Бедная смесь на газу: Что это такое? Причины появления и последствия

На фоне повального удорожания бензина наблюдается значительное увеличение спроса на газовое топливо. Вследствие этого автовладельцы, стремящиеся сэкономить, обращаются в сервисные центры для установки ГБО. Однако многих водителей сдерживает от такого решения мнение о том, что использование газа отрицательно сказывается на состоянии двигателя. Правда ли это? Разобраться в вопросе помогут эксперты сервисного центра по установке ГБО http://www. gaspart.ru/.

Правильная настройка как залог стабильной работы двигателя

Забегая наперед, скажем, что газ не вредит деталям моторной группы. Но на практике все несколько сложнее.

В первую очередь, чтобы обеспечить нормальную работу двигателя, газотопливную систему нужно правильно настроить. Иначе говоря, установкой и регулировкой ГБО должны заниматься профессионалы. В то же время, от автовладельца требуется регулярное прохождение планового техобслуживания.

Разница в октановом числе

Одним из аргументов является то, что газ имеет более высокое октановое число, чем бензин. Противники ГБО утверждают, что это приводит к таким последствиям:

• Поломка двигателя.
• Повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы.
• Прогорание клапанов.

Но факты позволяют сделать иной вывод: если грамотно настроить систему, существенного влияния на перечисленные узлы и детали ГБО не окажет.

Бедная или богатая смесь

В случае неправильной настройки газотопливной системы возможно переобогащение либо обеднение газовой смеси. В первом случае это влечет за собой такие последствия:

• Поломка катализаторов.
• Прогорание выпускного клапана.
• Перебои в работе мотора.
• Сбои в электронном блоке управления (ЭБУ).

Если подается бедная смесь, то это приводит к увеличению температуры сгорания. Последствия:

• Прогорание клапанов и седел клапанов.
• Ускоренный износ свечей зажигания.
• Перегрев двигателя.

Выбор моторного масла

При использовании газа в качестве источника питания повышается температура в камере сгорания (разница с бензином около 200 градусов по Цельсию). Для таких условий подходит далеко не каждый смазочный материал.

Если использовать бензиновое масло для ГБО, то это может привести к закоксовыванию мотора и подгоранию смазки. В результате, детали моторной группы будут изнашиваться гораздо быстрее. Поэтому выбирать жидкость для двигателя нужно с учетом особенностей применяемого топлива.

Резюме

Из всего сказанного следует такой вывод: для нормальной работы автомобиля при использовании ГБО необходимо регулярно проверять состояние двигателя и газобаллонной системы. Если мотор на газу работает тихо и без перебоев, то все в порядке. Если же возникают прострелы, детонация или существенное снижение тяговых характеристик, тогда нужно обращаться в автосервис.

Неполадки ГБО, настройка ГБО. О холодном запуске, свечах и бедной смеси

Какие могут возникнуть неполадки при установке ГБО?

Сейчас чаще всего люди боятся сокращения ресурса работы двигателя, износа клапанов при переходе на ГБО, а также предполагаемой небезопасности газового оборудования. Нужно отметить, что во многом эти опасения вызваны особенностями работы ГБО второго поколения, а также неправильными настройками. Оборудование второго поколения устанавливали на глаз, настраивали с возможно большей экономией топлива, получалась бедная смесь, что плохо влияло на головку и клапаны. Возникло мнение, что газ вреден клапанам и ведет к их прогоранию. Но если правильно настроить даже ГБО второго поколения, оно совершенно не опасно для клапанов и двигателя.

Если речь идет о ГБО четвертого поколения, то вопрос с возможным прогоранием клапанов и ресурсом работы двигателя во многом зависит от мастера-установщика. Настраивать это оборудование проще, а при правильной работе нет речи о прогорании клапанов и сокращении ресурса работы.

Что же касается безопасности, опасения также во многом идут из прошлого, когда использовались медные трубки. Сейчас при установке ГБО используются пластиковые термостойкие трубки. Также существует мультиклапан с катушкой и скоростным клапаном, который очень быстро срабатывает при перекрытии магистрали, и не дает газу выходить из баллона. Современные системы ГБО полностью безопасны, у них много защитных элементов.

Свечи

Существует мнение, что перед установкой газа нужно поменять свечи. Во многом это мнение оправдано. Газ, как топливо, тяжелей зажечь в цилиндрах, чем бензин. Для воспламенения газа необходимо хорошее возгорание, поскольку плотность газа меньше, загорается он хуже, пламя распространяется дольше.

Зимний период

Многих волнует, как ведет себя установка в плане надежности зимой. Эксперты отвечают, что в случае выхода бензиновой системы из строя, можно запустить двигатель на газу как при плюсовой, так и при минусовой температуре.

