона підвищить потужнісні показники. Але це за умови, що співвідношення відповідає параметрам двигуна, встановленого в авто. А якщо ні, то в роботі мотора виникнуть перебої, і впаде потужність. Мало того, витрата палива зросте.
Увага! Як тільки, в циліндри почне надходити практично чисте паливо - двигун перестане запускатися.
Гомогена та шарувата
Однорідна паливно-повітряна суміш вважається оптимальною, коли потрібно забезпечити стабільну роботу ДВЗ. Вона підходить практично всім режимів. Головна перевага функціонування двигуна на цій речовині полягає у стабільній тепловіддачі. Це дозволяє досягти максимальної потужності. При цьому тиск і температура знаходяться у допустимих межах.
Увага! Гомогенная чи однорідна суміш позитивно позначається термінах експлуатації двигуна.
На жаль, без вад обійтися не вдалося. Незважаючи на всі видимі причини, гомогенна паливно-повітряна суміш має один суттєвий мінус. Вона дуже забруднює вихлопні гази. Подібне відбувається через мікрочастки, які не згорають усередині циліндрів.
У випадку із шаруватою паливно-повітряною сумішшю все відбувається по-іншому. Всередину циліндра подається заздалегідь збіднена речовина. Але його структура залежить від конкретного режиму роботи двигуна. Це дозволяє максимально раціонально використовувати наявні ресурси.
На жаль, шарувата паливно-повітряна суміш має вагомий недолік: системі не завжди вдається контролювати наявність повітря у загальній структурі речовини. Якщо цей параметр занадто великий, запалення не відбудеться. Також одним із побічних ефектів є нестабільне горіння. Через це падає потужність, а двигун може періодично глухнути.
При використанні шаруватої паливно-повітряної суміші величезну роль відіграють датчики та блок управління. Загальна робота цих елементів дозволяє створити оптимальну структуру речовини, яка відмінно підходить для обраного режиму роботи.
У більшості ДВС для того, щоб запустити реакцію окислення, для початку впорскується збагачена паливно-повітряна суміш. Щоб це стало можливим, у карбюраторних двигунах встановлюють ще один впускний клапан. Інжекторні двигуни для цього використовують форсунки.
Висновок
Від якості паливно-повітряної суміші залежить працездатність двигуна. Зміна вмісту палива або повітря дозволяє збільшити потужність або досягти більшої економії.
Для регулювання складу паливно-повітряної суміші в сучасних системах упорскування використовуються датчики, які відстежують десятки процесів у машині та посилають дані до блоку управління, і на їх основі відбувається регулювання.
Занадто бідна паливно-повітряна суміш є досить поширеною неполадкою, яка призводить до серйозних збоїв у роботі мотора. Помилки та порушення процесу сумішоутворення можуть виникати на двигунах або на силових агрегатах з додатково встановленим .
Бідна та багата суміш палива є відхиленням від норми, внаслідок чого двигун може почати перевитратити пальне, погано заводиться, втрачає потужність на різних режимах, димить, перегрівається.
Наприклад, якщо в циліндри постійно подається бідна суміш, наслідки можуть бути досить серйозними. У ряді випадків відзначено появу білого нальоту на свічках запалювання і бідна суміш стає причиною виникнення локальних перегрівів і оплавлення поршнів.
У цій статті ми розглянемо, що таке бідна суміш у карбюраторі та як усунути бідну суміш. Також ми відповімо на питання, що таке бідна суміш на інжекторі, причини збіднення робочої суміші під час роботи мотора на газі, а також як самому виявити проблему та виконати ремонт.
Збіднення паливно-повітряної суміші: причини та ознаки бідної суміші
На початку необхідно чітко зрозуміти, що означає бідна суміш. Слід нагадати про те, що в камері згоряння паливний заряд не тільки складається з пального, але й передбачає частину повітря. Ці компоненти поєднується в певних пропорціях стосовно різних режимів роботи.
Якщо не сильно вдаватися в подробиці, оптимальним прийнято вважати співвідношення 1 кг бензину на 15 кг повітря, що надійшло. Така суміш називається стехіометричною, тобто має співвідношення 1:14.7. Дане співвідношення дозволяє двигуну розвинути достатню потужність, при цьому зберігається прийнятна витрата палива.
