Топливно воздушная смесь: Топливно-воздушная смесь | Тюнинг ателье VC-TUNING

Топливно-воздушная смесь | Тюнинг ателье VC-TUNING

Информационная статья в разделе TT.
Топливно-воздушная смесь – смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы. Для нормальной работы двигателя нужно правильное соотношение воздуха и топлива. Сбалансированная смесь имеет пропорцию 14,7:1 (на 1 часть топлива приходится 14,7 частей воздуха). Если увеличить количество топлива, смесь станет богатой, если уменьшить – бедной. Для большинства автомобилей при эксплуатации в стандартных условиях оптимальной является смесь сбалансированная смесь. В результате сгорания такой смеси выделяется много тепла. Карбюратор/инжектор, находясь под нагрузкой (когда машина разгоняется), начинает понемногу обогащать смесь. Это способствует уменьшению температуры во время горения и помогает избежать детонации и неисправности двигателя.

Воздушный поток
Данный вопрос был рассмотрен в статье, посвященной тюнингу впускной системы. В продолжение темы впуска, поговорим о других составляющих этой системы, а также рассмотрим вопрос о подаче топлива.

Датчик воздушного потока
На автомобилях с инжекторной системой подачи топлива, воздушный фильтр прикреплен к датчику воздушного потока, или по-другому расходомеру воздуха, датчику массового расхода воздуха (ДМРВ) или датчику плотности потока (или MAF — Mass Air Flow). Как бы он ни назывался, предназначение у него одно – оценивать количество поступающего воздуха в двигатель. Сила и скорость воздушного потока обычно измеряется двумя видами датчиков: тепловыми и лопастными (напорными). Есть еще другие типы датчиков, они менее распространены, поэтому речь о них не пойдет.

Тепловой датчик воздушного потока
Корпус датчика защищен проволочной сеткой, а для измерения скорости воздушного потока в нем имеется проволока. Решетка не допускает попадание грязи на проволоку, предотвращая поломку устройства. Некоторые мастера по тюнингу предпочитают устанавливать тепловой датчик без проволочной сетки. Так можно увеличить поток воздуха, поступающего в двигатель, примерно на 2%, но вместе с тем ускорится выход из строя датчика.

Лопастной (напорный) датчик воздушного потока
У такого датчика есть подвижная заслонка, которая натягивается пружиной. Другими словами, это просто лопасть на пружине. Чем больше растянулась пружина – тем интенсивнее напор воздуха. Напорный датчик имеет более жесткие ограничения, чем тепловой, но считается самым надежным.

На этом завершим повествование о датчиках воздушного потока. Перед тем, как установить тот или иной вариант, важно убедиться, что он будет корректно работать с имеющимся электронным блоком управления. В ряде случаев придется перепрограммировать бортовой компьютер.

Корпус дроссельных заслонок 
Многие увеличивают диаметр отверстия дроссельной заслонки путем уменьшения толщины внутренней стенки корпуса. В этом случае придется заменить лопасть большей по размеру. В идеале размер отверстия должен быть точно таким же, как у воздухозаборного канала.

В продаже имеются дроссельные заслонки увеличенного диаметра, однако придется изменять настройки холостого хода. Чтобы увеличить приток воздуха через корпус заслонки можно пойти другим путем: отшлифовать заслонку, то есть сгладить все неровности и острые углы. Это то же самое, что и портирование головки блока цилиндров.

Предупреждение: установка увеличенной дроссельной заслонки повысит приемистость и на малых оборотах может появиться неравномерность хода, поскольку даже при малейшем нажатии на педаль газа, заслонка будет открываться шире, чем стандартная. Чтобы этого не произошло, можно установить заслонку с двумя перегородками. Они работают следующим образом: одна перегородка открывается на низких оборотах двигателя, но как только обороты возрастают, открывается вторая.

К двигателю можно крепить две и более дроссельные заслонки, по одной на каждую воздухораспределительную камеру. Но во время монтажа придется повозиться.

Впускной коллектор
Система впрыска топлива с электронным управлением или более известный вариант названия «инжекторная».
В инжекторном двигателе вместо карбюратора установлена одна или несколько топливных форсунок, которые распыляют бензин во впускной коллектор или непосредственно в цилиндры (воздух для образования топливно-воздушной смеси подается в коллектор с помощью дроссельного узла).
Основное предназначение впускного коллектора заключается в том, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха или рабочей смеси между цилиндрами.

Воздухораспределительный механизм
Предназначен для распределения воздуха по цилиндрам. Шаблонные газораспределительные механизмы по большому счету не эффективны, поскольку в одни цилиндры они подают больше воздуха, а в другие меньше. Получается, что цилиндры работают с разной производительностью. При распределении воздуха очень важна форма и размер камеры.

Направляющие
Это трубки, которые идут от газораспределительной камеры к головке блока цилиндров. Их длина влияет на мощность, причем как на высоких оборотах двигателя, так и на низких, а от диаметра зависит пиковая мощность.

Отметим, что диаметр распределительных трубок зависит от пожеланий владельца автомобиля, а также от предназначения самого автомобиля. Перед тем, как менять штатные трубки на увеличенные, нужно посоветоваться с профессионалом. Вообще, трубки большего диаметра создают пиковую мощность на высоких оборотах двигателя, но, когда двигатель работает на низких оборотах, они не прибавляют мощности. По этой причине их рекомендуется устанавливать на спортивных автомобилях и драг карах. То же самое можно сказать и о длине трубок, от которой зависит мощность и производительность.

Подача топлива
Для обычного автомобиля штатной системы подачи топлива вполне достаточно. Но если машина подвергалась тюнингу – увеличение воздушного потока, установка дроссельной заслонки увеличенного диаметра, изменение системы впуска, замена штатного воздушного фильтра, установка механического нагнетателя или турбонаддува,  расход топлива увеличивается. Количество топлива, поступающего в инжектор, регулируется электронным блоком управления. При этом бортовой компьютер учитывает количество воздуха, его плотность, нагрузку на двигатель и температуру. Однако датчики и блок управления имеют ограниченное количество переменных, поэтому для увеличения подачи воздуха и топлива может потребоваться перепрограммирование (прошивка). Это не относится к карбюраторным двигателям.

Слишком большое количество топлива, также как и его нехватка, могут привести к повреждению двигателя.

Топливный насос
Топливный насос должен перекачивать максимальное количество топлива (до определенного предела). Увеличение давления топлива потребует увеличения скорости подачи топлива через топливный насос. Для этого нужен насос большего размера. Его рекомендуется устанавливать на спортивных автомобилях. Однако если использовать автомобиль исключительно для спокойной езды, то штатного насоса будет вполне достаточно.

Механический топливный насос
Применяется для карбюраторных двигателей. Они оснащены рычагом, который контактирует с кулачком распределительного вала, а он в свою очередь толкает диафрагму топливного насоса вниз, в результате чего топливо поступает в насос.

Электрический топливный насос
Устанавливается на карбюраторных и инжекторных автомобилях. Такие насосы создают избыточное давление и проталкивают бензин по топливным каналам. На старых инжекторных моделях электрический топливный насос находился за пределами бензобака. На некоторых моделях было предусмотрено два таких насоса, один располагался внутри бензобака, а второй за его пределами. На современных автомобилях топливный насос находится в бензобаке. Сегодня есть возможность на старых карбюраторных машинах устанавливать электрические топливные насосы взамен механических.