Проверка настроек и обслуживание

Автовладельцы, интересующиеся установкой газа, или недавно установившие ГБО, интересуются, нужно ли время от времени проверять настройки. Конечно, как и любая электроника, блок управления нуждается в периодической проверке. Если загорается «чек», значит что-то неправильно настроено. В таком случае нужно пройти проверку у мастера, и выяснить, почему горит «чек». При проверке мастер также посмотрит состояние остальных систем. При эксплуатации автомобиля с ГБО также необходимо следить за состоянием фильтров. Надо менять фильтры примерно через 10-12 тыс. км. Необходимость замены фильтра зависит не от самого газобаллонного оборудования, а от качества газовой смеси.

Обороты и момент зажигания

Есть такой режим работы, что до определенных оборотов работает газ, после определенного количества оборотов работает бензин. Переключать на бензин при больших оборотах правильно, так газ горит дольше, времени для полного сгорания топлива не хватает, и газ догорает в клапанах. Правильно ограничивать обороты при 75% от красной зоны, например, если максимальное количество оборотов — 6000-6500, переходить на бензин можно при 4000-4500.

Октановое число у газа больше 100. Высокооктановое топливо хорошо и правильно горит при более высокой степени сжатия, поэтому при более высоких оборотах нужно увеличивать степень сжатия. На бензине на больших оборотах при открытом цикле идет обогащение смеси. На газе не нужно такое обогащение, нужно обеднять смесь.

Правильная настройка вариатора

Правильная настройка вариатора — чем больше обороты, тем больше угол сдвига, до 8 градусов. Больше чем 8-10 ставить не рекомендовано.

Если Вам необходимы диагностика и обслуживание ГБО, обращайтесь к профессионалам:

Как ГБО влияет на двигатель автомобиля?: Двигатель

Влияет ли ГБО на двигатель и портит ли его — основныен вопросы у автовладельца перед установкой газобаллонного оборудования. О том, на какие двигатели можно ставить ГБО и как это повлияет на работу машины и пойдет речь далее.

Вреден ли газ для двигателя

ГБО устанавливается на бензиновый двигатель для уменьшения затрат на топливо. И хотя на 100 км расходуется больше газа, чем бензина, его низкая стоимость позволяет быстро окупить траты. Платой за такую экономию является потеря мощности мотора до 5-10%.

Однако, несмотря на разницу октанового числа, других негативных последствий от использования газового оборудования возникнуть не должно. Но все это при условии правильной настройки авто. В противном случае вред гбо будет колоссальным, что повлияет и на ресурс двигателя.

Почему горят клапана? Реальные причины

Почти каждый водитель слышал о том, как на автомобиле прогорели клапана после установки ГБО. Но возможно ли это на самом деле?

На бензиновых агрегатах основной причиной прогорания клапанов является неправильная топливно-воздушная смесь. Так, богатая смесь будет очищать клапана от нагара и остатков топлива. В результате температура сгорания будет находиться в допустимых значениях.

Гораздо более опасна для клапанов бедная смесь. В этом случае температура может повышаться на 150-200 градусов и более. Как результат – происходит прогар клапанов.

Схожая ситуация возникает и при работе мотора на газу. Но в этом случае температура увеличивается максимум на 50-60 градусов. Конечно, это несколько сокращает ресурс узлов. Но сказать, что газ убивает двигатель нельзя. Горят клапана скорее в результате поломки топливной системы, чем из-за длительной работы на газу.

Сушка двигателя, вымысел или правда

Истории о том, что газ сушит двигатель и вредит ему, пошли еще со времен массового производства карбюраторных машин. В таких двигателях использовались резиновые уплотнители. На них газ и оказывал негативное воздействие. В результате резина рассыхалась, что и привело к возникновению популярного мифа.

Современные инжекторные моторы имеют более совершенную конструкцию. И влияние газа на двигатель здесь сводится к минимуму. Устанавливать ГБО на машину с инжектором можно не волнуясь о «сушке».

Как ГБО влияет на ресурс мотора

Рассматривать вопрос о том, вреден ли газ для двигателя, необходимо при условии правильной установки газобаллонной системы. И в этом случае ресурс мотора на газу и бензине будет одинаков. Однако он может уменьшиться в следующих ситуациях:

• Газовое оборудование не было отрегулировано. Вопреки распространенному мнению, ГБО и сам агрегат требуют тщательной настройки. Иначе в камеру сгорания будет поступать бедная смесь, что приведет к уже описанным выше последствиям. На системах первых поколений регулировка была неточной. ГБО 4 и старше могут быть правильно настроены, поэтому переход на новое топливо почти не повлияет на работу мотора.

