Меню

Как мощность двигателя зависит от смеси топлива

Горючая смесь и влияние ее состава на работу двигателя

Карбюратор автомобиля ВАЗ

Горючая смесь и влияние ее состава на работу двигателя. Горючие смеси, необходимые для работы карбюраторного двигателя, приготавливаются в смесеобразующем устройстве карбюратора и впускном трубопроводе двигателя.

Время, отводимое на приготовление смесей, определяется рабочим процессом двигателя. Для современных двигателей это время чрезвычайно мало и составляет 0,007 -0,015 с.

Количество испаряющегося топлива в заданном объеме воздуха зависит от его фракционного состава и давления насыщенных паров.

Другим непременным условием образования горючих смесей является необходимость подвода тепла к испаряющемуся топливу. Практически это осуществляется подогревом впускного трубопровода, связывающего карбюратор с цилиндром двигателя.

Температура подогрева смеси, обеспечивающая наилучшее смесеобразование, составляет 40 — 60°С.

Очень большое значение для смесеобразования имеет степень распыливания топлива в смесеобразующем устройстве карбюратора. Чем мельче распыливается топливо, тем скорее и лучше оно испаряется. При этом значительное влияние на испарение топлива оказывает также скорость движения воздуха в смесительной камере.

При малой скорости воздух вступает в контакт с капельками испаряющегося топлива, быстро насыщается его парами, и испарение замедляется. При большой скорости воздуха условия испарения топлива улучшаются, так как поток воздуха увлекает за собой пары испарившегося топлива, и процесс испарения ускоряется.

Высокая скорость воздуха создает во впускном трубопроводе завихрение смеси, что также способствует лучшему перемешиванию паров топлива и воздуха и повышает однородность смеси.

Содержание топлива и воздуха в горючей смеси характеризует ее состав. Состав смеси наиболее просто можно оценить количеством воздуха, приходящегося на 1 кг топлива.

Различные виды жидких топлив требуют для полного сгорания неодинаковое количество воздуха. Так, для полного сгорания 1 кг бензина необходимо 15 кг воздуха при нормальном атмосферном давлении; и температуре 20°С. В этом случае смесь называется нормальной, а количество воздуха 15 кг — теоретически необходимым.

На практике для определения состава смеси используют показатель, называемый коэффициентом избытка воздуха α.

Он представляет собой отношение количества воздуха Lg, действительно поступившего со смесью в цилиндр, к количеству воздуха Lnв нормальной смеси, т. е. α=Lg/Ln. Если в горючей смеси воздуха содержится столько, сколько необходимо для пол­ного сгорания топлива (Lg=Ln=15кг), то α =1. При отклонениях коэффициента α от 1 различают смеси обогащенные и богатые (α меньше 1), обедненные и бедные (α больше 1). Обогащенные и богатые смеси характеризуются недостатком воздуха, в обедненные и бедные — избытком воздуха.

Горючие смеси воспламеняются только в определенных пределах изменения их состава. Эти пределы могут быть выражены коэффициентом избытка воздуха и называются пределами воспламеняемости смесей, которые для бензиновых горючих смесей оценивают ориентировочно α = 0,4-1,4. В зависимости от изменения внешних условий, главным образом начальной температуры, пределы воспламеняемости смесей могут несколько от­клоняться от указанных значений. Например, при 0°С α =0,53-1,23, при 100°С α =0,4-1,6.

На пределы воспламеняемости смесей влияет также количество отработавших газов, оставшихся в цилиндре двигателя после завершения такта выпуска. Остаточные газы сужают пределы воспламеняемости смесей.

Состав горючих смесей оказывает непосредственное влияние на мощность и экономичность двигателя и сильно зависит от режима работы двигателя.