Топливный фильтр
Важно, чтобы фильтр был чистый. Промыть фильтр можно бензином (в противоположном направлении подачи топлива), а можно просто продуть напором воздуха под давлением.

Регулятор топливного давления
Его предназначение – регулировать давление топлива. Как уже отмечалось ранее, увеличение воздушного потока требует дополнительного топлива и своевременную его подачу для реакции горения. Автомобили с механическими нагнетателями и турбокомпрессорами, а также все автомобили с усовершенствованной системой наддува окажутся в выигрыше за счет установки такого регулятора. Он полезен также и на обычных автомобилях с улучшенной/переделанной системой впуска. Сегодня в продаже имеются регулируемые стабилизаторы топливного давления, но они требуют правильной установки, поэтому лучше обратиться к специалистам.

Топливные форсунки
Во-первых, форсунки не должны быть забиты грязью, иначе это приведет к некорректной работе автомобиля. По этой причине их нужно периодически проверять, использовать синтетические очистительные присадки. Если форсунки основательно забиты, придется их снять и «замочить» в очищающем растворе. Беда современных инжекторов в том, что добраться до форсунок через всевозможные провода и патрубки весьма проблематично, придется как минимум половину из них снимать.

Если двигатель модифицирован, ему необходимы форсунки большие по размеру для того, чтобы обеспечить его необходимым топливом. Потребность в дополнительном топливе создает необходимость в более высоком давлении топлива. Если ваш двигатель работает нормально с имеющимися форсунками, давление топлива достаточное, чтобы оно могло поступать в двигатель в необходимом количестве, тогда не стоит прибегать к замене форсунок на увеличенные.

Примечание: всегда нужно учитывать степень модификации двигателя. В ряде случаев для обеспечения корректной работы топливно-индукционной системы потребуется заменить датчик расхода воздуха. Если изменения параметров двигателя незначительные, по этому поводу можно не беспокоиться. Необходимо перепрограммировать блок управления (если был сделан «капитальный» тюнинг двигателя). При небольших доработках бортовой компьютер прошивать не придется.

Карбюратор
Сегодня существует множество типов карбюраторов, различающихся по форме, конструкции и размерам. Ошибка большинства заключается в том, что они устанавливают карбюратор слишком большого размера. Это приводит к снижению производительности и приемистости машины. Размер карбюратора должен соответствовать формуле: (максимальные обороты х объем в кубических дюймах) / 3456 х объемный КПД
Объемный КПД – это количество воздуха, которое двигатель может продвигать исходя из своего общего объема. Например, если объем двигателя равен 302 куб. дюйма, и его КПД составляет 85%, тогда объемный КПД будет равен 0,85 (257 у.е.)

Как уже отмечалось, существует множество видов карбюраторов, но важно подобрать наиболее подходящий вариант для своего автомобиля. Некоторые карбюраторы можно назвать настоящими произведениями искусства, другие приведут в изумление многих, когда они заглянут в моторный отсек. Так что выбор за вами.

Впускной коллектор
 Через впускной коллектор проходит и воздух, и топливо в карбюраторных двигателях.

Он работает по такому же принципу, что и коллектор «сухого потока». Однако через него проходит не только воздух, но и бензин, поэтому проходящий воздух, смешиваясь с бензином, становится тяжелее. Скорость прохождения смеси по топливным патрубкам из газораспределительной камеры в двигатель влияет на производительность автомобиля.

Существует большое количество вариантов тюнинг вариантов впускных коллекторов.

Популярностью пользуются двойные плоские впускные коллекторы, которые создают вакуум и засасывают воздух в цилиндры. Также имеются одинарные плоские коллекторы, которые тоже можно устанавливать. Все зависит от того, что именно планируется улучшить в машине. Ошибиться с выбором и установить неподходящий впускной коллектор – уменьшить мощность двигателя и управляемость.

Как и при любом другом тюнинге, установка карбюратора требует, чтобы все соединительные патрубки, идущие к впускному коллектору, распредвалу и головке, идеально совпадали.

Рекомендации
Относительно воздуха

Топливо-воздушная смесь и работа двигателя

От чего зависит мощность двигателя, сколько нужно сжигать топлива и воздуха, чтобы получить максимальную мощность или максимальную экономичность? Разберемся в этом на понятном языке.

Для того чтобы понять всю картину, для начала опишу как двигатель определяет сколько нужно налить топлива, сколько воздуха попало в цилиндр, сколько в итоге сгорело и как вообще прошло это горение.

Современный двигатель имеет для этого некоторые датчики, считывая их параметры, корректирует свои дальнейшие действия. Будем рассматривать все по порядку, в двигатель затягивается воздух создаваемым разряжением поршней (или затягивается турбиной) через датчик массового расхода воздуха

(MAF) который позволяет определить количество воздуха (учитывая его температуру и плотность). Следующий на пути датчик угла открытия дроссельной заслонки , за ним датчик давления во впускном коллекторе + в совокупности с датчиком коленвала считающий обороты двигателя, позволяют определить нагрузку. Вот как, все это позволяет корректировать смесь делая ее оптимальной, к тому же можно проследить за исправностью работы какого-либо датчика в этой цепочке, не начал ли кто-то из них врать.

На этом еще не все, воздух попал в цилиндр и компьютер дал указ форсункам на столько-то миллисекунд открыться, впрыснув топливо. Форсунки должны уложиться в срок пока на это дает согласие датчик распределительного вала . Вот топливовоздушная смесь находится в цилиндре, остаётся ее поджечь, компьютер анализируя все перечисленные датчики и внесенные корректировки опрашивает еще кучу электроники из них состояние кондиционера генератора и прочего, идет к последней инстанции датчику коленвала и определяет момент зажигания. Топливо загорается, и компьютер следит как протекает реакция, продолжая все время слушать

датчик детонации в случае его недовольства, вносятся дополнительные корректировки к углу опережения зажигания , сдвигая его на более поздний. Сгоревшая смесь вылетает в выхлопную трубу где поджидает кислородный датчик анализирующий количество кислорода в выхлопных газах, кстати тоже может указать на плохую работу выше указанных датчиков, сообщая компьютеру что посчитал он все плохо и вообще его закидало бензином, и он скоро покроется сажей и откажется так работать.

Важно качественно контролировать топливовоздушную смесь, идеальной будет стехиометрическая . Внесем немного ясности, что такое стехиометрия и как это слово применимо к процессам протекающих в ДВС.