Якщо кількість повітря знизити, наприклад, до 13 кг, тоді у складі суміші закономірно збільшиться частка бензину. Двигун почне видавати ще більше потужності, при цьому економічність погіршується, тобто збільшується витрата. Ще більше скорочення кількості повітря призведе до того, що суміш стане надто багатою.
Зрештою, таке збагачення означатиме, що заряд втрачає здатність до займання, циліндри не працюють. При співвідношенні 1:5 перезбагачена суміш у циліндрах більше не спалахує від іскри.
Цей процес може протікати і у зворотному порядку, тобто відбувається збільшення частки повітря у складі суміші. І тут йдеться про збіднення заряду. На бідній суміші витрата палива менша, при цьому також помітно знижується потужність двигуна.
Співвідношення частини бензину та повітря 1:21 є тим значенням, коли сильно збіднена суміш, за аналогією з перезбагаченою, перестає спалахувати. З урахуванням цієї інформації зрозуміло, що з різних режимів роботи ДВС склад суміші доводиться змінювати.
Це дозволяє якнайкраще збалансувати потужність мотора і витрату пального. Наприклад, при мінімальних навантаженнях на двигун немає сенсу постійно подавати в циліндри стехіометричну або багату «потужну» суміш.
Якщо ж навантаження зростають, тоді про економію палива шляхом збіднення не йдеться, тому що в навантажених режимах від агрегату потрібна нормальна або навіть максимальна віддача.
Отже, повернемось до нашої проблеми. Як вже було сказано, надто бідна суміш на газу або бензині може проявитися як на карбюраторному, так і на інжекторному двигуні. Цілком очевидно, що головними причинами такого збіднення є:
- недостатня подача палива;
- надходження надлишкового повітря;
Основними ознаками збіднення суміші можна вважати те, що двигун погано заводиться і нестійко працює на ХХ, двигун відразу ж глухне після спроб почати рух, під час їзди водій сильно натискає на педаль газу, але автомобіль не прискорюється, силовий агрегат «не тягне» під навантаженням , смикається, і т.д.
Зазначимо, що симптоми бідної суміші можуть нагадувати окремі негаразди системи запалення, збої УОЗ. На карбюраторних двигунах двигун «чхає» в карбюратор у разі роботи на бідній суміші. На інжекторі можливі бавовни у впускному трубопроводі. При цьому якщо елементи та налаштування системи запалення знаходяться в повному порядку ( , і т.д.), тоді потрібно переходити до діагностики та .
Додамо, що у ряді випадків можна викрутити свічки запалювання з двигуна, після чого первинна діагностика далі проводиться за кольором нагару на свічках. Коричневий світлий нагар вкаже на те, що явних проблем зі сумішоутворення немає, тобто суміш згоряє в двигуні нормально.
Чорний нагар є ознакою надмірного збагачення суміші. Сірий світлий або білястий нагар говорить про те, що двигун працює на збідненій суміші, перегрівається і т.д. Також відзначимо, що нагар та його колір можна вважати точною ознакою лише в тому випадку, коли двигун повністю справний, запалення налаштоване та працює нормально, а також немає проблем зі свічками.
Бідна суміш на холостому ходу та під навантаженням: карбюратор, інжектор
Для визначення можливих причин бідної суміші почнемо з простішого карбюраторного ДВЗ. На таких моторах найчастіше неполадка локалізується у системі живлення. У списку частих несправностей зазначено:
- карбюратор готує суміш, яка за складом не відповідає режиму роботи двигуна;
- відбувається недостатня подача палива з паливного бака, в камері поплавця карбюратора низький рівень пального;
- паливо не доходить до карбюратора в повному обсязі, тобто виникав витік;
Виходить, до збіднення займистої суміші може призвести неправильна . Наприклад, якщо виставлений низький рівень палива в камері поплавця. Також не слід виключати ймовірність засмічення паливних жиклерів, окремі порушення під час їхнього регулювання тощо.
Запірна голка в камері поплавця карбюратора залягає в закритому положенні. Паралельно необхідно перевірити паливопроводи та паливні фільтри, герметичність бензобака, роботу повітряного клапана у кришці бака, паливний насос.
