Накачка горючей смеси в цилиндр авто

Barik-CZ › Блог › Возможные проблемы с топливом. Часть 1

В этом посте я бы хотел описать основные проблемы с топливом, их причины и симптоматику. Диагностическое оборудование – наверное, это хорошо, но очень часто оно не помогает, а проблему надо решать. Я при работе использую мультиметр, осциллограф и самый обыкновенный ОБД сканер (для андроида).

Воздушно топливная смесь – я уже описывал много раз что это, какая должна быть и т.д. Смесь бывает богатая (много топлива), оптимальная и бедная (мало топлива)

Для определения смеси используют лямбда метр (измеряет количество кислорода в выхлопных газах, поэтому его часто еще называют датчик кислорода) или газоанализатор (измеряет количество СО). Как видно из выше приведенного графика при работе (диагностика, настройка) бензинового мотора (работает на обогащенной смеси) целесообразно пользоваться газоанализатором, а с дизельными моторами – датчик кислорода.

Но часто бывает, что лямбда метр показывает ложные значения, которые заводят мастера в тупик. Многие спортивные и модифицированные машины имеют установленный этот прибор, также встречал людей которые пользуются снятием логов с сток ЭБУ с помощью различных программ. Это выглядит забавно, когда кто то, на гоночном треке или в сервисе, у кого есть лямбда метр в машине, пытаются решить проблему с топливом, но при этом у двигателя присутствуют пропуски зажигания.

Потому что лямбдаметр показывает бедную смесь, люди начинают менять форсунки, топливный регулятор, бензонасос, фильтр, проверять всю топливную систему и т.д. Все, что надо было сделать, так это поменять свечи зажигания. Если у двигателя присутствует даже не явно выраженные пропуски зажигания вы не можете использовать показания датчика кислорода или газоанализатора, как индикатор АФР (топливо воздушной смеси)

Или другой вариант ложных показаний — Негерметичность выхлопной системы. Представим себе, что имеет место неплотное соединение или трещина. Что при этом происходит? Через неплотность подсасывается атмосферный воздух и, смешиваясь с отработавшими газами, изменяет их состав. У начинающих может возникнуть вопрос — почему воздух подсасывается, вроде бы должно быть наоборот. Дело в том, что перемещение газов в выхлопном тракте носит волновой характер, и зоны давления чередуются с зонами разрежения. Именно в зону разрежения и подсасывается воздух. А теперь вспомним состав атмосферы. Даже если подсос незначителен, то содержание О2 в ОГ увеличится очень сильно! Ведь в воздухе его почти 21%, а в ОГ около 1%. В то же время СО2 в воздухе мало, и количество этого газа в составе ОГ изменится не так значительно. То же можно сказать и про СО и СН. Итак, необходимо различать бедную смесь и подсос воздуха в выпускной тракт. Во втором случае имеет место неестественно высокие значения О2и лямбда.

Вариант с не герметичной выпускной системой (до датчика кислорода) очень опасен, это может привести к уничтожению двигателя. Давайте рассмотрим такой вариант. Зима, холодный старт это очень вредный момент для двигателя. Что бы мотор завести и прогреть ЭБУ подает очень богатую смесь. В момент старта датчик кислорода еще не работает, через несколько секунд (где то 30) ЭБУ начинает поддерживать смесь согласно данным полученным с датчика кислорода. Из-за подсоса кислорода, данные будут не верные, ЭБУ начнет еще больше (в реальности) богатить смесь. Все это приведет к тому, что масленая пленка смывается, и появляются задиры в цилиндрах.

Особенно такое часто случается на машинах в стоке у которых установлен Широкополосный датчик кислорода (типа Bosch) или как на Японских машинах Air Fuel сенсор (типа Denso, не путайте с датчиком кислорода)

Не переживайте, все не так и сложно, надо просто научится думать, а не смотреть на показания приборов или результаты диагностики. Я постараюсь вас научить.

Слишком много топлива (богатая смесь)

Симптомы: повышенный расход топлива, потеря мощности, неровная работа двигателя или пропуски зажигания.

Причины: высокое давление в топливной системе, недостаточно сжатого воздуха, плохой сигнал с датчика, на основании которого ЭБУ вычисляет загрузку мотора или поступление лишнего топлива, утечка давления поступающего воздуха на двигателях с компрессором (турбо компрессором)

Высокое давление в топливной системе обычно происходит из-за возникшего ограничения или сужение в обратке топливной системы или поломке топливного регулятора.