Допустим у нас есть два вещества топливо и воздух, каждое из них имеет свою массу. В результате реакции окисления(горения) топливовоздушной смеси образуются другие вещества и выделяется энергия. Стехиометрической реакцией будет та, в которой вся масса воздуха и вся масса топлива про взаимодействуют и на выходе останется только продукты горения. В ДВС все обстоит иначе, невозможно создать идеальные условия горения, неточные относительно теоретических расчетов показания датчиков, не полное перемешивание топлива с воздухом, часть топлива конденсируется или оседает на стенках деталей. Цепная реакция, протекающая в момент возгорания, распространяется равномерно, а не по всему объему, в результате чего часть кислорода вступает в реакцию с другими соединениями образуя отходы затрачивая энергию, тем самым, не вступив в реакцию с топливом. Упустим разговоры про экологию и химию. Из этого следует, что максимальная мощность двигателя достигается на более богатой смеси, компенсируя потерю осевшего топлива, которое очень долго горит и чаще догорает уже в трубе или в катализаторе. Богатая топливовоздушная смесь более насыщенная и уже больше имеет пригодного для реакции газообразного топлива.

Значения лямбды за графиком приводит к пропускам зажигания.

На графике очень хорошо видна зависимость мощности от качества топливовоздушной смеси, которое в состоянии отследить лямбда, (меньше число лямбда- богаче смесь и наоборот ) при условии, что момент зажигания оптимальный. Оптимальным углом считается момент воспламенивший смесь и при последующем горении быстро расширяющиеся газы имеют максимальное давление на поршень, когда он уже опустился на 15-17 градусов ниже мертвой точки. При чрезмерно раннем зажигании поршень продолжает сжимать и без того огромное давление над поршнем, затрачивая на это энергию и время. Так же возникновение детонации до ВМТ несет разрушительные последствия.

Детонация протекает во много раз быстрее обычного процесса горения, охватывая большую площадь камеры сгорания мгновенно и при очень высокой температуре, разрушая детали двигателя. Взрывная волна отражается от стенок цилиндра многократно издавая металлический стук, датчик детонации улавливает это явление. Чаще всего детонация возникает из-за перегрева острых кромок в камере сгорания, тарелок клапанов, образуя калийное зажигание. более выражена на низких и средних оборотах, когда скорость топливовоздушной смеси не столь велика и подвержена нагреву, предусматриваются специальные вытеснители в камере сгорания, позволяющие лучше перемешать воздух с топливом, выталкивая клином из щели между головкой и поршнем, когда он подходит к ВМТ придавая завихрение и концентрацию в районе свечи.

Мощность двигателя, а, следовательно, скорость, разгон и рывок автомобиля напрямую зависят от характеристик энергоносителя – бензина. Но любителей и профессионалов не обманешь, они прекрасно знают, что в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания , спрятанного под капотом любимого автомобиля, сгорает не жидкий бензин или дизель, а топливно-воздушная смесь.

Именно ее состав, отношение массы атмосферного воздуха к массе жидкого топлива позволяет разогнаться до максимальной скорости, совершить рывок во время выполнения маневра обгона, или преодолеть крутой подъем.

Топливно-воздушная смесь – основные понятия

Мелкодисперсная смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС. Именно она, сгорая в цилиндрах двигателя, придает поступательное движение поршням и обеспечивает движение автомобиля.

В зависимости от своей структуры, ТВС может быть гомогенной (однородной по своему составу), или обладать слоистой структурой. В зависимости от вида нагрузки, заложенных параметров экономии топлива, и требуемого состава выхлопных газов (содержания вредных веществ и окислов азота), система впрыска топлива самостоятельно выбирает наиболее оптимальную структуру топливно-воздушной смеси.

Бедная и богатая ТВС, узлы и системы дозирования

Эмпирическая формула дает определение «нормальной» ТВС, как смеси 14,7 килограмм атмосферного воздуха и 1 килограмма жидкого топлива. Топливная смесь, количество воздуха в которой больше указанного в соотношении, называется бедной, и, соответственно, богатой, при меньшем количестве воздуха.

• бедная — воздуха > 14,7
• богатая — воздуха

В двигателях внутреннего сгорания за приготовление и состав топливно-воздушной смеси отвечает карбюраторный узел, который в настоящее время практически вытеснен инжекторной системой впрыска. И одна, и другая система обеспечивает многообразие режимов работы ДВС за счет приготовления смеси с различным содержанием атмосферного воздуха.

Историческая справка. Барботажный карбюратор – единственный в своем роде узел, позволявший приготовить идеальную топливно-воздушную смесь. Такая ТВС представляла собой смесь паров и атмосферного воздуха и позволяла достигнуть максимального КПД двигателя при минимальном расходе жидкого горючего. К сожалению, конструкция барботажного карбюратора была громоздкой и небезопасной в использовании, а отношение количества воздуха и паров топлива сильно зависело от температуры окружающей среды.

Историческая справка. После принятия свода норм и законов, известного как EURO 3 и регламентирующего содержание вредных для экологии веществ в выхлопных газах автомобилей, производители ДВС перешли на многоточечную инжекторную систему впрыска топлива. Каждая форсунка обслуживает «свой» цилиндр, а электронная дозирующая система подбирает необходимый состав смеси, который хоть незначительно, но отличается от цилиндра к цилиндру. На практике такое усложнение приводит к снижению надежности и усложнению ремонта в случае поломки.

Гомогенная и слоистая ТВС – отличия в режимах работы двигателя

Однородная топливная смесь наиболее универсальна для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания во всех возможных режимах. Стабильная теплоотдача позволяет развить максимальную мощность, не превышая среднедопустимого давления и температуры горения в цилиндрах, что положительно сказывается на стабильности работы двигателя и его долговечности. Однако все достоинства имеют и оборотную сторону. В данном случае, это неоптимальный расход топлива, «загрязнение» выхлопных газов не сгоревшими микрочастицами.

Эти недостатки устранимы при использовании топливно-воздушной смеси слоистой структуры. В цилиндры подается обедненная смесь, расчетные параметры теплоотдачи которой обеспечивают основные режимы работы ДВС, а так же оптимальный расход топлива. Но большое содержание атмосферного воздуха приводит к нестабильному воспламенению и разной скорости горения топливной смеси при каждом такте сжатия — расширения, что является причиной падения мощности и нестабильности работы двигателя в целом.

Достигнуть единообразия позволяет впрыск в зону воспламенения небольшого количества обогащенной смеси в качестве катализатора реакции окисления. В карбюраторных двигателях для решения данной задачи используют дополнительный впускной клапан, а инжекторные системы оснащаются двухрежимной форсункой.

Использование обедненной и обогащенной ТВС

1. Попытка уменьшить расход топлива путем регулировки топливной системы , зачастую приводит к неприятным последствиям. Увеличение количества воздуха в топливной смеси повышает температуру горения и приводит к преждевременным поломкам двигателя. Прогорание поршневых колец и эрозия стенок цилиндров – обычное дело при езде на обедненной ТВС. При все большем обеднении смеси наблюдается снижение мощности двигателя, при увеличении нагрузки появляются «провалы». Движение автомобиля становится дерганным, малейший подъем может стать непреодолимым препятствием. При достижении соотношения 30 к 1 мотор начинает глохнуть.
2. Чрезмерное обогащение смеси не превратит стандартную модель в гоночный болид. При уменьшении содержания воздуха в ТВС двигатель начинает работать с перебоями, падает мощность, катастрофически возрастает расход топлива. По достижении определенной пропорции двигатель невозможно будет запустить.