Що стосується подачі повітря, найчастіше відзначений сторонній підсмоктування в тих місцях, де реалізовано з'єднання карбюратора з впускним трубопроводом, а також в області з'єднання впускного колектора з ДВЗ і т.д. Зайве повітря може підсмоктувати в результаті послаблення кріплень, руйнування прокладок ущільнювачів, розтріскування конструктивних елементів та інших дефектів.
Збіднення суміші на інжекторі: «чек», бідна суміш
Інжекторна система живлення є більш складною в порівнянні з карбюратором, оскільки включає велику кількість електронних датчиків. Вихід з ладу окремих пристроїв або збіднення суміші з інших причин призводить до того, що на панелі приладів у ряді випадків спалахує «чек».
Наприклад, повітря може підсмоктувати там, де встановлено датчик холостого ходу. Однією з найпростіших причин може бути розтріскане або пошкоджене кільце-прокладка з гуми, яке ущільнює та герметизує з'єднання.
У списку найчастіших несправностей фахівці виділяють:
- забруднення інжекторних форсунок;
- підсмоктування повітря на впуску;
- кисневий датчик (лямбда-зонд);
- датчик масової витрати повітря ();
До постійних збоїв у роботі ДВЗ через сумішоутворення зазвичай призводить забруднений датчик витрати повітря. Цей датчик просто втрачає здатність правильно розраховувати кількість витрачається повітря. Також слід відзначити можливий витік вакууму.
Ще однією причиною може стати клапан EGR. Зазначений в процесі експлуатації сильно забруднюється і перестає щільно закриватися, в результаті чого зайве повітря підсмоктує у впуск через відкритий клапан. До підвищеної витрати повітря через клапан EGR може призвести також вихід з ладу датчика різниці тисків в системі рециркуляції.
Що стосується системи живлення, до збіднення суміші наводить:
- зниження продуктивності паливного насосу;
- забрудненість паливних фільтрів та магістралей паливоподачі;
- зниження продуктивності та забруднення інжекторних форсунок;
- витоку через регулятор тиску палива в паливній рампі;
У системі випуску окрему увагу слід приділити лямбда-зонду і каталізатору. Досить часто саме лямбда показує бідну суміш, при скануванні фіксується помилка «бідна суміш каталізатор», діагностика визначає неправильно працюючий датчик кисню, бідна суміш утворюється через збої в роботі кисневого датчика і каталітичного нейтралізатора, що вийшов з ладу/прогорілого.
Перевірка та усунення причин
Загальна діагностика починається із датчиків ЕСУД. Як правило, помилка P0171 виникає внаслідок збоїв у роботі датчика MAF (датчик витрати повітря). Справа в тому, що вказаний датчик перестає своєчасно реагувати на зміни, що стосуються витрати повітря. Причиною зазвичай є накопичення забруднень.
Забруднення датчика МАФ можуть виникати через попадання паливних парів, які проникають через впуск і дросельний вузол у ті моменти, коли двигун не працює. В результаті на датчику, а також його проводці утворюється шар парафінів, що змушує датчик відправляти на невірний сигнал про нестачу повітря для приготування суміші.
У цьому випадку блок керування автоматично зменшує подачу палива для того, щоб кількість повітря збільшилася. Результатом стає збіднення суміші на різних режимах роботи силової установки. Після цього виникає помилка P0171, паралельно можна знайти помилку P0100 або P0102. Такі коди зазвичай вказують на проблеми та збої у роботі датчика ДМРВ.
Для усунення причин датчик необхідно зняти, після чого проводиться його очищення. Як очищувач можна використовувати засіб для чищення карбюраторів. Очищати пристрій потрібно обережно, щоб не пошкодити чутливий елемент. Якщо очищення не допомагає, датчик потрібно замінити.
У тому випадку, якщо ДМРВ знаходиться в робочому стані, тоді подальша перевірка полягає в тому, щоб визначити можливу розгерметизацію та підсмоктування повітря. Дефекти можуть виникнути в області вхідного трубопроводу, у зоні корпусу дросельної заслінки.