Недостаточно сжатого воздуха – зависит от вида загрузочного датчика (датчик расхода воздуха, датчик давления), но часто причина в блокировке отработанных газов в системе выпуска (как вариант – забитый катализатор). Двигатель работает на богатой смеси т.к. он просто не в состоянии из-за “запора” впустить, сжать необходимое количество воздуха в камеру сгорания.

Плохой сигнал с датчика загрузки, датчика температуры или (очень часто плохой минус, земля). Датчик загрузки – обычно это Датчик расхода воздуха ДРВ или датчик давления МАП сенсор, на основании его ЭБУ вычисляет количество поступающего воздуха и согласно этим показаниям подает необходимое количество топлива. При не корректной его работе смесь будет соответственно также некорректна

. Плохой сигнал с датчика температуры (воздуха или охлаждающей жидкости). Основываясь на эти показания ЭБУ делает коррекции смеси, вычисляет массу воздуха (масса зависит от температуры воздуха). Плохой сигнал – плохая, не верная коррекция, компенсация.

Не спешите сразу менять датчики, очень часто проблема в минусе (земля). Плохая основная земля, на двигатель, на ЭБУ или на конкретный датчик. Как проверить сигнал/сигналы на сенсорах, сами датчики будет описано в следующем посте.

Поступление лишнего, экстра топлива – наиболее частым источником поступления экстра топлива является поддон картера. Холодный старт, двигатель плохо заводится, топливо в большом количестве попадает через поршневую систему в масло. При прогреве масла, бензин начинает испарятся и эти пары попадают в камеру сгорания. Проверить это просто, откройте масленую крышку и ПОНЮХАЙТЕ пахнет ли бензином, проверте уровень масла, он может быть выше нормы. Если это так, не спешите сразу менять масло, бензин быстро испарится (15-20 минут езды)

Также экстра источником топлива может быть поврежденная резиновая прокладке на топливном регуляторе. Бензин через вакуумную трубку регулятора попадает в впускной коллектор и потом в камеру сгорания. Симптомы – неровный холостой ход, пропуски зажигания (обычно в одном цилиндре). Проверятся очень просто, снимите трубку со стороны впускного коллектора и по старинке, сделайте тоже самое, когда вы пытаетесь слить шлангом бензин из бака машины. Если у вас будет полный рот бензина, значит проблема в этом

. Да так, компьютер часто вам не поможет, а может даже указать не верный путь.

Утечка давления, поступающего воздуха на двигателях с компрессором (турбо компрессором) приводит к тому, что загрузочный датчик измерят количество воздуха, которое не поступает в двигатель, и как следствие смесь богатая.

Всем удачи и до встречи.
С уважением Barik

Рабочая (горючая) смесь

Эта статья относится только к бензиновым двигателям. Процесс и особенности смесеобразования в дизельных двигателях описаны на соответствующей странице в этом разделе.

Состав горючей смеси

Горючая смесь состоит из паров топлива и воздуха.

Рабочий процесс в цилиндрах бензинового двигателя протекает очень быстро, каждый такт в двигателе, работающим с числом оборотов коленчатого вала 2000 об/мин, совершается за 0,015 сек.

Горение жидкого топлива происходит относительно медленно, а необходимо, чтобы сгорание топлива в цилиндре происходило за более короткое время, чем совершается какой-либо такт. Повысить скорость сгорания до 25-30 м/сек можно лишь при том условии, если жидкое топливо будет размельчено на мельчайшие капельки, а затем испарено. Образование мельчайших капелек достигается распыливанием и испарением топлива, а быстрое сгорание происходит благодаря тщательному перемешиванию этих паров с необходимым количеством воздуха.

Для полного сгорания топлива необходимо строго определенное количество кислорода, находящегося в воздухе. Если воздуха будет недостаточно, то все топливо сгореть не сможет, при избытке воздуха топливо сгорает все, но еще остается неиспользованная часть кислорода в воздухе.

Установлено, что для сгорания 1 кг топлива необходимо иметь 15 кг воздуха. Смесь такого состава носит название нормальной (стехиометрической). Однако при соотношении 1:15 полного сгорания топлива не происходит и часть его бесцельно теряется.

Читать еще: Комплект для подключения противотуманных фар ваз 2107

Для полного сгорания соотношение топлива и воздуха должно быть 1:17 – 1:18, такая смесь носит название обедненной. Вследствие избытка воздуха в обедненной смеси понижается ее теплотворная способность, что приводит к понижению скорости сгорания и снижению мощности двигателя.

Для повышения мощности двигателя смесь должна гореть с наибольшей скоростью, а это возможно при соотношении топлива и воздуха 1:13, такая смесь называется обогащенной. При таком составе смеси полного сгорания топлива не происходит и экономичность двигателя ухудшается, зато удается получить от него наибольшую мощность.