Для работы двигателя в режиме холостого хода или малых нагрузках, т. е. при сильно прикрытой дроссельной заслонке, лучше всего иметь обогащенную смесь. При этих условиях распыливание и испарение топлива в карбюраторе ухудшаются вследствие малых скоростей воздушного потока в диффузоре. Кроме того, с прикрытием дроссельной заслонки увеличивается количество продуктов в цилиндре, которые остаются там после предшествующего рабочего цикла. Чтобы скомпенсировать этот недостаток, необходимо смесь сделать значительно обогащенной (α = 0,65-0,75). В этих условиях обогащенная смесь будет способствовать надежной работе двигателя.

В режимах работы двигателя на средних нагрузках предпочтительно готовить горючую смесь обедненного состава. При обеднении смеси до коэффициента избытка воздуха α = 1,1-1,15 (до 16-17 кг воздуха на 1 кг топлива) увеличивается полнота сгорания смеси, но скорость сгорания и количество выделившегося тепла уменьшаются, что приводит к снижению давления газов в цилиндрах, а следовательно, и мощности двигателя. Однако экономичность двигателя в этом случае возрастает, так как топливо сгорает наиболее полно и в меньшем количестве. Но поскольку современные двигатели работают большую часть времени с неполной мощностью, то обедненная смесь является наиболее подходящей.

Если горючая смесь будет обедняться до больших значений (α = 1,2-1,3), то скорость его сгорания уменьшается очень сильно. Это существенно снижает мощность двигателя, а при дальнейшем обеднении может наступить предел воспламеняемости смеси (α =1,4), когда двигатель не сможет работать совсем.

В некоторых условиях необходима кратковременная работа двигателя с максимальной нагрузкой (движение с максимальной скоростью, преодоление крутых подъемов и т. д.). В таких случаях, пренебрегая экономичностью, применяют обогащенную смесь.

При обогащении смеси до значений а =1-0,9 скорость сгорания горючей смеси возрастает. Наибольшая скорость сгорания получается при а =0,9, что соответствует приблизительно 13 кг воздуха на 1 кг топлива. Такое соотношение топлива и воздуха в смеси обеспечивает получение наибольшей мощности двигателя. Однако сгорание топлива в этом случае будет неполным, и экономичность работы двигателя уменьшится. Поступление обогащенной смеси позволяет получить наибольшую мощность двигателя, которая используется только при определенных, сравнительно коротких по времени режимах работы двигателя. Поэтому применение обогащенных смесей не влияет существенно на расход топлива двигателем, но значительно повышает эффективность его работы.

Если горючая смесь будет обогащаться до значений α =0,6-0,5 (богатая смесь),

неполнота сгорания увеличивается очень сильно. При коэффициенте избытка воздуха α =0,4 или содержании воздуха в смеси менее 6 кг на 1 кг топлива горючая смесь не воспламеняется.

При пуске холодного двигателя ухудшаются условия образования горючей смеси. Во-первых, отсутствует подогрев впускного трубопровода, и стенки цилиндров также не нагреты. Во-вторых, скорость потока воздуха через диффузор при пуске невелика, что также ухудшает распыливание и испарение топлива. Вытекающее из распылителя топливо движется в виде пленки по трубопроводу и в жидком состоянии попадает в цилиндры. Поэтому для создания смеси, которая может воспламеняться и гореть, приходится значительно увеличивать количество топлива в ней.

Известно, что время пуска двигателя уменьшается с обогащением смеси. Поэтому при пуске двигателя смесь должна быть очень богатой, чтобы за счет испарения наиболее легких фракций топлива получить требуемый для воспламенения состав смеси (α =0,4). Практически на одну часть массы топлива должно приходиться две-три части воздуха. При этом большая часть топлива при пуске затрачивается непроизводительно. Топливо, не принимающее участия в горении, попадает в цилиндры двигателя и интенсивно смывает смазку, вызывая повышенный износ поршней и цилиндров. Поэтому после пуска двигателя необходимо сразу уменьшать степень обогащения горючей смеси.