- Необхідно окремо перевірити всі з'єднання вакуумних шлангів, місце кріплення колектора впускного, прокладку корпусу дроселя, прокладання впускного колектора і т.д.
- Також не допускається розтріскування або інші пошкодження патрубків системи вентиляції картера, шлангів системи уловлювання парів пального, заглушок на колекторі впускного.
- Випускна система має бути повністю герметичною (без прогарів гофри тощо), оскільки дефекти біля місця встановлення кисневого датчика також призведуть до збоїв сумішоутворення.
Що стосується датчика різниці тиску в системі EGR, за його наявності цей датчик може стати причиною появи помилки P0171 у разі виходу з ладу або збоїв. Вказаний датчик стоїть на двигуні, приєднаний до основної трубки для подачі відпрацьованих газів ЄДР за допомогою двох окремих патрубків. Датчик керує клапаном системи рециркуляції вихлопу.
Забруднення датчика різниці тисків впливають на його чутливість, у результаті датчик сигналізує про те, що в систему надходить недостатньо відпрацьованих газів, тим самим змушуючи клапан EGR відкриватися на довгий час. Таке відкриття призводить до того, що повітря у суміші стає більше, відбувається збіднення.
Тепер давайте перейдемо до перевірки паливної системи, так як зменшення обсягу палива, що подається в ряді випадків не дозволяє збагатити суміш, залишаючи її збідненою. Діагностика паливоподачі передбачає такі кроки:
- Насамперед, слід переконатися в тому, що паливні фільтри дозволяють паливу надходити в належному обсязі.
- Потім потрібно заміряти тиск пального в паливній рампі, а також переконатися в працездатності регулятора тиску.
- Паралельно може знадобитися перевірка бензонасоса та його продуктивності.
- Ще однією операцією буде за такої потреби.
Наявність професійного автосканера або компактного пристрою, що підключається до , дозволяє оцінити ряд параметрів без розбирання двигуна та зняття обладнання. Якщо помилка P0171 з'являється з деякою періодичністю, тоді причиною може бути ненадійне з'єднання або пошкодження електричних контактів. В цьому випадку перевіряється проводка датчиків, джгути проводів на контролер, маса.
Несправності ГБО: помилка «бідна суміш» на газі
Слід розуміти, що ГБО є окремою системою харчування. З цієї причини для перевірки бідної суміші при їзді на газ тільки деякі операції будуть такими ж, як і у разі визначення причини збіднення на звичайному карбюраторному або інжекторному моторі.
На початковому етапі слід перевірити, як поводиться автомобіль на бензині. У ряді випадків буває так, що при перемиканні на бензин машина працює нормально, жодних помилок не виникає. Однак після переходу на газ починаються перепустки займання, горить чек тощо.
Якщо ніде не виявлено підсмоктування повітря, з електронними датчиками теж повний порядок, тоді особливу увагу слід приділити наступним моментам:
- правильний монтаж та налаштування ГБО;
- чистота фільтрів ГБО, каналів для подачі газу;
- стан та налаштування газового редуктора;
З огляду на те, що поколінь ГБО багато, на таких системах зустрічаються різні несправності. Отже, в окремих випадках потрібно діагностувати ті чи інші встановлені елементи.
Наприклад, першим поколінням газових установок (ГБО-I, ГБО-II) була властива така проблема, коли продуктивності (потужності) встановленого редуктора могло виявитися просто недостатньо, внаслідок чого при роботі на навантажених режимах газу не вистачає, суміш збіднюється, двигун не тягне , З'являються помилки і т.д.
Також частою причиною збіднення суміші можуть бути й самі газові форсунки, причому незалежно від покоління ГБО. Достатньо уявити ситуацію, коли електронний блок відкриває всі форсунки на однаковий час, але одна з них закривається раніше. В результаті суміш збіднюватиметься тільки в одному з циліндрів.
Підведемо підсумки
Як видно, існує досить багато причин, які призводять до порушень сумішоутворення у бік надмірної кількості повітря у складі паливно-повітряної суміші, тобто виникає збіднення.
Зазначимо, що на інжекторних ДВС втручання в штатну прошивку ЕБУ в рамках видалення каталізатора або в процесі установки ГБО можуть призвести до подальшого порушення сумішоутворення та бідної суміші.