При соотношении топлива и воздуха меньше 1:13 скорость горения уменьшается, экономичность двигателя и его мощность снижается. Смесь такого состава называют богатой. Если соотношение топлива и воздуха в смеси больше 1:18, скорость ее горения также резко снижается, что также приводит к потере экономичности и мощности. Смесь такого состава называется бедной.

Когда содержание воздуха в смеси менее 6 кг на 1 кг топлива или более 20 кг на 1 кг топлива, горючая смесь в цилиндрах не воспламеняется.

В работающем двигателе обычно различают пять основных режимов: пуск холодного двигателя, работа на малых оборотах (холостой ход), работа при частичных нагрузках (средние нагрузки), работа при полных нагрузках и работа при резком увеличении нагрузки или числа оборотов. Для каждого из режимов состав смеси должен быть разным.

При пуске холодного двигателя условия смесеобразования очень плохие: двигатель холодный, большая часть топлива конденсируется на стенках цилиндров и во впускном трубопроводе, а скорость потока воздуха невелика, так как коленчатый вал двигателя проворачивается с небольшим числом оборотов. Для обеспечения пуска холодного двигателя смесь должна быть богатой с тем, чтобы возместить ту часть топлива, которая конденсируется на стенках цилиндров.

При малых оборотах холостого хода условия смесеобразования также плохие вследствие недостаточной очистки цилиндров от отработавших газов. Количество смеси при этом режиме должно быть невелико, но по качественному составу она должна быть обогащенной.

При средних нагрузках от двигателя полной мощности не требуется и для экономии топлива смесь должна быть обедненной, т.е. такой, которая полностью сгорает.

При полных нагрузках смесь должна обладать наибольшей скоростью сгорания с тем, чтобы от двигателя получить наибольшую мощность. Этим условиям удовлетворяет обогащенная смесь, но при этом двигатель работает менее экономично, чем при средних нагрузках.

При резком увеличении нагрузки или числа оборотов коленчатого вала смесь должна быть обогащенной, в противном случае двигатель остановится.

Влияние нарушения состава рабочей смеси на работу двигателя

Неисправности системы питания заключаются в образовании смеси несоответствующего качества и повышенном расходе топлива. К наиболее часто встречающимся неисправностям системы питания относится образование богатой или бедной горючей смеси.

Богатая рабочая смесь обладает пониженной скоростью горения и вызывает перегрев двигателя, работа его при этом сопровождается резкими хлопками в глушителе. Хлопки появляются в результате неполного сгорания смеси в цилиндре (не хватает кислорода воздуха), и догорание ее происходит в глушителе, сопровождающееся черным дымом.

Длительная работа двигателя на богатой смеси приводит к перерасходу топлива и большому отложению нагара на стенках камеры сгорания и электродах свечей зажигания. Образованию богатой горючей смеси способствует уменьшение количества поступающего воздуха или увеличение количества поступающего топлива.

Бедная горючая смесь также обладает пониженной скоростью сгорания, двигатель перегревается, и его работа сопровождается резкими хлопками во впускном трубопроводе. Хлопки появляются в результате того, что смесь еще догорает в цилиндре, когда уже открыт впускной клапан и пламя распространяется во впускной трубопровод.

Длительная работа двигателя на бедной смеси также вызывает перерасход топлива вследствие того, что мощность двигателя в этом случае падает и чаще приходится пользоваться пониженными передачами. Образованию бедной горючей смеси способствует либо уменьшение количества поступающего топлива, либо увеличение количества поступающего воздуха.

Детонация и самовоспламенение

При нормальных условиях сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя происходит со скоростью 25-30 м/сек и давление в цилиндре нарастает плавно. Двигатель работает в нормальном тепловом режиме, без стуков и отказов.

При применении топлива более низкого качества, перегреве двигателя, установке очень раннего момента воспламенения смесь начинает гореть со скоростью, доходящей до 2000 м/сек. Такое взрывное сгорание смеси называется детонацией. При детонационном сгорании давление в отдельных частях цилиндра резко возрастает, появляются металлические стуки, мощность двигателя падает, появляется черный дым из глушителя. Наиболее вредно явление детонации сказывается на состоянии деталей кривошипно-шатунного механизма, где возможно разрушение отдельных деталей.

Склонность топлива к детонации условно оценивают октановым числом. Чем выше октановое число, тем топливо меньше склонно к детонации. Бензин с более высоким октановым числом применяют для двигателей с более высокой степенью сжатия.