При работе автомобильного двигателя в условиях движения часто приходится резко открывать дроссельную заслонку карбюратора. Такие случаи могут встретиться, например, при обгонах и быстрых ускорениях. Резкое открытие дроссельной заслонки простейшего карбюратора вызывает кратковременное обеднение смеси, которое объясняется следующими причинами.

Читайте также:  Мощность двигателя свыше 400

Вначале при приоткрытой дроссельной заслонке и установившемся режиме работы двигателя разрежение в диффузоре сравнительно небольшое. Как только дроссельная заслонка резко открывается, это разрежение быстро возрастает. При этом воздух вследствие его меньшей массы по сравнению с топливом, т. е. обладая большей подвижностью, получает большее ускорение и будет поступать в смесительную камеру в большем количестве, т. е. смесь обедняется. Этот процесс будет идти до тех пор, пока скорости воздуха и топлива не выровняются.

Кроме разницы скоростей при резком открывании дроссельной заслонки ухудшаются условия испарения топлива. В этом случае за дроссельной заслонкой разрежение уменьшается, топливо не успевает испаряться, и его наиболее крупные капельки начинают оседать на стенках впускного трубопровода, образуя пленку большой толщины. В результате смесь обедняется. Обеднение смеси будет происходить до тех пор, пока пленка не достигнет толщины, соответствующей установившемуся режиму.

Влияние резкого открытия дроссельной заслонки простейшего карбюратора может характеризоваться такими признаками: появляются перебои в работе двигателя, хлопки в карбюраторе и даже возможна остановка двигателя.

Таким образом, для улучшения приемистости двигателя, а также для устранения всех нарушений, которыми сопровождается работа двигателя при резком открытии дроссельной заслонки карбюратора, необходимо кратковременное обогащение горючей смеси.

В заключение можно сказать, что для каждого характерного режима работы двигателя необходимы строго соответствующие ему горючие смеси:

при пуске холодного двигателя смесь должна быть очень богатой (α =0,5—0,4);

на холостом ходу—значительно обогащенной (α =0,65—0,75);

на средних нагрузках при открытии дроссельной заслонки до 80% ее хода -обедненной (α =1,1—1,15);

на полной мощности,при полном открытии дроссельной заслонки, -обогащенной (α = 0,8— 0,9);

при резком открытии дроссельной заслонки смесь должна получать кратковременное обогащение (α =0,8—0,9).

Карбюраторы автомобильные

Карбюраторы Автомобильные — Солекс, Озон.
Пособие по ремонту и обслуживанию автомобильных карбюраторов марки — Озон и Солекс. В каждом руководстве изложены принципы работы основных систем карбюратора, описана конструкция карбюраторов семейства «Солекс» и «Озон». Подробно рассмотрены возможные неисправности, их причины и способы устранения. Процессы регулировки, ремонта и доработки карбюраторов проиллюстрированы и снабжены подробными комментариями.
Инструкции по ремонту карбюраторов предназначены для водителей, желающих самостоятельно обслуживать и ремонтировать автомобили с двигателями, оборудованными карбюраторы марки «Солекс» и «Озон».

Источник



Богатая смесь. Описание. Симптомы. Причины.

Добавлено 21.12.2018 | Обновлено 14.12.2019 |

ДВС- двигатели внутреннего сгорания – это основной агрегат, на котором работает большинство современных авто. Принципу работы данного двигателя более 150 лет! Вся электронная, интеллектуальная начинка новых двигателей все равно не спасает от типичных проблем и болезней ДВС.

Наиболее распространенная проблема – богатая топливная смесь. Если смесь слишком богатит – даже Ваш современный автомобиль с инжекторным двигателем сможет стать похожим на старый, трясущийся авто, конца 19 века.

Какие признаки богатой смеси в работе двигателя?