Современные автомобили приводит в движение Он характеризуется определенной схемой работы. Внутри камеры этой системы сгорает топливно-воздушная смесь. Это значит, что, заправляя автомобиль бензином или дизелем, водитель предоставляет только один необходимый элемент для движения транспортного средства.

Топливо смешивается с воздухом. бензин или дизель. Горючее испаряется при этом перед клапанами. В цилиндрах смесь топлива с воздухом сгорает от электрической искры. Если сканер автомобиля выдал ошибку р0172, это значит, что система определила отклонение. Это богатая смесь . Но можно и самостоятельно увидеть нарушения работы двигателя, вызванные такой проблемой. Как ее устранить, должен знать каждый владелец авто.

Общее понятие

Вникая в понятие, что такое слишком богатая смесь (ВАЗ , Skoda, BMW, Chevrolet и т. д.), следует сказать несколько слов о самом топливе. Оно состоит из соотнесенного в определенной пропорции бензина (дизеля) и воздуха. К цилиндрам двигателя подается жидкое горючее. От его количества во многом зависит это соотношение.

Богатой называется смесь, в которой бензина содержится больше, а воздуха — меньше нормы. Так как кислорода внутри камеры сгорания недостаточно, процесс работы двигателя теряет мощность. Догорание бензина происходит из-за этого уже в глушителе. Некоторые автомеханики называют такое состояние горючего высококалорийным.

Эти нарушения отражаются на внешнем виде свечей зажигания. На них появляется характерный черный нагар, копоть. Причин такому состоянию системы двигателя может быть несколько. Их обязательно необходимо найти и устранить.

Когда смесь становится богатой

Отклонения приготовления смеси появляются в результате определенных сбоев систем автомобиля. За процесс создания горючего отвечает инжектор. Он готовит смеси с определенным процентным содержанием кислорода. Именно эта способность представленного элемента двигателя дает возможность двигателю работать в разных режимах.

При необходимости водитель может, благодаря такому устройству, повысить скорость, справиться с подъемом, пойти на обгон и т. д.

Определяется математической формулой. Нормальным считается соотношение на 1 кг жидкого горючего 14,7 кг кислорода. Если в этой формуле по каким-то причинам увеличивается количество кислорода, такой состав называется бедным. Если же в смеси поднимается показатель количества топлива, смесь приобретает статус богатой.

Владелец автомобиля может самостоятельно отрегулировать уровень подачи кислорода к топливной смеси. Ошибки, допущенные в этом процессе, приводят к поломкам и неправильной работе транспортного средства.

Признаки отклонения

Богатая смесь — ВАЗ , УАЗ, BMW, Audi и прочих существующих марок автомобилей — может проявляться широким спектром отклонений в работе автомобиля. При возникновении таких нарушений необходимо срочно выяснить причину такого состояния двигателя.

В транспортных средствах, в которых установлен автосканер, при возникновении представленных отклонений загорается индикатор с соответствующим кодом ошибки (P0172). Глушитель в таком случае может издавать громкие хлопки. Это происходит из-за догорания воздуха в выхлопной трубе. Это один из первых признаков нарушений.

При этом можно заметить появление в выхлопных газах черного, серого оттенков. Это также связано с неуместным способом догорания топлива. Выхлоп не проходит никакой очистки. В трубе находится большое количество атмосферного кислорода. Поэтому отработанный газ приобретает характерный грязный оттенок.

Управление автомобилем

Слишком богатая смесь проявляется также при управлении транспортным средством. Это сразу же заметит практически любой водитель. Машина становится менее динамичной. Мощность работы двигателя резко снижается. Так как процесс сгорания в камере мотора происходит медленнее, механизм не способен работать на полную силу.

В некоторых случаях машина может даже не поехать. Но это при очень серьезных отклонениях соотношения горючего и воздуха в камере сгорания.

При езде на автомобиле владелец может заметить, что расход топлива стал больше. Это также характерный признак нарушения работы двигателя из-за работы при богатой смеси. Объясняется это нарушение просто. Двигатель в таких условиях работает неэффективно. Смесь горючего расходуется неправильно. Чтобы предотвратить низкую скорость сгорания, мотор начинает впрыскивать в камеру больше жидкого топлива.

Основные причины

Существует несколько основных причин, которые вызывают отклонения соотношения воздуха и бензина. Самыми основными из них могут быть отклонения в системе управления двигателем, а также нарушения работы привода воздушной заслонки. Неисправность инжектора тоже может объяснять, почему определяется богатая смесь. Карбюратор при неправильной настройке также способен стать причиной отклонений. Еще одним фактором образования богатой смеси считается засорение воздушного фильтра.

Нередко причиной нарушений в топливной системе становятся неправильные действия владельца автомобиля. С целью уменьшения расхода бензина или увеличения мощности мотора водитель может неправильно отрегулировать систему. В результате он получает проблемы с двигателем и необходимость проведения внеочередного техобслуживания или даже ремонта.

Отклонения подачи топлива

Так как процесс формирования горючей смеси состоит из двух основных компонентов (бензин и воздух), нарушения возможны со стороны подачи каждого из них. Избыток топлива определяется гораздо реже, чем недостаток воздуха. Но типичные нарушения подачи горючего следует рассмотреть подробнее.

Слишком богатая смесь, причины которой связаны с топливной системой, может быть вызвана высоким давлением в магистрали. Это отклонение вызывается неисправностью бензонасоса или системы регуляции. Чтобы проверить эту версию, применяют специальный манометр для топлива.

Отклонения в составе смеси может вызывать адсорбер. Через него из-за неисправности системы улавливания паров впускается большое количество бензина.

Также могут быть неисправными форсунки. Инжектор в закрытом состоянии может быть неспособен держать топливо. Это становится причиной попадания его в камеру даже при закрытых форсунках.

Неисправности подачи воздуха

Ошибка «Богатая смесь» , которую определяет система диагностики автомобиля, гораздо чаще бывает вызвана недостаточным поступлением кислорода в камеру сгорания. Причин такому нарушению несколько.

В первую очередь может быть элементарно загрязнен воздушный фильтр. По некоторым причинам (тяжелые условия эксплуатации, езда по грязным дорогам) этот элемент системы очистки кислорода может прийти в негодность даже раньше указанного производителем срока. Поэтому необходимо визуально оценить очиститель. Если он грязный, покрыт маслом, его в срочном порядке необходимо заменить. Иначе мотор быстро выйдет из строя.

В некоторых случаях причиной неполноценной подачи воздуха в камеру сгорания может стать поломка датчика его расхода. Это поможет выявить система показаний сканера. Иногда определяется неисправность датчика давления воздуха в коллекторной системе.

Автоматическая система диагностики

Если система диагностики автомобиля показывает, что возникла ошибка «Слишком богатая смесь» , необходимо предпринять определенные действия. Для этого необходимо разобраться в принципах работы сканера.

Воздух подается в горючее при диагностике сенсора МАР и лямбда-зонд. Может, вызвана отклонениями именно этих систем. Однако, кроме них, проблемы могут быть связаны с отклонениями в тепловых зазорах (двигатель с ГБО), при механическом повреждении уплотнительных материалов, недостаточной компрессии или отклонении при работе ГРМ.