Детонационное сгорание смеси иногда ошибочно путают с самовоспламенением или калильным зажиганием. Самовоспламенение может наступить в цилиндрах перегретого двигателя в тот момент, когда электрическая искра еще не поступила в цилиндр, а также при воспламенении от раскаленных частиц нагара или электродов свечи. Как в том, так и в другом случае смесь горит с нормальной скоростью. Обычно это явление наблюдается при выключении зажигания, когда двигатель еще продолжает некоторое время работать.

Горючие смеси

При движении автомобиля изменяются мощность и число оборотов коленчатого вала двигателя, так как изменяется режим его работы.

Различают следующие основные режимы работы двигателя:

пуск;
малые обороты холостого хода;
малые и средние нагрузки;
полная нагрузка;
резкое увеличение нагрузки.

Для обеспечения наибольшей экономичности в период работы двигателя карбюратор на разных режимах должен приготовлять горючую смесь разного состава.

1. При пуске холодного двигателя горючая смесь должна быть очень богатой (примерно 2—3 кг воздуха на 1 кг бензина).

Вследствие низкой температуры деталей двигателя и малой скорости движения воздуха через карбюратор ухудшается испарение бензина.

При этом в горючей смеси в парообразном состоянии будут оставаться только легкие фракции, составляющие -12% от общего количества бензина.

Чтобы получить необходимое количество паров бензина в горючей смеси, способной воспламеняться и гореть, надо в цилиндры двигателя подавать очень богатую смесь.

Необходимое обогащение горючей смеси при пуске холодного двигателя обеспечивается прикрытием воздушной заслонки карбюратора.

Следует помнить, что при пуске холодного двигателя вследствие переобогащения смеси бензин обильно оседает на стенках цилиндров, смывает масляную пленку с них и разжижает масло в картере.

В результате этого ускоряется износ деталей двигателя. Установлено, что износ деталей за время пуска холодного двигателя соответствует износу за период работы двигателя при движении автомобиля на протяжении около 10 км пути.

Следовательно, при пуске двигателя во избежание сильного износа деталей нельзя допускать чрезмерного переобогащения смеси. При пуске прогретого двигателя вследствие лучших условий испарения бензина нет необходимости переобогащать смесь.

2. На малых оборотах холостого хода в цилиндрах двигателя остается большое количество отработавших газов (до 50% от веса рабочей смеси). Это замедляет скорость горения рабочей смеси, вызывает пропуски в ее воспламенении, приводит к неустойчивой (с перебоями) работе и даже к остановке двигателя.

Для устойчивой работы двигателя на малых оборотах холостого хода необходимо подавать в цилиндры двигателя богатую горючую смесь (примерно 8—9 кг воздуха на 1 кг бензина), которая, смешиваясь с большим количеством отработавших газов, будет воспламеняться и быстро сгорать.

Обогащение смеси необходимо и потому, что при работе двигателя на малых оборотах холостого хода из-за низкой температуры деталей двигателя ухудшается испарение бензина.

Горючая смесь, обеспечивающая устойчивую работу двигателя на малых оборотах холостого хода, приготовляется системой холостого хода карбюратора.

3. При малых и средних нагрузках , когда от двигателя не требуется полной мощности, горючая смесь должна постепенно и плавно обедняться (от 8—9 кг воздуха на 1 кг бензина, соответствующих работе на малых оборотах холостого хода, до 16,5 кг воздуха на 1 кг бензина при открытии дросселя, близком к полному).

В этом случае обеспечивается наибольшая экономичность работы двигателя, так как при небольшом избытке воздуха происходит более полное сгорание топлива.

Постепенное и плавное обеднение горючей смеси (т. е. компенсация состава смеси) при открытии дросселя обеспечивается работой главной дозирующей системы карбюратора.

4. При полной нагрузке (при полном открытии дросселя), когда от двигателя требуется наибольшая мощность, горючая смесь должна быть обогащенной до мощностного состава (12— 13,5 кг воздуха на 1 кг бензина).

Такая смесь сгорает с максимальной скоростью и поэтому двигатель развивает наибольшую мощность. Обогащение горючей смеси до мощностного состава при полном или почти полном открытии дросселя обеспечивается работой экономайзера карбюратора совместно с главной дозирующей системой.

5. При резком открытии дросселя мощность и обороты коленчатого вала двигателя должны быстро возрастать, т. е. двигатель должен обладать хорошей приемистостью.

Однако при этом холодный воздух, быстро входя в большом количестве в систему подачи, вызывает конденсацию паров бензина как в смесительной камере карбюратора, так и во впускном трубопроводе, вследствие чего горючая смесь кратковременно обедняется настолько, что могут появиться перебои в работе цилиндров двигателя.