Не нужно быть опытным автомехаником, чтобы распознать признаки богатой смеси – их невозможно не заметить и тяжело игнорировать. Если двигатель Вашей машины работает на обогащенной смеси, Вы можете заметить целый рад особых признаков:

  • Из глушителя могу быть слышны хлопки и выстрелы, даже на холостом ходу;
  • Черный, или серый дым, выходящий из выхлопной трубы;
  • Загорелся оранжевый значок “Check Engine” на панели;
  • При компьютерной диагностике обнаружилась ошибка P0172;
  • Динамика проваливается – машину «что-то удерживает», одновременно она «спотыкается»;
  • Значительно увеличился расход топлива;
  • В самом плохой случае – машина просто откажется заводиться на холодную;

Эксплуатация авто с такими проблемами весьма затруднительна, иногда даже невозможна. Неопытных автовладельцев может это напугать: в голове рисуются образы довольных мастеров на СТО и суммы с нулями. Принцип лечить болезнь на ранней стадии подходит к данному случаю как нельзя лучше. Запускать данную проблему не стоит. Как не стоит игнорировать вышеперечисленные симптомы.

Причины и симптомы появления ошибки P0172

Как только параметры коррекции (в диагностических программах обычно отображаемые в процентах) опускаются ниже заданного порога (например, -70%), автоматически фиксируется ошибка с кодом по стандарту OBD-II P0172. Для понимания причин возникновения такой ошибки нужно знать, что сам по себе состав смеси ЭБУ неизвестен, он отталкивается исключительно от напряжения на выходе лямбда-зонда.

Загрязненный лямбда -зонд

Ещё кое-что полезное для Вас:

Поэтому первая причина, которая может вызвать возникновение ошибки P0172 – это банальное загрязнение измерительного элемента лямбда-зонда сажей. В этом случае даже при очень обедненной смеси кислород из отработанных газов не проникает сквозь нагар к лямбда-зонду, и на выходе постоянно будет сигнал, соответствующий богатой смеси. Соответственно ЭБУ впрыска уменьшит параметр коррекции топлива до тех пор, пока он не начнет зашкаливать. Для алгоритма это станет поводом индикации ошибки P0172.

Без диагностики симптомы при этом очевидны. Холодный двигатель запускается нормально или слегка затрудненно (так как на пусковом режиме и при прогреве алгори отключается), затем стабильность работы мотора все ухудшается, машина глохнет под нагрузкой. Свечи покрыты белым нагаром или даже имеют следы перегрева (температура горения бедных смесей выше). При диагностике нет «синусоиды» на выходе лямбда-зонда, напряжение не меняется даже на режимах принудительного холостого хода, когда топливоподача отключается, и исправный кислородный датчик однозначно показал бы бедную смесь.

Однако смесь и на самом деле может быть богатой. На автомобилях, оборудованных датчиком массового расхода воздуха, одна из самых вероятных причин – это именно неисправность ДМРВ. Со временем эти датчики начинают завышать показания. Если для моторов ВАЗ нормальным расходом воздуха на холостом ходу является 9-10 кг/ч, то при неисправности датчика может быть и 15 и больше. Автору доводилось видеть «Газель», которая буквально заливала мотор бензином, потому что на холостом ходу у нее расход воздуха составлял якобы 90 кг/ч. Причем примитивный алгори даже не считал это неисправностью.

Опираясь на некорректные показания ДМРВ, ЭБУ впрыска при расчете количества топлива переобогащает смесь, и алгори уводит коррекцию в минус. Диагностируется это «на коленке» по перерасходу топлива, черным свечам, причем при отключении ДМРВ работа двигателя становится лучше.

Датчики системы впрыска могут быть и исправными, но топливо все равно расходуется из-за механических причин:

  • неисправность регулятора давления топлива, не сбрасывающего излишки в обратку (современные регуляторы встраиваются в модуль бензонасоса и физически обратки нет – «лишнее» топливо уходит сразу в бензобак);
  • и негерметичность форсунок.