Такі маніпуляції з котроллером найчастіше зводяться до програмного відключення певних датчиків, зміни кута відкриття дросельної заслінки, корекції та зсуву, внесення певних змін до паливних карт і т.д.
Багато водіїв намагаються за допомогою чіп-тюнінгу заощаджувати паливо, обираючи з модифікованих прошивок ЕБУ так звані версії «економ». При цьому зменшення витрат у багатьох випадках досягається завдяки збідненню суміші на різних режимах роботи двигуна.
Слід пам'ятати, що неякісна стороння прошивка може спричинити серйозні порушення під час роботи ДВЗ, причому на початковому етапі водій практично не помічає зовнішніх ознак. На панелі приладів не спалахує «чек», у звичайних режимах агрегат працює стійко і т.п.
Однак проблема бідної суміші може проявитися тоді, коли навантаження на мотор збільшуються вище за середнє. У такій ситуації правильним рішенням буде негайне проведення комп'ютерної діагностики автомобіля. Якщо відомо, що прошивка ЕБУ змінювалася, тоді про це слід обов'язково повідомити спеціалістів.
У цій статті розповімо, що таке бідна чи багата суміш бензину та повітря. Які пропорції є оптимальними для роботи двигуна. Дрібнодисперсна суміш атмосферного повітря та рідкого палива з невеликим включенням пароподібної фази називається паливно-повітряною сумішшю або ТВС. Саме вона, згоряючи в циліндрах двигуна, надає поступального руху поршням і забезпечує рух автомобіля. Залежно від своєї структури, ТВС може бути гомогенною (однорідною за своїм складом), або володіти шаруватою структурою. Залежно від виду навантаження, закладених параметрів економії палива, та необхідного складу вихлопних газів (змісту шкідливих речовин та оксидів азоту), система упорскування палива самостійно вибирає найбільш оптимальну структуру паливно-повітряної суміші.
СУМІСНІСТЬ У ДВИГУНАХ
У двигунах внутрішнього згоряння горюча суміш необхідного складу готується з палива та повітря у спеціальному пристрої - карбюраторі, а потім подається у потрібній кількості безпосередньо в циліндри двигуна.Суміш, у якій на 1 кг бензину припадає 15 кг повітря (зі стандартним вмістом кисню), прийнято називати нормальною. Якщо бути точним, суміш у співвідношенні бензину та повітря у співвідношенні 1:14,7 називають стехіометричною. Якщо на ній працює двигун, його потужність досить висока за непоганої економічності.
Зменшимо надходження повітря до 12,5 – 13 кг. Суміш збагатиться (бензином) – стане потужнісний, Тому що, згоряючи в циліндрах найбільш швидко, створює максимальний тиск на поршні, а значить високу потужність. Щоправда, економічність погіршується на 15–20%. Якщо при згоранні на 1 кг бензину витрачається від 13 до 15 кг повітря, суміш називають збагаченоюякщо менше 13 кг повітря - багатою. Подальше збагачення 5-6 кг повітря на 1 кг палива призводить до того, що здатність суміші до займання погіршується настільки, що двигун може зупинитися. Якщо співвідношення бензину та повітря стане 1:5, то суміш не запалюється. Якщо прагнути економічності, повітря до суміші слід трохи додати - до 15-17 кг на 1 кг бензину. Таку суміш називають збідненою. Витрата бензину стає мінімальною, правда втрата потужності до 8-10% порівняно з "потужною". Якщо повітря понад 17 кг – суміш такого складу називають бідний. Суміш при співвідношенні бензину та повітря 1:21 і більше не займається. Не можна збідняти суміш безмежно: коли повітря більше 20 кг на 1 кг бензину, спалах від іскри стане ненадійним і може припинитися. Поки він працює на бідній суміші, нема чого чекати достатньої потужності і, як не дивно, економічності. Адже тягові характеристики машини погіршуються настільки, що водій змушений її "підхльостувати", переходячи на знижену передачу там, де легко їхав вищою.
На дуже багатою суміші, потужність двигуна значно знижується, а витрата бензину підвищується. Значить, багата або, гірше, перезбагачена суміш – це надлишок бензину чи нестача повітря.