Указанное обеднение горючей смеси предотвращают кратковременным впрыском дополнительного количества бензина в смесительную камеру карбюратора. Эту задачу выполняет насос-ускоритель карбюратора.

Карбюратор

Режимы работы двигателя и состав горючей смеси

Состав горючей смеси

Для работы двигателя внутреннего сгорания необходима смесь топлива с воздухом. В карбюраторных двигателях топливо (бензин) смешивается с воздухом в определенной пропорции вне цилиндров и, частично испарившись, образует горючую смесь. Этот процесс называется карбюрацией, а прибор, приготавливающий такую смесь, карбюратором.

Смесь, пройдя по впускному трубопроводу, попадает в цилиндры двигателя, где смешивается с остатками горячих отработавших газов, образуя рабочую смесь. Частички распыленного топлива при этом испаряются. Для пуска двигателя и его работы на разных режимах, необходим различный состав горючей смеси. Поэтому карбюратор устроен так, что позволяет изменять количественное соотношение распыленного топлива и воздуха в смеси, поступающей в цилиндры двигателя.

Для полного сгорания 1кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Топливовоздушная смесь в такой пропорции называется нормальной. Режим работы двигателя на этой смеси имеет удовлетворительные показатели по экономичности и развиваемой мощности. Незначительное увеличение количества воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с его нормальным содержанием (но не более 17 кг) приводит к обеднению смеси. На обедненной смеси двигатель работает в наиболее экономичном режиме, т.е. расход топлива на единицу развиваемой мощности минимален. Полную мощность на такой смеси двигатель не разовьет.

При избытке воздуха (17 кг и более) образуется бедная смесь. Двигатель на такой смеси работает неустойчиво, при этом расход топлива на единицу вырабатываемой мощности возрастает. На смеси переобедненной, содержащей более 19 кг воздуха на 1 кг топлива, работа двигателя невозможна, так как смесь не воспламеняется от искры. Небольшой недостаток воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с нормальным (от 15 до 13 кг) способствует образованию обогащенной смеси. Такая смесь позволяет двигателю развивать максимальную мощность при несколько повышенном расходе топлива.

Если воздуха в смеси меньше 13 кг на 1 кг топлива, смесь богатая. Из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель на богатой смеси работает в неэкономичном режиме, с перебоями и при этом не развивает полной мощности. Переобогащенная смесь, содержащая менее 5 кг воздуха на 1 кг топлива, не воспламеняется – работа двигателя на ней невозможна.

Пуск двигателя

При пуске холодного двигателя часть распыляемого топлива оседает на стенках впускного трубопровода, а часть испарившегося топлива, попав в цилиндры, конденсируется на стенках. К тому же при низкой температуре воздуха смесеобразование ухудшается, т. к. замедляется испарение бензина. Поэтому для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготовил переобогащенную топливовоздушную смесь.

Работа на холостом ходу

На холостом ходу частота вращения коленчатого вала двигателя не велика, а дроссельные заслонки карбюратора почти полностью закрыты. Из-за этого вентиляция цилиндров не столь эффективна, по сравнению с работой на средней и высокой частотах вращения коленчатого вала и мало количество горючей смеси, поступающей в двигатель. В рабочей смеси содержится большое количество отработавших (остаточных) газов. Поэтому для устойчивой работы двигателя на холостом ходу необходима обогащенная смесь.

Режим частичных нагрузок

На режиме частичных нагрузок от двигателя не требуется полная мощность. Дроссельные заслонки открыты не полностью, но вентиляция цилиндров хорошая. Поэтому на этом режиме достаточно обедненной горючей смеси. Соотношение развиваемой двигателем мощности к количеству потребляемого топлива позволяет считать режим частичных нагрузок самым экономичным.

Режим полной нагрузки

На режиме полной нагрузки от двигателя требуется максимальная или близкая к максимальной мощность. Двигатель при этом работает на высоких оборотах, а дроссельные заслонки полностью (или почти полностью) открыты. Для этого режима требуется обогащенная смесь, обладающая повышенной скоростью сгорания.

Режим резкого увеличения нагрузки

При работе двигателя в режиме резкого увеличения нагрузки, например при разгоне автомобиля, необходима обогащенная смесь. Но поскольку процесс смесеобразования обладает некоторой инертностью, чтобы предотвратить возникновение«провала» при наборе скорости, требуется дополни тельное кратковременное обогащение горючей смеси. Для этого дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в смесительную камеру карбюратора.