Чтобы понять, почему автоматическая диагностика указывает такую ошибку, владелец автомобиля может выполнить несколько действий. В первую очередь требуется проанализировать информацию, которую предоставляет сканер. Далее можно искусственно сымитировать условия появления такой неисправности.

Следующим шагом может стать проверка узлов и механизмов, например контактов, отсутствия подсоса, а также работоспособность систем, связанных с подачей топлива и кислорода в камеру сгорания.

Устранение системной ошибки

Если система диагностики указывает, что автомобилем применяется богатая смесь , необходимо произвести ряд действий. Неисправный узел находится при последовательной проверке каждой системы. Для этого мультиметром проверяются датчики ДЖОТ, MAF, а также лямбда-зонд.

Затем проверяют уплотнители и соединения на впуске воздуха, а также выпускном коллекторе. Подсоса быть не должно. После проведения всех манипуляций и устранения неисправности делается сброс корректировок топливной подачи. При этом долгосрочные программы относительно этой настройки возвращаются до первоначального значения.

Если в топливном баке готовится слишком богатая смесь , первое, что рекомендуют сделать опытные автомеханики, это сбросить дополнительные настройки работы инжектора. Если владелец производил самостоятельные настройки системы регулировки топлива, он мог допустить серьезные ошибки. Богатая топливная смесь приведет к неизбежной поломке мотора очень скоро.

Если причина отклонений связана с системой форсунок, это можно определить визуально. При такой неисправности на внешней стороне инжектора появляются следы сгорания топлива.

Гарь и копоть можно обнаружить также и на одной стороне уплотнительного медного кольца. Такие отклонения бывают вызваны неправильной установкой инжектора. Если уплотнительное кольцо находится не на своем месте, также возможны подобные неисправности.

Редкие поломки

Специалисты утверждают, что 90% всех ошибок « связаны с регулировкой инжектора. Устранить ее несложно. Главное — вовремя обратить внимание на неправильную работу двигателя автомобиля.

Самыми редкими, экзотическими считаются неисправности блока управления двигателем, а также плохое состояние контактов. Иногда встречаются случаи отравления кислородного датчика. Выявить такие отклонения способен опытный специалист. Самостоятельно решить проблему в этом случае удается не каждому владельцу автомобиля.

Рассмотрев, что собой представляет богатая смесь, можно понять опасность возникновения такой ситуации. При появлении непредвиденных ситуаций лучше обратиться в сервисный центр. На пунктах техобслуживания есть необходимый инструмент, с помощью которого можно произвести диагностику. Это сохранит двигатель автомобиля.

В данной статье расскажем, что такое бедная или богатая смесь бензина и воздуха. Какие пропорции оптимальны для работы двигателя. Мелкодисперсная смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС. Именно она, сгорая в цилиндрах двигателя, придает поступательное движение поршням и обеспечивает движение автомобиля. В зависимости от своей структуры, ТВС может быть гомогенной (однородной по своему составу), или обладать слоистой структурой. В зависимости от вида нагрузки, заложенных параметров экономии топлива, и требуемого состава выхлопных газов (содержания вредных веществ и окислов азота), система впрыска топлива самостоятельно выбирает наиболее оптимальную структуру топливно-воздушной смеси.

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДВИГАТЕЛЯХ

В двигателях внутреннего сгорания горючая смесь требуемого состава приготавливается из топлива и воздуха в специальном устройстве — карбюраторе, а затем подается в нужном количестве непосредственно в цилиндры двигателя.

Смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха (со стандартным содержанием кислорода), принято называть нормальной . Если быть точным, смесь в соотношении бензина и воздуха в соотношении 1:14,7 называют стехиометрической. Если на ней работает двигатель, его мощность достаточно высока при неплохой экономичности.

Уменьшим поступление воздуха до 12,5 — 13 кг. Смесь обогатится (бензином) — станет мощностной , потому что, сгорая в цилиндрах наиболее быстро, создает максимальное давление на поршни, а значит высокую мощность. Правда, экономичность ухудшается на 15-20%. Если при сгорании на 1 кг бензина затрачивается от 13 до 15 кг воздуха смесь называют обогащенной , если менее 13 кг воздуха — богатой . Дальнейшее обогащение 5-6 кг воздуха на 1 кг топлива приводит к тому, что способность смеси к воспламенению ухудшается настолько, что двигатель может остановиться. Если соотношение бензина и воздуха станет 1:5, то смесь не воспламеняется. Если стремиться к экономичности, воздуха к смеси следует немного добавить — до 15-17 кг на 1 кг бензина. Такую смесь называют обедненной . Расход бензина становится минимальным, правда потеря мощности до 8-10% в сравнении с «мощностной». Если воздуха свыше 17 кг — смесь такого состава называют бедной . Смесь при соотношении бензина и воздуха 1:21 и более не воспламеняется. Нельзя обеднять смесь беспредельно: когда воздуха больше 20 кг на 1 кг бензина, воспламенение от искры станет ненадежным и может прекратиться. Пока он работает на бедной смеси, нечего ждать достаточной мощности и, как ни странно, экономичности. Ведь тяговые характеристики машины ухудшаются настолько, что водитель вынужден ее «подхлестывать», переходя на пониженную передачу там, где легко ехал на высшей.

На слишком богатой смеси, мощность мотора существенно снижается, а расход бензина увеличивается. Значит, богатая или, хуже, переобогащенная смесь — это избыток бензина или недостаток воздуха.

ДЛЯ ЧЕГО ОБЕДНЯЮТ СМЕСЬ?

Смесь обеднять нужно в любом случае — это экономичность и токсичность при одинаковой мощности. Топливовоздушная смесь воспламеняется от искры в некотором диапазоне концентраций. Направленным движением воздуха (зависит от формы коллектора, клапанных каналов, камеры сгорания поршня) в цилиндре и факелом впрыскиваемого топлива можно достичь локальной «богатой» смеси в районе свечи зажигания на всех режимах работы, что позволит ей надёжно воспламеняться. При этом суммарно смесь в цилиндре будет «бедной». На некоторых режимах (х.х., низкая нагрузка) нет необходимости в большой дозе топлива. Соответственно, нет необходимости и в большом количестве воздуха. Для таких режимов могут уменьшить количество воздуха, например, не открывая один из двух впускных клапанов или сильно искажая фазы их открытия/закрытия, создавая дополнительное сопротивление на выпуске. На режимах больших нагрузок открывается все, что можно и врыскиваемое топливо закруживается воздухом в цилиндре таким образом, что смесь у свечи будет локально богатой и, главное, будет обеспечено «плавное» последовательное воспламенение и сгорание порций топлива в этом вихре «цлиндровых страстей». Т.е., смесь предельно обедняется, но лишь вихри воздуха помогают её нормально сжигать.

Историческая справка. Барботажный карбюратор – единственный в своем роде узел, позволявший приготовить идеальную топливно-воздушную смесь. Такая ТВС представляла собой смесь паров и атмосферного воздуха и позволяла достигнуть максимального КПД двигателя при минимальном расходе жидкого горючего. К сожалению, конструкция барботажного карбюратора была громоздкой и небезопасной в использовании, а отношение количества воздуха и паров топлива сильно зависело от температуры окружающей среды.