ДЛЯ ЧОГО ЗБІДНЯЮТЬ СУМІШ?
Суміш збіднювати потрібно у будь-якому випадку – це економічність та токсичність при однаковій потужності. Паливоповітряна суміш спалахує від іскри в деякому діапазоні концентрацій. Спрямованим рухом повітря (залежить від форми колектора, клапанних каналів, камери згоряння поршня) в циліндрі і факелом палива, що впорскується, можна досягти локальної "багатої" суміші в районі свічки запалювання на всіх режимах роботи, що дозволить їй надійно спалахувати. При цьому сумарно суміш у циліндрі буде "бідною". На деяких режимах (х.х., низьке навантаження) немає потреби у великій дозі палива. Відповідно, немає потреби і у великій кількості повітря. Для таких режимів можуть зменшити кількість повітря, наприклад, не відкриваючи один з двох впускних клапанів або сильно спотворюючи фази відкриття/закриття, створюючи додатковий опір на випуску. На режимах великих навантажень відкривається все, що можна і паливо, що врискується, закружлюється повітрям в циліндрі таким чином, що суміш у свічки буде локально багатою і, головне, буде забезпечено "плавне" послідовне займання і згоряння порцій палива в цьому вихорі "цліндрових пристрастей". Тобто суміш гранично збіднюється, але лише вихори повітря допомагають її нормально спалювати.Історична довідка.Барботажний карбюратор - єдиний у своєму роді вузол, що дозволяв приготувати ідеальну паливно-повітряну суміш. Така ТВС була сумішшю парів і атмосферного повітря і дозволяла досягти максимального ККД двигуна при мінімальній витраті рідкого пального. На жаль, конструкція барботажного карбюратора була громіздкою та небезпечною у використанні, а відношення кількості повітря та парів палива сильно залежало від температури навколишнього середовища.
Історична довідка.Після ухвалення склепіння норм і законів, відомого як EURO 3 та регламентуючого вміст шкідливих для екології речовин у вихлопних газах автомобілів, виробники ДВС перейшли на багатоточкову інжекторну систему упорскування палива. Кожна форсунка обслуговує «свій» циліндр, а електронна система дозування підбирає необхідний склад суміші, який хоч незначно, але відрізняється від циліндра до циліндра. На практиці таке ускладнення призводить до зниження надійності та ускладнення ремонту у разі поломки.
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ НА САЙТІІдеальним циклом двигуна називається круговий замкнутий оборотний цикл, що є сукупністю послідовних процесів, що здійснюються ідеальним газом в циліндрі ідеальної машини. При ідеальному циклі допускаються такі відступи: 1)... У зимовий час водія чатує на безліч проблем. Насамперед вони пов'язані з поганим запуском двигуна автомобіля. Для того щоб вирішити це завдання, фахівці радять встановлювати спеціальні передпускові підігрівачі. Зазначені уст... |
Сучасна система управління двигуном стежить за тим, щоб у його циліндрах згоряла екологічно чиста паливоповітряна суміш. Але деякі автомобілісти, змінюючи прошивки, в тому числі, що впливають на склад суміші, хочуть досягти ще більшої потужності або меншої витрати палива.
Закони фізики є єдиними для будь-якої техніки. Але те, що у поршневому двигуні приховано від наших очей, у реактивному часом видно зовні. Особливо яскраво – на літакових газотурбінних двигунах. У добре налаштованого двигуна АЛ-31 полум'я форсажу не жовтувате, як на двигунах багатьох інших фірм, а прозоро-синє, що говорить про високу чистоту згоряння, меншу витрату палива. Ось тільки досягти такого результату, не погіршуючи стійкості роботи двигуна, далеко не просто.
Ось так горить паливо і у першокласному автомобільному двигуні. Сучасний автомобільний двигун, отримавши подібну «ідеологію», ґрунтовно порозумнішав. Позбавляючи людини турбот, машина сама себе діагностує, повідомляє про «болячки», підказує, коли їхати до майстрів.
У Росії будь-яку пальну речовину – бензин, гас, солярку, спирт, газ – народ називає паливом, хоча ніщо не може горіти без окислювача. Найчастіше це кисень повітря. Що ж і як палає в циліндрах широко поширених бензинових двигунів?