Воспламенение горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания

Для того чтобы улучшить процесс горения в цилиндре двигателя смеси без воздуха, надо использовать способ известный всем – это работа с бедными смесями, хорошо их перемешивая, а после поджигая. Но параметры искры в современном автомобиле не позволяют произвести быстрое воспламенение. Довольно сильно продвинуться в направлении улучшения скорости поджига автомобиля смоги изобретатели блока зажигания Power Adder 1, который предназначен для карбюраторных двигателей. Это позволило существенно уменьшить расход и увеличить мощность двигателя. Что такое воспламенение горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, мы расскажем в нашей статье.

Сложилось так, что, несмотря на усовершенствования двигателя по его механической части, работа искры зажигания осталась на очень древнем уровне. В наше время везде строят катушки зажигания с увеличенным сопротивлением на выходе, везде используют свечные провода с сопротивлением, свечи с сопротивлением и бегунки. Именно это и не позволяет создать искру, у которой была бы малая длительность и большая энергия.

В результате чего характеристики двигателя ухудшаются, а влияют на это следующие факторы:

Смесь без воздуха разгорается медленно, приходится устанавливать большой угол опережения зажигания до верхней мёртвой точке (ВМТ). А если вы знакомы с описанием цикла Карно, то идеальным будет то состояние, когда смесь загорается мгновенно, при нахождении поршня в ВМТ. Любое приближение к таким условиям уменьшает потери энергии и, следовательно: увеличивает КПД двигателя, уменьшает вибрации в двигателе, уменьшает удельное потребление топлива и увеличивает ресурс мотора.
Второй фактор, который снижает характеристики двигателя внутреннего сгорания — сложный состав топлива. В нем содержатся фракции, которые быстро, медленно или средне разгораются. Угол опережения зажигания в таком случае будет выставлен так, чтобы не произошло детонации, то есть, чтобы фракция, которая загорается очень быстро, разгорались после ВМТ, а не до нее. Вследствие случайного горения в цилиндре двигателя смеси без воздуха приводит к тому что, загораясь, бензовоздушная смесь среднестатистически начинает давить на поршень с определенным углом, который расположен после ВМТ. Среднее значение данного сектора лежит после ВМТ, от чего и появляется потери в работе мотора. Снизить такие потери можно, только увеличив скорость воспламенения бензовоздушной смеси, сузить размеры этого сектора и, следовательно, позволить довести среднее значение сектора существенно ближе к верхней мертвой точнее.
Бедные смеси (те, где очень много воздуха) поджигаются плохо. В итоге, система подачи топлива современных машин настроены таким образом, чтобы подавать смесь более-менее богатую с коэффициентом альфа=1 (другими словами, соотношение частей бензина и воздуха 1:14,7).

В результате такого соотношения в случае идеального перемешивания воздуха с бензином должно производиться полное сгорание топливной смеси. Однако достичь такого идеального перемешивания просто возможно. В результате чего топливо сгорает не в полной мере, при этом образуется много вредных составляющих в выхлопном газе, которые надо дожечь при помощи катализатора. То есть, небольшая часть топлива, вместо того, чтобы производить работу, сгорая в цилиндре, будет переработана на вредные составляющие в выхлопном газе. Путь улучшения данного процесса лишь один – работа с бедными смесями, тщательно их перемешивая и интенсивно поджигая. И если с перемешиванием дело обстоит нормально, то параметры искры в современных машинах не позволяют производить быстрый поджиг.

Сказать, что попытки увеличить скорость воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания не предпринимались в машинной промышленности нельзя. Например, в голову приходит система зажигания Twin Spark на автомашинах Alfa Romeo, в них используется на одном цилиндре по две свечи. Подобный подход позволил улучшить характеристики двигателя внутреннего сгорания, однако он ограничен (нельзя же устанавливать не ограниченное число свечей на один цилиндр).

Далеко продвинуться в направлении ускорения поджига удалось в блоках зажигания Power Adder 1, которые предназначены для карбюраторных двигателей. Они используют собственную катушку зажигания с ликвидацией сопротивлений в высоковольтном тракте и не высоким выходным сопротивлением, при этом удалось обеспечить такие параметры искры:

длительность индуктивной фазы искры 0,5мс против 1,2 мс;
средний 0,75А против 75мА,
максимальный ток индуктивной фазы искры — 1,5А против 150мА,
энергия импульса 120мДж против 50Дж в обычном зажигании,
передний фронт импульса 2мкс против 150мкс в обычном зажигании.

Чтобы бороться с радиопомехами, которые излучают системы зажигания, используется реактивный фильтр в высоковольтном тракте.