Историческая справка. После принятия свода норм и законов, известного как EURO 3 и регламентирующего содержание вредных для экологии веществ в выхлопных газах автомобилей, производители ДВС перешли на многоточечную инжекторную систему впрыска топлива. Каждая форсунка обслуживает «свой» цилиндр, а электронная дозирующая система подбирает необходимый состав смеси, который хоть незначительно, но отличается от цилиндра к цилиндру. На практике такое усложнение приводит к снижению надежности и усложнению ремонта в случае поломки.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ Идеальным циклом двигателя называется круговой замкнутый обратимый цикл, представляющий собой совокупность последова­тельных процессов, совершаемых идеальным газом в цилиндре идеальной машины. При идеальном цикле допускаются следующие отступления: 1)… В зимнее время водителя подстерегает множество проблем. В первую очередь они связаны с плохим запуском двигателя автомобиля. Для того чтобы решить данную задачу, специалисты советуют устанавливать специальные предпусковые подогреватели. Указанные уст…

Настройка двигателя по соотношению воздух/топливо

| Практическое руководство – Двигатель и трансмиссия

Quick Tech

В тюнинге двигателей есть старая поговорка, что при регулировке смеси в двигателе можно много раз быть слишком богатым, но слишком обедненным только один раз. Имея это в виду, определение соотношения воздух-топливо (также называемого смесью) вашего двигателя может иметь решающее значение для его мощности, экономичности и продолжительности работы. К счастью, если двигатель вашего Mopar стандартный, вам, вероятно, не нужно слишком беспокоиться о соотношении воздух/топливо, потому что завод позаботился об этом за вас, установив подходящего размера и настроенный карбюратор (или систему впрыска топлива). ). Но если ваш двигатель был модифицирован с добавлением вторичного карбюратора, впуска, распредвала, головок или множества других рабочих деталей, вам необходимо отрегулировать соотношение воздух/топливо в соответствии с потребностями вашего двигателя.

Каждый раз, когда вы модифицируете свой двигатель, вы изменяете его эффективность, чтобы сжигать топливо и воздух и обеспечивать мощность и крутящий момент. Поэтому, когда дело доходит до индукции, большинство из нас исходно предполагает, насколько большим должен быть карбюратор, размер форсунки и угол опережения зажигания. Большинство из нас сначала пытаются немного увеличить мощность карбюратора, используя также консервативные настройки синхронизации и подкрадываясь к правильной настройке с безопасной стороны. Когда дело доходит до определения соотношения воздух/топливо в двигателе, мы считываем свечи зажигания, но чтение свечей зажигания — это больше искусство, чем наука, и новым свечам может потребоваться несколько сотен миль, чтобы заправить их, чтобы узнать, является ли смесь в целом пригодной. бедный или вообще богатый, но не говорит вам, на какой фазе работы двигателя возникает состояние. К счастью, у Innovate Motorsports есть несколько отличных продуктов для определения соотношения воздух/топливо наиболее точным электронным способом.

Хотя идеальное соотношение воздуха и топлива в бензиновом двигателе внутреннего сгорания несколько различается от двигателя к двигателю и от топлива к топливу, существует диапазон того, что мы называем нормальной работой для высокопроизводительных приложений. Посредством определения их химического состава всем видам топлива присваивается так называемое стехиометрическое соотношение воздуха и топлива, при этом 14,7:1 является идеальным значением, определенным для чистого бензина. Все бензины имеют различные свойства и присадки, однако варьируется идеальное соотношение воздуха и топлива, необходимое для правильной работы двигателя и достижения его максимальной мощности. Принято считать, что большинство двигателей Mopar V-8 реагируют на соотношение воздух/топливо примерно от 12,5 до 13,2 частей воздуха на каждую часть топлива, или на соотношение от 12,5:1 до 13,2:1, и могут определить, что соотношение является ключом к оптимальной производительности.

Innovate Motorsports предлагает несколько комплектов и сопутствующих товаров, которые определяют и даже записывают соотношение воздух/топливо в вашем двигателе. Эти приборы работают независимо от того, установлен ли двигатель на динамометрическом стенде или в вашем автомобиле, они точны и просты в установке. Установив кислородный датчик (также известный как лямбда-зонд) в выхлопную трубу вашего автомобиля (или выхлопную трубу на диностенде), вы можете подключиться к портативному портативному измерителю Innovate, регистратору данных или стационарному манометру и считывать показания воздуха. соотношение топлива в режиме реального времени. Эти счетчики предлагают технологию LM-2, обеспечивающую быструю реакцию, а модели регистраторов данных также позволяют записывать данные для воспроизведения, позволяя вам точно видеть, когда автомобиль находится в богатом или бедном состоянии во всем его рабочем диапазоне. Мы использовали портативную модель Innovate на недавнем динамометрическом стенде и получили отличные результаты, просматривая данные о соотношении воздух-топливо в режиме реального времени и определяя, где двигатель можно настроить для лучшей смеси, но мы могли бы легко сделать то же самое с двигателем, установленным в автомобиль.

Современные инжекторные двигатели настраиваются автоматически бортовыми компьютерами или могут быть перенастроены с помощью загрузчиков вторичного рынка. Эта же технология позволяет вам считывать информацию о соотношении воздух/топливо в режиме реального времени, даже если ваш автомобиль карбюраторный.

Trending Pages

• 2024 Maserati GranTurismo Первая поездка: Maserati от центрального литья

• Первый взгляд: впускной коллектор XS от Performance Design для LS3 V-8 Лучший электромобиль Benz еще

• 2023 Защитник Land Rover 110 V-8 Первый тест: больше цилиндров делает (в основном) все лучше

• Вот что говорит Интернет о 2024 RAM 1500 Recup

Трендовые страницы

.

Mercedes-Benz EQE SUV 2024 First Ride: первый взгляд на впускной коллектор XS от Performance Design для LS3 V-8.0021

2023 Land Rover Defender 110 V-8 Первый тест: больше цилиндров делает (в основном) все лучше Характеристики двигателя — Disciples of Flight

470

АКЦИИ

«То, что я не могу создать, я не понимаю».

— Ричард Фейнман

В предыдущих статьях я исследовал некоторые физические аспекты, которые усложняют создание самолетов с хвостовым колесом, и мой опыт пилота-студента, когда я работал над преодолением этих проблем. Таким образом, Disciples of Flight для меня подобны научным журналам, для которых я пишу в рамках своей повседневной работы: место, где можно обобщить то, что я узнал, чтобы поделиться этим с другими. В то же время процесс преобразования информации в удобоваримую форму сам по себе является процессом обучения.

В дополнение к тому, что мне потребовалось освоить методы управления хвостовым тягачом, покупка Cessna 185 также потребовала от меня немного узнать об управлении высокопроизводительным двигателем гражданской авиации Continental IO-550. Правильное управление двигателем может продлить срок службы таких дорогостоящих в капитальном ремонте зверей, а также повлиять на ежедневный расход топлива.

Cessna 185 автора на взлетно-посадочной полосе Минерал-Каньон, Южная Юта.