Розпорошене форсунками пальне випаровується у каналах перед впускними клапанами. У циліндрах згоряє газоподібна робоча суміш пального і повітря. Вона « гомогенна»(одного складу по всьому обсягу), – таку електронну систему управління двигуном (ЕСУД) простіше контролювати. Але якщо в когось ще працює карбюраторний автомобіль, то багато справедливо і для нього, - різниця лише в способах регулювання режимів роботи.
Зокрема, для надійного займання важливо, як співвідносяться до робочої суміші маси повітря та пального. Суміш із 14,7 г повітря та 1 г бензину називають стехіометричної. Повітря рівно стільки, скільки потрібно для згоряння бензину. Відхилення від цього ідеалу для зручності оцінюють так званим коефіцієнтом надлишку повітря λ. У прикладі. Якщо λ більше одиниці, суміш називають бідною, менше – багатою. При λ = 1 можлива повноцінна окислювальна реакція, що не залишає невикористаних компонентів. У відпрацьованих газах (до першого датчика кисню в системі випуску) два основні продукти згоряння – вуглекислий газ СО2 (13,7 % за обсягом) та водяна пара H2O (13,1 %). Азот повітря не горючий – цей баласт займає 71,5%. Щоправда, у реальному двигуні в повному обсязі так гладко, як у теорії. Навіть при спалюванні стехіометричної суміші у відпрацьованих газах присутні СО (до 0,7%) та СН (до 0,2%). А на режимах із високими температурами можуть з'явитися й токсичні оксиди азоту NOx – близько 0,1 %.
З цими дозами отрут трикомпонентний каталітичний нейтралізатор справляється майже повністю, це його штатний режим роботи. Перші два він доокислить (допалить), а оксиди NOx відновить до нешкідливого азоту N 2 .
Карбюратор і при грамотному регулюванні не може гарантувати стехіометрії навіть на основних режимах роботи, не кажучи вже про перехідні. Звідси екологічні проблеми. Це основна причина того, що про карбюратори (при всій їх простоті та привабливості для когось) автомобільний світ поступово забуває.
Але зменшимо трохи повітря... При λ = 0,8...0,9 виходить суміш для режимів високої потужності, бо швидкість її згоряння найвища. Але деяка частина «заряду» в циліндрі не встигає прореагувати, частки ЗІ та СН, як і витрата палива, дещо вищі, ніж при стехіометрії.
Ще менше повітря? Занадто багата суміш горить неефективно. Витрата палива велика, потужність знижена, у відпрацьованих газах багато токсичних продуктів – СО, СН та С. Перший з них – окис вуглецю, «чадний газ без кольору та запаху». Через дефіцит кисню він «недоокислився» до СО 2 . Другий – «вуглеводні», пари пального, які не встигли спалахнути і викинуті в трубу. Третій – частинки вуглецю (чорна кіптява), що з'явилися в ході реакцій, яким теж не вистачило повітря, щоб догоріти.
Кіптява порушує роботу свічок – вугільні «містки» переривають іскроутворення – і в нейтралізаторі допалюється занадто багато палива, він перегрівається, а при температурах понад 1000 о С йому приходить кінець. Тому система самодіагностики, виявивши, що в якомусь циліндрі занадто багато перепусток займання, відключає його форсунку - і сигналізує: "перевір двигун!"
Ну а якщо окислювача так мало, що суміш неможливо запалити, її називають перезбагаченою. Саме тому щільні бензинові пари в баку не вибухають навіть при несправному електричному покажчику рівня палива, що сильно іскрів.
Почнемо збіднювати суміш, додаючи до стехіометричного повітря. Суміш із λ = 1,05...1,1 забезпечує найкращу економічність, але з відчутним недобором потужності. Така суміш горить повільніше, а зайве повітря рівносильне баласту, який відносить у трубу частину корисної теплоти. При сильному збіднінні суміші (в основному, у двигунів з безпосереднім упорскуванням палива в циліндри) починають так швидко зростати викиди NOx, що звичайний нейтралізатор з ними не справляється. Це сильно ускладнює систему очищення газів, що відпрацювали. Але для двигунів, що працюють переважно при стехіометрії (тобто звичайних інжекторних), ця тема не актуальна. Нарешті, суміш, в якій так багато повітря, що вона не спалахує, називають переобідненої. Так, якщо при різкому відкритті дроселя мотор «провалює», значить упорскування палива не встигає за надходженням повітря. Добре відома причина - засмічення паливного фільтра на вході в бензонасос!