Практическая эксплуатация и стендовые испытания блока Power Adder 1 на множестве машин в полной мере подтвердили эффективность данного подхода.

Уменьшились:

проблемы с заводом автомобиля зимой на морозе
вредные выбросы
чувствительность к качеству бензина
вибрации и шумы
расход бензина

Увеличились:

устойчивость работы
надёжность
ресурс двигателя
приёмистость
диапазон оборотов
момент на валу двигателя во всём
мощность

Хочется отметить факт продления ресурса мотора, за счёт использования такой системы зажигания. Повлияли на это следующие факторы:

Появляется мощная индуктивная фаза искры.
Наблюдается уменьшение вибрации в двигателе за счёт сужения сектора, сгорания бензовоздушной смеси.

Накачка горючей смеси в цилиндр авто

Из уравнений видно, что на величину коэффициента наполнения влияют давление ра и температура Та в конце впуска, подогрев заряда AT, коэффициент остаточных газов уост, температура Тг, а также степень сжатия е. Наибольшее влияние оказывает величина — или —. РоРп

Значения этих величин, как было показано выше, зависят от ряда факторов. При подготовке к производству новых образцов двигателей стремятся по возможности уменьшить отрицательное влияние этих факторов на наполнение двигателя. Тщательная обработка внутренней поверхности впускного трубопровода и рациональная его конструкция с наименьшим числом поворотов обеспечивают снижение сопротивлений во впускной системе; более совершенная организация выпуска отработавших газов способствует уменьшению количества остаточных газов; возможность регулирования обогрева впускного трубопровода позволяет в карбюраторных двигателях избежать чрезмерного подогрева свежего заряда.

Наполнение двигателя при постоянном числе оборотов и изменении нагрузки. Изменение нагрузки в карбюраторных двигателях при постоянном числе оборотов коленчатого вала достигается перемещением дроссельной заслонки, в результате этого уменьшается или увеличивается количество поступающей в цилиндр горючей смеси.

При снижении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают, вследствие уменьшения проходного сечения гидравлические сопротивления во впускной системе возрастают, что приводит к понижению давления ра. Штриховой линией показана индикаторная диаграмма газообмена при прикрытой дроссельной заслонке. Из диаграммы видно, что в этом случае в процессе впуска давление в цилиндре понижается, вследствие чего коэффициент наполнения уменьшается.

Во впускной системе дизелей отсутствуют какие-либо устройства, изменяющие количество подаваемого в цилиндр воздуха, так как изменение нагрузки в дизеле достигается регулированием количества впрыскиваемого топлива. Следовательно, при постоянном числе оборотов коленчатого вала гидравлические сопротивления во впускной системе дизеля остаются неизменными.

На величину коэффициента наполнения в дизеле при изменении нагрузки влияет только подогрев воздуха.

При увеличении нагрузки из-за выделения большего количества теплоты повышается температура стенок цилиндра, днища поршня и головки цилиндров. В результате этого по мере увеличения нагрузки поступающий в цилиндр воздух подогревается больше, и коэффициент наполнения несколько снижается.

Наполнение двигателя при переменных числах оборотов. Как видно из уравнения , потери давления во впускной системе прямо пропорциональны квадрату скорости движения заряда.

При повышении числа оборотов двигателя скорость движения заряда во впускной системе увеличивается примерно пропорционально числу оборотов. В связи с этим растут соответственно гидравлические сопротивления, а давление ра понижается. Такая же картина наблюдается и в выпускной системе, где с повышением числа оборотов растет давление остаточных газов рг и увеличивается их количество.

При повышении скоростного режима подогрев заряда из-за сокращения времени соприкосновения его с горячими стенками уменьшается.

Как показали опыты, у большинства автомобильных двигателей подогрев по сравнению с возрастающими сопротивлениями на впуске и выпуске меньше влияет на г]у.

В результате совместного действия этих факторов после достижения скоростного режима, при котором при соответствующим образом подобранных фазах газораспределения гу имеет наибольшее значение, дальнейшее увеличение числа оборотов приводит к уменьшению коэффициента наполнения.

На рис. 48 показано изменение коэффициента наполнения карбюраторного двигателя и дизеля в зависимости от числа оборотов. Наибольшие коэффициенты наполнения rvУ обоих двигателей соответствуют определеннымчислам оборотов.

Снижение коэффициента наполнения и у при уменьшении числа оборотов объясняется усилением подогрева заряда вследствие увеличения промежутка времени, в течение которого он соприкасается со стенками, и несоответствием фаз газораспределения условиям газообмена при пониженном числе оборотов. Необходимо отметить, что при малых числах оборотов увеличивается утечка заряда через поршневые кольца (особенно у двигателей с большим износом поршневых колец и зеркала цилиндра).