То есть ЭБУ рассчитывает время впрыска правильно, но в реальности топлива в цилиндры подается больше расчетного, и «замкнутая петля» вновь уводит коррекции в серьезный минус. Возможно и пережатие самого шланга обратки на старых автомобилях со сливной рампой: регулятор и рад бы сбросить лишнее топливо в бак, но не получается.

Сразу все форсунки начинают «лить» редко, так что эту проблему можно отличить сразу: в одном-двух цилиндрах свечи чернее, чем в остальных. Если же перелив происходит из-за неисправности регулятора давления, то черными будут все свечи. И подключение манометра к рампе сразу выдаст неисправный регулятор давления топлива.

Читайте также:  Самодельные корпуса для усилителей мощности

«Лишнее» топливо появляется и из-за неисправности системы улавливания топливных паров (проще говоря – адсорбера). Это проверить нетрудно, пережав шланг, идущий от адсорбера на впуск.

И, наконец, лишнее топливо попадает в цилиндры и через вентиляцию картера, если бензин попадает в масло. Это «выловить» легко по увеличению уровня, ощутимому «разжижению» масла, характерному запаху.

Что такое богатая смесь?

Если взять название «Двигатель внутреннего сгорания» и рассмотреть его, Вы увидите, что в названии кроется его основной принцип работы: в его цилиндрах происходит воспламенение и сгорание топлива. Процесс горения невозможен без кислорода. Поэтому для нормального течения реакции двигателю необходим постоянный приток кислорода (воздуха). Самое интересное в том, что кислорода в воздухе недостаточно для полноценного горения (всего 20%). Для нормального течения реакции сгорания топлива в цилиндрах двигателю нужно раз в 15 больше воздуха, чем топлива (бензина, дизеля).

Словосочетание Богатая Смесь ни что иное, как нарушение данной пропорции – в двигатель подается больше топлива, чем необходимо. Вносятся коррективы в нормальную работу ДВС: большее количество бензина просто не успевает сгорать и подается с выхлопными газами в выхлопную систему. Автомобиль недополучает необходимой мощности, двигатель захлебывается. В отдельных случаях топлива может быть так много, что бензин просто зальет цилиндры.

Причины образования богатой или бедной смеси

Чаще всего богатая смесь образуется не из-за того, что топлива подаётся больше чем нужно, а из-за того, что воздуха подаётся меньше чем необходимо. Самая банальная и распространённая причина — забитый воздушный фильтр. Увы, многие автомобилисты забывают о том, что некоторые узлы нужно регулярно менять, даже если они выглядят как новые. Воздушный фильтр — один из таких узлов, его нужно менять не реже, чем через каждые 30 тысяч км пробега, а на мощных авто — ещё чаще.

Также подачу воздуха может «срезать» неправильно работающий датчик давления воздуха — необходимо отрегулировать. В паре с ним работает датчик давления топлива, который также может поставлять заниженные данные электронному блоку управления двигателя. Исходя из них, блок начинает закачивать больше топлива в цилиндры, обогащая смесь. Она, как мы узнали выше, ухудшает мощность и динамику, блоку управления это не нравится, и он подаёт ещё больше бензина. Отсюда — сильно растущий расход топлива.

Причина богатой топливной смеси может скрываться и в самом электронном блоке управления двигателем. Это могут быть ошибки в его программе, но также и некорректно внесённые в неё изменения. Умельцы-самоучки и просто неквалифицированные мастера «тюнят» блок управления, намеренно повышая долю топлива в смеси. Так можно добиться небольшого прироста мощности, но куда легче нарушить баланс и добиться обратного результата.

Нарушать пропорции бензина и воздуха может и топливный насос, накачивая в систему куда больше топлива, чем нужно. И самая трудно определяемая причина — неисправности форсунок в цилиндрах. Они могут засориться или деформироваться, и тогда баланс воздушно топливной смеси может колебаться в любую сторону.