Отже, сьогодні для найпоширеніших інжекторних двигунів оптимальною вважається стехіометрична суміш. Таке їхнє основне налаштування, прописане в так званих «заводських прошивках». Економічність та потужність двигуна – на прийнятному рівні, шкоди для екології мінімум. Ну а знати чи не знати, як працює система, ваша особиста справа. Мало хто уявляє собі пристрій сучасного комп'ютера, а користуються ж! Важливо вчасно помічати неполадки, а усунути їх повинен сервіс.
Для простоти зміцнення знань можна звернутися до прикладів, наприклад, до газової плити або сільської пічки. Якщо при працюючому двигуні зменшити подачу повітря, закривши дросель, то ЕСУД синхронно зменшить подачу палива. А кухонна піч почне виділяти чадний газ СО.
Про те, що чадного газу виділялося багато, кажуть чорні, обвуглені голівки. Чому вугілля не згоріло? – Не вистачило кисню. Значить, оксиду вуглецю СО було чимало... Якби в печі полум'я, як у ковальському горні, – біле, реве – залишився б у ній тільки світлий (мінеральний, не горючий) попіл.
Ну а з вистудженою грубкою поводження інше. З поверхні холодних дров леткі вуглеводні випаровуються слабо. А ланцюгова реакція горіння стійка і взагалі можлива лише за умови, що температура в осередку швидко досягне градусів 800. Тому починати розпалювання треба з дрібного палива, але у великій кількості, щоб поверхня горіння була якомога більшою. Це сухе хмиз, стружки, тріски, береста, газети. В наявності чимало спільного з двигуном.
Нагадаємо, при пуску зовсім холодного бензин слабо випаровується - і отримати потрібний склад суміші, не вдаючись до якихось додаткових заходів, важко. Тому контролер накаже форсункам настільки збільшити подачу бензину, щоб суміш у циліндрах змогла спалахнути. А в міру прогрівання двигуна витрата палива, відповідно до «прошивки мозку», за певним законом знижується.
Але грубка – це приклад «дикого», неорганізованого, горіння. Набагато показніше експериментувати з газовим пальником. Бідолашну газо-повітряну суміш іноді і не запалиш: бавовна - а вогню немає! Якщо ж спалахне, то шумно, нестійко, часом навіть відриваючись від пальника.
На знімках – досліди з портативним пальником. При мінімальному припливі повітря багата суміш від п'єзо-іскорки навіть не спалахує. Від сірника – неохоче. Полум'я жовте, мляве – одразу закоптило наш сталевий стрижень. Потім додали повітря і отримали суміш, яка відмінно загоряється від іскри. Полум'я блакитне, рівне, гаряче, кіптяви немає, стрижень нагрівся до червона. Ось це регулювання – найкраще.
Будь-який двигун, що спалює паливо, недарма називають тепловим – у ньому є та ж «пічка», тільки з краще організованою роботою. І завдання, за великим рахунком, те саме: максимум ефективності при мінімумі шкоди. Залишається нагадати (див. графік): неможливо при тому самому складі суміші одночасно досягти максимуму потужності і мінімуму витрати палива. Тому оптимальною для найпоширеніших інжекторних двигунів вважається стехіометрична суміш. З нею і потужність достатня, і економічність прийнятна, і шкода природі – мінімальна.
Підписи до фото:
1. Так горить багата газово-повітряна суміш. Полум'я пальника жовте і, в порівнянні з правильним регулюванням, - «прохолодне». Піддослідний стрижень закопчений.
2. Спалюємо газово-повітряну суміш оптимального складу. Полум'я блакитне, стрижень нагрітий до червона. А позаду нього полум'я вже не блакитне – воно підсвічене частинками окалини тощо, що відриваються від металу.