Из рис. 48 видно, что коэффициент наполнения rjyпри полной нагрузке у дизеля (кривая 2) несколько выше, чем у карбюраторного двигателг (кривая 3) и меняется менее значительно в зависимости от скоростного режима. Это объясняется тем, что во впускной системе дизеля отсутствуют карбюратор и дроссельная заслонка,вследствиечегоГидравлическиесопротивления у него меньше.

У карбюраторного двигателя по мере прикрытия дроссельной заслонки из-за возрастающих сопротивлений коэффициент наполнения падает более резко (кривые 4 и 5). Такая зависимость коэффициента наполнения от числа оборотов при прикрытии дроссельной заслонки, как будет показано ниже, обеспечивает ограничение наибольшего числа оборотов при снижении нагрузки и

устойчивую работу двигателя при наименьшем числе оборотов холостого хода.

В дизеле из-за уменьшения подогрева воздуха при снижении нагрузки коэффициент наполнения rvрастет. Кривая 1 показывает изменение коэффициента наполнения дизеля при его работе на холостом ходу.

Влияние степени сжатия. При изменении степени сжатия меняются условия подогрева заряда в цилиндре двигателя, а также количество остаточных газов и их температура. Влияние отдельных факторов при этом взаимно компенсируется. Опыты показали, что коэффициент наполнения практически независит отстепенисжатия.

Влияние размеров цилиндра, отношения хода поршня к диаметру цилиндра и расположения клапанов. При больших диаметрах цилиндра можно разместить клапаны большего диаметра. Увеличение диаметра впускного клапана позволяет осуществить процесс впуска при меньшей скорости движения заряда, что приводит к снижению гидравлических потерь и повышению коэффициента наполнения.

В настоящее время большое распространение получают корот-коходные двигатели, в которых отношение хода поршня к диаметру цилиндра меньше единицы. Одним из преимуществ этих двигателей, имеющих сравнительно большой диаметр цилиндра, является возможность размещения в головке цилиндров клапанов большого диаметрапри верхнем их расположении.

На рис. 49 показаны конструктивные схемы впускных каналов карбюраторных двигателей и дизелей. Верхнее расположение клапанов и соответствующая форма впускных каналов обеспечивает плавный впуск свежего заряда. В этом случае гидравлические сопротивления снижаются и коэффициент наполнения увеличивается. Кроме того, при наличии впускных каналов специальной формы образуется направленное движение рабочей смеси в цилиндре, необходимое для лучшего протекания процесса смесеобразования и сгорания.

Влияние фаз газораспределения. Коэффициент наполнения зависит от продолжительности и момента открытия и закрытия впускных и выпускных органов, т. е. от фаз газораспределения.

Влияние фаз газораспределения на коэффициент наполнения не поддается расчету, и их выбор производится опытным путем. С учетом влияния фаз газораспределения коэффициент наполнения для четырехтактного двигателя можно подсчитать по уравнению
коэффициент дозарядки, учитывающий дополнительное количество заряда, поступающего при движении поршня от н. м. т. до момента закрытия впускного клапана (линия а4, рис. 42, б).

коэффициент продувки, учитывающий дополнительную очистку цилиндров в период перекрытия клапанов при нахождении поршня вблизи в. м. т.

Для четырехтактных двигателей с наддувом вместо Т0 и р0 в уравнения (192), (193) и (194) необходимо подставлять значения Тк и рк.

Выбранные опытным путем фазы газораспределения обеспечивают оптимальные условия по наполнению для некоторого интервала изменения скоростного режима двигателя. Это означает, что для автомобильных двигателей, работающих в широком диапазоне изменения чисел оборотов коленчатого вала, нельзя подобрать фазы газораспределения так, чтобы они были наилучшими для всех случаев. Число оборотов, при котором производят подбор фаз, выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к двигателю при его эксплуатации.

Влияние колебательных явлений в трубопроводах. В трубопроводах автомобильных двигателей в процессе впуска и выпуска возникает колебательное движение газов, приводящее к образованию волн давления. Это явление можно использовать для увеличения массы поступающего в цилиндр заряда. Если, например, настроить выпускную систему так, чтобы к концу процесса выпуска в момент перекрытия клапанов в ней образовалось разрежение, то количество отработавших газов, вытекающих из цилиндра, увеличится, а уос?„ уменьшится. В результате этого в цилиндр двигателя поступит большее количество свежего заряда.