Что бывает с двигателем при обогащённой ТВС

Смесь или ТВС не должна быть чересчур богатой или бедной. Оба варианта смешивания способны привести только к проблемам. Распределение воздуха и бензина должно осуществляться чётко по инструкции, иначе не избежать высокого расхода топлива, потери мощности и других неисправностей.

Схема качества смеси

Подробнее о том, что бывает с двигателем, если питать его обогащённой ТВС.

  1. Из трубы повалит густой дым, чёрного или серого цвета, что будет свидетельствовать о не успевшем полностью сгореть топливе.
  2. Двигатель будет троить, а это указывает на детонационные моменты внутри него.
  3. На свечах осядет нагар чёрного цвета.
  4. Повысится значительно расход бензина.
  5. На стенках элементов двигателях будет скапливаться шлак, который рано или поздно приведёт к капитальному ремонту.
  6. Системы выхлопа тоже не останется в стороне. Постоянный выход в трубу не до конца отработанного топлива, его взрыв, в итоге приведёт к прогоранию глушителя.

Одним словом, ни к чему хорошему обогащение смеси не приводит. Если вовремя не принять меры, придётся раскошеливаться на ремонт двигателя. Поэтому так важно вовремя определить наличие богатой смеси. Например, это сразу заметно по увеличению расхода и чёрным свечам.

Статья в тему: Зачем нужно охлаждение двигателя и как это работает

Из-за чего же образуется богатая ТВС в карбе. Причины бывают разные, но самые главные из них: грязный воздушный фильтр и забитость жиклёров. Поэтому перед тем, как заняться непосредственно наладкой карбюратора, надо проверить эти детали. Воздушный фильтр можно заменить, жиклёры продуть.

Случается, что обогащение смеси происходит по причине изменения настроек. В этом случае приходится лезть внутрь карба.

Последствия езды на богатой или бедной смеси

Ничего хорошего езда на богатой смеси не принесет. Если вовремя не решить проблему, то это может привести к таким последствиям:

  • прогорание и прочие поломки глушителя и катализатора, т.к. выброшенное топливо начинает догорать в выхлопной системе — отсюда чёрный дым, хлопки и выстрелы;
  • на стенках выпускной системы двигателя образуется маслянистый осадок, который её засоряет, и спустя длительное время может понадобиться полная чистка системы;
  • резко возрастает процент содержания вредных примесей в выхлопных газах, что вредит окружающей среде и сокращает ресурс катализатора;
  • непредсказуемые провалы в динамике (на горячую) могут быть очень опасны и для вас, и для других участников дорожного движения.

Так что при первых же признаках обогащения топливной смеси лучше тут же наведаться в автосервис. Тем более, что проблема очень быстро и легко определяется сканером памяти бортового компьютера — он выводит ошибку Р0172. Также во многих случаях ремонт оказывается недорогим и достаточно быстрым.

По статистике проблеммы связанные с богатой смесью часто возникают у автомобилей: opel (опель) астра, вектра, фольксваген пассат б3 (моновпрыск), ауди 80, а4 (инжектор), ниссан, пежо 308, ситроен, вольво, мазда, форд фокус, бмв, рено.

Как убрать ошибку Р0172

Проверку надо делать от простого к сложному. То есть, получается самое простое, это проверить, идет ли подсос воздуха на впускном и выпускном коллекторах, затем — это проверить свечи, свечные провода (часто бывают пробитые проводы) и катушку зажигания. Для полной проверки надо еще проверить датчик лямбда-зонд, MAF, ДТОЖ мультиметром. Затем проверить метки зажигания, давления топлива манометром.

После устранения найденной причины, надо сбросить корректировку подачи топлива. Обычно ошибки Р0172 устраняются промывкой или заменой датчика массового расхода воздуха и кислородного датчика.