Здесь я начну исследовать проблему топливно-воздушная смесь и как эта смесь влияет на характеристики двигателей, на которых мы летаем. Я начну с обзора некоторых химических процессов, а затем опишу измерения, которые я провел на своем самолете относительно влияния топливно-воздушной смеси на температуру двигателя, скорость полета и расход топлива.

Заметьте, я не инженер и не авиамеханик. Хотя я надеюсь, что эта статья побудит других лучше понять свои двигатели, я настоятельно рекомендую всем, кто рассматривает возможность проведения таких экспериментов, проконсультироваться с настоящим экспертом по двигателям, прежде чем делать это.

Сжигание углеводородов

Современная человеческая цивилизация питается от сжигания углеводородов. Углеводороды — это молекулы, состоящие из атомов водорода и углерода. Они являются активным ингредиентом ископаемого топлива, которое мы прилагаем большие усилия, чтобы извлечь его из земли. Горение — это быстрое химическое соединение материала с кислородом. В случае углеводородов продуктом этого сгорания являются углекислый газ, вода и энергия в виде тепла.

Топливо, которым питается большинство поршневых самолетов авиации общего назначения, называется «100LL» ​​или «avgas». 100 — это октановое число легкового автомобиля по той же шкале, что и октановое число (обычно 80-е и 90-е) «моги», которые вы заправляете в свой автомобиль. LL расшифровывается как «Low-Lead», что означает, что, в отличие от мога, для улучшения характеристик было добавлено небольшое количество тетраэтилсвинца.

Что означает октановое число? Двигатель состоит из нескольких камер или «цилиндров», в каждую из которых впрыскивается смесь воздуха и авиационного газа. Эта смесь своевременно воспламеняется искрой, создаваемой свечами зажигания. Своевременный взрыв топливно-воздушной смеси в цилиндре приводит в движение поршень, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, который вращает воздушный винт.

Проблема возникает из-за того, что в некоторых случаях давление и тепло внутри цилиндра могут привести к сгоранию топлива в неподходящее время. Этот процесс часто называют детонацией, и он может вызвать нагрузку на двигатель и, в конечном итоге, повредить его. Исследования показали, что топливо, состоящее исключительно из углеводорода, известного как изооктан (2,2,4-триметилпентан), достаточно устойчиво к детонации. С другой стороны, топливо, состоящее из чистого гептана (другого углеводорода), подвержено сильной детонации. Октановое число конкретного топлива — это просто процентное содержание изооктана в смеси изооктана и гептана, при котором уровень детонации будет таким же, как и у оцениваемого топлива.

 

Вверху: молекула гептана, C ₇  H ₁₆ , состоящая из семи атомов углерода (черные сферы) и шестнадцати атомов водорода (белые сферы).

Внизу: молекула изооктана (или 2,2,4-триметилпентана) C ₈ H ₁₈ , состоящая из восьми атомов углерода и восемнадцати атомов водорода.

^{(Рисунки Бена Миллса [Public Domain], через Викисклад. )}

100LL Avgas представляет собой смесь нескольких изооктанов (молекулы углеводорода, содержащие восемь атомов углерода) и тетраэтилсвинца, что дает уровень детонации, аналогичный 100% 2,2,4-триметилпентану. Мы можем использовать эту информацию, чтобы получить приблизительное представление о топливно-воздушной смеси, которая приведет к оптимальному уровню сгорания.

Полная химическая реакция сгорания изооктана представлена ​​символически:

2 C ₈  H ₁₈ + 25 O ₂  → 16 CO ₂  + 18 H ₂ O

Проще говоря, две молекулы изооктана будут соединяться с 25 молекулами кислорода (кислород встречается в природе в виде молекулы, состоящей из пара атомов, отсюда индекс 2) с образованием 16 молекул углекислого газа (CO ₂ ) и 18 молекул воды (H ₂ O). Убедитесь сами, что по обе стороны этой реакции находится одинаковое количество атомов каждого типа!

Отсюда несложно (для тех, кто хоть немного разбирался в химии) рассчитать топливно-воздушную смесь для полного сгорания. Предположим, у меня есть кубический сантиметр (сокращенно «см»; примерно 1/15 столовой ложки) жидкого авиационного газа. Сколько воздуха потребуется для полного сгорания?

Плотность жидкого авиационного газа составляет около 0,7 грамма на кубический сантиметр. (Возможно, вам больше знакомо выражение в 6 фунтов на галлон.) Молярная масса октана составляет 114,23 грамма, поэтому один кубический сантиметр авиагаза равен 0,00613 моля авиагаза. Это должно смешаться с (25/2) × 0,00613 = 0,0733 моля O2. При 25 градусах Цельсия объем идеального газа при давлении воздуха на уровне моря составляет около 24 500 см 3 /моль. Таким образом, объем 0,0733 моля O2 будет составлять около 1874 см³. В воздухе всего 21 % кислорода по объему, поэтому потребуется 8,924 куб.см или около 9 литров воздуха для сжигания 1 куб.см бензина.

Что произойдет, если содержание топливно-воздушной смеси при сгорании составляет менее 1 см3 на 9 литров? Это то, что мы называем «бедной» смесью, и она будет выделять меньше тепла, чем оптимальная смесь. Если смесь больше 1 куб. см на 9 литров, это то, что мы называем «богатой». В этом случае все топливо не сгорает и у нас остается меньше тепла на единицу израсходованного топлива. Кроме того, в слишком богатом случае могут остаться остатки углеводородов. Эти остаточные углеводороды могут в некоторых случаях образовывать грязь, способную загрязнить двигатель.

Летные испытания IO-550 D22B

Перед покупкой высокопроизводительного самолета я слышал от инструкторов и читал в журналах о непрекращающихся дебатах об оптимальной работе двигателя. Дебаты были сосредоточены на том, где эксплуатировать двигатель в диапазоне от бедной до оптимальной и богатой смеси. Типичным примером дебатов была колонка «Воздушный бой» в майском номере AOPA Pilot за май 2011 года.

На практике трудно измерить точную состав топливно-воздушной смеси напрямую. Расход топлива в галлонах в час или фунтах в час измерить просто, но количество воздуха в смеси будет зависеть от таких вещей, как высота над уровнем моря и температура воздуха, которые будут меняться в ходе полета. Таким образом, топливно-воздушная смесь обычно исследуется косвенно, по температуре выхлопных газов. Грубо говоря, пиковая температура выхлопных газов будет иметь место при оптимальной топливно-воздушной смеси. Я говорю примерно, потому что, как ни странно, топливо может играть роль в охлаждении двигателя.

Дебаты о топливно-воздушной смеси сосредоточены на вопросе о том, следует ли эксплуатировать двигатель на богатой стороне пиковой температуры выхлопных газов или на обедненной стороне пиковой температуры выхлопных газов. Почему бы не бежать на пике? При некоторых настройках мощности тепло, выделяемое при пиковом сгорании, просто слишком горячо для двигателей. Продолжительная работа с такими настройками может привести к повреждению двигателя.

J. P. Instruments EDM 700, отображающий температуру выхлопных газов (EGT) и температуру головки блока цилиндров (CHT) для четвертого цилиндра.