Видео

Причины слишком богатой смеси. Р0171 — бедная смесь, Р0172 — богатая.

Читайте также:  Коэффициенты мощности нагрузок трансформаторов

Способы устранения бедной и богатой смеси на инжекторных двигателях.

Источник

Устройство автомобилей

Система питания двигателя

Общие сведения

Система питания предназначена для хранения топлива, подачи в цилиндры топлива и воздуха раздельно, либо приготовления топливно-воздушной (горючей) смеси с последующей подачей ее в цилиндры двигателя, отвода из цилиндров продуктов сгорания, а также для снижения уровня шума из-за выхлопа отработавших газов при работе двигателя.

Важной функцией современных систем питания является снижение токсичности выхлопных газов, содержащих вредные для живой природы вещества. Соблюдение этой функции требует ощутимых затрат мощности двигателя и приводит к удорожанию автомобилей, однако, требования к экологичности автотранспорта с каждым годом возрастают, и конструкторам автомобилей приходится учитывать эти требования при проектировании систем питания.

В зависимости от выполняемых функций элементы системы питания делятся на три составные группы:

  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу воздуха (воздушная группа);
  • приборы, обеспечивающие подготовку и подачу топлива (топливная группа);
  • приборы, обеспечивающие отвод отработавших газов в окружающую среду (группа отвода и глушения отработавших газов).

Исходя из назначения, система питания должна обеспечить:

  • точное дозирование топлива (подачу необходимого количества);
  • подачу в цилиндры чистого воздуха в необходимом количестве;
  • качественное приготовление горючей смеси;
  • своевременную подачу топлива или горючей смеси в цилиндры двигателя;
  • удаление продуктов сгорания и их глушение при выхлопе в окружающую среду;
  • нейтрализацию вредных веществ, содержащихся в отработавших газах.

Мощность, экономичность двигателя и токсичность отработавших газов зависят от полного и быстрого сгорания топлива. Во многом это определяется работой системы питания.

Классификация систем питания

В зависимости от используемого вида топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания, наиболее широко применяемые на современных автомобилях, подразделяют на дизельные, бензиновые (карбюраторные и с впрыском топлива) и газовые. Термодинамические процессы и циклы этих типов двигателей подробно рассмотрены в разделе «Термодинамика».

В дизельных двигателях системы питания подразделяют по следующим признакам:

  • по способу движения топлива — тупиковые и с циркуляцией;
  • по типу механизма подачи – с объединенным насосом и форсункой (этот механизм называют насос-форсунка, см. рис. 1) и с разделенными насосом и форсунками;
  • аккумуляторные (типа Common Rail).

В двигателях с искровым (принудительным) зажиганием применяют системы питания карбюраторные и с впрыскиванием бензина, а также газовые системы питания.

Состав смеси

Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо примерно 15 кг воздуха (точнее, для бензина – 14,8 кг, для дизельного топлива – 14,4 кг), или для 1 грамма топлива примерно 15 грамм воздуха.
В цилиндр двигателя за один цикл при полной нагрузке (в зависимости от объема цилиндра и режима работы) подается 40…80 мг топлива. Это количество называют цикловой подачей топлива.
Следовательно, для сгорания цикловой подачи требуется точное количество воздуха, примерно равное 600…1200 мг. Это количество называют цикловой подачей воздуха.

Состав смеси оценивают по коэффициенту избытка воздуха α, определяемому, как отношение количества воздуха Gдв, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому количеству воздуха Gвт:

Теоретически необходимое количество воздуха – это количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива, поступившего в цилиндр двигателя.
Более полно процессы горения топлива описаны в разделе сайта «Термодинамика».

По составу различают смесь нормальную ( α = 1), бедную ( α > 1) и богатую (α α = 1,1…1,15), обогащенная смесь ( α = 0,8…0,9) и пределы воспламенения смеси.
В бензиновых двигателях при α α > 1,6 смесь не воспламеняется. Дизели работают на бедных смесях α = 1,4…2,0.