Чтобы изучить влияние топливно-воздушной смеси на мой IO-550, я использовал монитор данных двигателя J. P. Instruments EDM-700, который установлен на моей приборной панели. Это или подобное устройство потребуется любому, кто захочет провести такие испытания двигателя. EDM подключен к датчикам, которые измеряют температуру выхлопных газов (EGT), а также температуру головки блока цилиндров (CHT) для каждого цилиндра. Зонд CHT – это прямое измерение температуры самого цилиндра двигателя. В конечном счете, CHT является фактором, который больше всего влияет на срок службы двигателя. Руководство по эксплуатации IO-550 рекомендует, чтобы CHT никогда не превышала 460 градусов по Фаренгейту. Механики рекомендуют 400 градусов или меньше во время круиза. Также рекомендуется, чтобы CHT не опускалась ниже 300 градусов по Фаренгейту более чем на пять минут, например, при спуске.

EDM-700 также измеряет и рассчитывает другие полезные величины, такие как температура наружного воздуха, расход топлива в галлонах в час, остаток топлива и т.д. Наконец, в этих тестах я использую свой индикатор воздушной скорости, потому что хочу знать, как топливно-воздушная смесь повлияет на время, необходимое мне, чтобы добраться из точки А в точку В.

Упрощающее предположение, которое я собираюсь Обсуждение ниже заключается в том, что средние значения EGT и CHT являются хорошей заменой для EGT и CHT отдельных цилиндров. Обратите внимание, что если двигатель не оснащен настроенной системой впрыска, это обычно не так. Я надеюсь продолжить эту статью обсуждением многоцилиндровых усложнений в не столь отдаленном будущем.

Я выполнил тест, установив постоянный газ, скорость вращения винта и высоту. Здесь помогает автопилот, в противном случае вы можете взять с собой приятеля, который может записывать для вас числа. Для испытаний, которые я описываю ниже, я выбрал давление в коллекторе 23 дюйма ртутного столба и скорость вращения винта 2300 об/мин. (Это соответствует примерно 60-65% максимальной мощности ИО-550 Д.) Я летел на барометрической высоте 6500 футов, а температура наружного воздуха была 59градусов по Фаренгейту во всех этих измерениях.

В этих измерениях я контролировал расход топлива в галлонах в час. Я устанавливаю расход с помощью ручки смеси, затем считываю галлоны в час с EDM. При каждой настройке расхода топлива я выжидал несколько минут, пока показания стабилизировались, а затем записывал EGT и CHT для каждого цилиндра с EDM, а также отображаемую скорость воздуха (IAS) с указателя воздушной скорости. Я начал тесты при довольно богатом расходе топлива 18 галлонов в час (GPH) и постепенно обеднил смесь. Я остановился, когда двигатель начал давать пропуски зажигания на скорости около 12 галлонов в час.

Средняя температура выхлопных газов (градусы по Фаренгейту, вертикальная ось) в зависимости от расхода топлива (галлонов в час, горизонтальная ось).

На приведенном выше рисунке я построил график зависимости среднего значения выхлопной трубы от расхода топлива. На этом графике более обедненные смеси находятся слева, а более богатые — справа. На графике виден четкий «пик» средней температуры выхлопных газов при расходе топлива 15 галлонов в час (GPH). При настройке 15 галлонов в час, если я увеличу или уменьшу поток, средний EGT уменьшится. Что происходит со средней температурой головки блока цилиндров при тех же настройках расхода топлива?

Средняя температура головки цилиндров (градусы по Фаренгейту, вертикальная ось) в зависимости от расхода топлива (галлонов в час, горизонтальная ось).

График средней температуры головки блока цилиндров или CHT на рисунке выше. Во-первых, обратите внимание, что средняя температура CHT всегда значительно ниже рекомендуемой крейсерской температуры 400 градусов по Фаренгейту. CHT падает быстрее на бедной пиковой скорости 15 галлонов в час, чем на богатой. Кажется, это указывает на то, что мы можем получить более холодные CHT, используя настройки бедной смеси. Фактически, при наименьших расходах топлива 12 и 12,5 галлонов в час средняя ТГЦ близка к минимальной рекомендуемой рабочей точке в 300 градусов по Фаренгейту.

Приведенная скорость воздуха (мили в час, вертикальная ось) в зависимости от расхода топлива (галлоны в час, горизонтальная ось).

Далее на графике показана зависимость скорости воздуха от расхода топлива. Тенденция ясна, что больший расход топлива создает большую скорость воздуха. Обратите внимание, что скорость воздуха имеет тенденцию «выравниваться» при расходе топлива выше 14-15 галлонов в час. Добавление большего количества топлива после пиковой температуры выхлопных газов не приводит к значительному увеличению воздушной скорости. Но ясно, если моя цель — добраться туда как быстро  , я хочу выбрать богатую сторону пиковой температуры выхлопных газов.

Мили по воздуху на галлон (вертикальная ось) и расход топлива (галлоны в час, горизонтальная ось).

Наконец, чтобы учесть экономию топлива , я построил график зависимости количества миль на галлон от расхода топлива. Это всего лишь указанная скорость воздуха, деленная на расход топлива, нанесенная на график в зависимости от расхода топлива. И это показывает интересную тенденцию уменьшения пробега по мере увеличения расхода топлива. Если моя цель — попасть туда как  эффективно  насколько это возможно, я хочу быть на обедненной стороне пиковой температуры выхлопных газов. На самом деле, при работе на самых бедных смесях требуется всего около 3/4 топлива по сравнению с самыми богатыми настройками при прохождении того же расстояния.

Резюме и выводы

Авт.газ, да и вообще любое топливо, в процессе сгорания смешивается с воздухом в определенном соотношении. В этой статье я попытался проиллюстрировать, как изменение топливно-воздушной смеси влияет на характеристики двигателя IO-550 моей Cessna 185, на примере задействованных принципов.

Как указывалось выше, в представленных результатах и ​​обсуждении я сделал упрощающее предположение, что средняя температура выхлопных газов и температура головки цилиндров являются разумной заменой для рассмотрения цилиндров по отдельности. Это упрощение позволяет нам понять «общую картину» того, что может произойти при изменении топливно-воздушной смеси.

Исходя из этих предположений и для конкретного набора описанных условий полета, кажется, что идеальной рабочей точкой будет расход топлива приблизительно 13 галлонов в час. При таком расходе средний CHT составляет прохладные 320 по Фаренгейту, что намного выше минимальной рекомендуемой рабочей температуры. Воздушная скорость составляет около 143 миль в час, возможно, на 10-15 миль в час медленнее, чем можно было бы достичь с более высоким расходом топлива. Тем не менее, общий пробег при скорости 13 галлонов в час, составляющий 11 миль на галлон, является улучшением на 25% по сравнению с более высокими расходами топлива. Кроме того, при более бедной топливно-воздушной смеси вероятность накопления углеводородов и загрязнения двигателя должна быть меньше.

В действительности любой двигатель в некотором смысле представляет собой набор маленьких одноцилиндровых двигателей, работающих параллельно, но с единым регулятором расхода топлива. Кривые температуры выхлопных газов могут значительно различаться от цилиндра к цилиндру из-за различных потоков топлива, и один цилиндр может быть бедно-пиковым, а другой — пиковым или богатым.