Различают пять режимов работы двигателя: основной, перегрузки, холостого хода, пуска и ускорения (например, при трогании с места, обгоне и разгоне). Для работы на каждом из этих режимов двигателю требуется различная мощность и, соответственно, горючая смесь разного состава.

Наиболее экономичная работа двигателя достигается на обедненной смеси ( 1,05 ≤ α ≤ 1,15), а наибольшую мощность он развивает на обогащенных составах ( 0,8 ≤ α ≤ 0,95). Чем беднее состав горючей смеси, тем вероятность полного сгорания топлива больше, и наоборот. Поэтому режимы работы двигателя, требующие обогащенной горючей смеси, а тем более богатой, являются неэкономичными. Они же становятся причиной наибольшего загрязнения окружающей среды продуктами неполного сгорания топлива, среди которых есть отравляющие и канцерогенные вещества.

Любой из составов горючей смеси должен отвечать требованиям, обеспечивающим качество смеси:

  • мелкое распыление топлива в слоях воздуха;
  • тщательное перемешивание частиц топлива с воздухом (качественное смесеобразование);
  • однородность, т. е. равномерное распределение топлива в воздухе по всему объему смеси.

Изменяя количество топлива при неизменной подаче воздуха (в дизелях) или и количество воздуха, и количество топлива (в бензиновых и газовых двигателях), можно получить смесь разного состава – это качественное регулирование горючей смеси.
Изменение количества смеси одного состава (в бензиновых и газовых двигателях) называют количественным регулированием горючей смеси.

Дозирование топлива

Мощность двигателя зависит от количества топлива (цикловой подачи), сгорающего в цилиндрах в рабочем цикле, и частоты вращения коленчатого вала. Так как для выполнения конкретной работы двигателю автомобиля требуется различная мощность, то возникает необходимость изменения цикловой подачи во времени. Каждому режиму нагрузки должна соответствовать точная цикловая подача топлива.
Это означает, что система питания должна обеспечить ее регулирование в процессе работы машины, а также равномерность подачи топлива по цилиндрам.

Огромное значение для повышения динамических характеристик двигателя имеет наполняемость цилиндров воздухом. Чем больше воздуха в процессе впуска успеет зайти в цилиндры, тем большую порцию топлива можно впрыснуть при прочих равных условиях. Наполняемость напрямую зависит от аэродинамического сопротивления впускного и выпускного трактов системы питания.
В качестве примера: значительная часть потенциала мощности теряется в диффузорах карбюратора и в глушителе, поскольку эти элементы системы питания оказывают существенное сопротивление воздушным и газовым потокам. В двигателях, оборудованных системами питания с впрыском топлива аэродинамическое сопротивление впускного тракта меньше, чем в карбюраторных двигателях. Для улучшения наполняемости цилиндров воздухом на многих мощных двигателях устанавливают специальные компрессоры.

Момент зажигания (впрыскивания) топлива

В карбюраторных (бензиновых) двигателях топливо подается в цилиндр в процессе впуска, в дизелях оно впрыскивается через форсунку в самом конце процесса сжатия. От момента начала впрыскивания топлива зависят динамические и экономические показатели работы дизеля, также как и от момента зажигания смеси – показатели работы бензинового двигателя.
Угол поворота коленчатого вала до ВМТ, при котором подается искра (или начинается впрыск топлива – у дизеля), называют углом опережения зажигания – УОЗ (углом опережения впрыскивания – УОВ) и обозначают буквой θ.

Испытания двигателей показывают, что каждый двигатель на конкретном режиме работы имеет оптимальный угол опережения зажигания (впрыскивания) θ опт, при котором мощность максимальная, а удельный расход топлива минимальный. Поэтому в системе питания должны быть предусмотрены специальные устройства для регулировки угла опережения зажигания (впрыскивания).

Источник