• Установлены некачественные форсунки. Из-за неточной работы форсунок может происходить разброс дозировки топлива между цилиндрами. В результате агрегат начинает работать нестабильно, повышается расход топлива, а из-за срабатывания датчиков может загореться Check Engine.

• Чрезмерные нагрузки на мотор. Несмотря на все описанные особенности, обычные агрегаты все же не предназначены для работы на газу. Конечно, работа в стандартном режиме никак не скажется на ресурсе агрегата. Но длительные поездки на скорости 150 км/ч и выше могут существенно его сократить.

• Неисправности мотора. При поломке датчика кислорода правильно настроить газовое оборудование не удастся (из-за этого в камеру сгорания будет попадать бедная или богатая смесь). Другие неисправности также могут повлиять на ресурс мотора.

Еще одной распространенной проблемой является обратный хлопок. Он возникает из-за самопроизвольного воспламенения топливной смеси во впускном коллекторе. В основном такая проблема сопровождает ГБО 1-3 поколений. Причем вызвана она не использованием газа, а проблемами с мотором (прогоревшими клапанами двигателя, неисправной системой зажигания и т.д.). Поэтому, чтобы избежать хлопков, нужно внимательно следить за состоянием мотора.

Влияние ГБО на катализатор

Выше уже были описаны проблемы с двигателем, вызванные бедной топливной смесью. Но богатая смесь тоже может привести к возникновению многих проблем. В первую очередь она вызывает выход из строя катализаторов. Также агрегат может работать нестабильно, на приборной панели загорится Check Engine, а экономить газ не получится. Со временем неполадки могут прогрессировать. При правильно настроенном ГБО таких проблем обычно не возникает.

Подведём итоги

Таким образом, сам по себе газ не может нанести вреда двигателю. Причиной большинства проблем в работе мотора при использовании ГБО, является нарушение правил монтажа или неправильная эксплуатация автомобиля.

И если системы первых поколений способны несколько сократить срок службы узлов, а также повлиять на мощность, то машины с ГБО 4 работают на газу точно так же, как и на бензине. Портят репутацию газа в основном сами водители, неправильно подошедшие к установке оборудования.

Чтобы максимально увеличить ресурс мотора, рекомендуется после перехода на новое топливо сменить масло. Дело в том, что бензиновые, дизельные и универсальные смазки рассчитаны на определенную температуру сгорания топливно-воздушной смеси.

Температура горения газа несколько выше. Из-за этого масло не может справляться со своими функциями, а на моторе образуется нагар. Поэтому, чтобы агрегат нормально работал на газу, следует позаботиться о выборе подходящей смазки.

Также водитель должен следить за состоянием оборудования. Периодически требуется выполнять ТО системы и замену фильтра. А при появлении запаха нужно незамедлительно обратиться на СТО (продолжать ездить с поломками нельзя). Это позволит избавиться от большинства минусов ГБО.

И на последок, советую посмотреть данный видеоролик от Главной дороги на тему ГБО в автомобиле.

газ-бензин архив (с. 28) — Мусор

1. Софт. Да, на сайтах, как правило, у всех есть, только в подавляющем большинстве случаев этот софт лежит под замком в зоне «для авторизованных дилеров». И, соответственно, пароль нужен, чтобы залезть. От сравнения с принтерами я бы воздержался. В случае неудачной самодеятельности, возможные последствия несопоставимы.
По поводу настройки. Просто такая ремарка. ГБО 4-ого поколения, обеспечивая экологию, практически до уровня EuroV, обязано чрезвычайно точно «отпускать» газ во впускной коллектор. Впрыск происходит в газовой фазе, а газ сжимаем! И это вызывает огромные трудности в организации высокоточного впрыска. Т.е. массовый расход газа всё время будет плавать. Единственный режим,который исключает эти косяки, и, что собственно, и сделало возможным реализацию газовых систем подобного рода — это условие постоянного поддержания на форсунках сверхкритического перепада давления, да ещё с определённым запасом, («пи» от «лямбда» при «лямбда» равной единице) что обеспечивает постоянство расхода. (это из газовой динамики) ( кстати, Подобную форсунку, только на парах керосина проектировал сатирик М.Задорнов, до того как вышел на сцену) И тут важно правильно подобрать сечение сопел форсунок. Обычно их выпускают под определённый мощностной диапазон. Соответственно, запас по давлению больше при работе в большей границе диапазона и наименьший при меньшей. Т.е. наиболее стабильно форсунки работают при, скажем так, максимальной нагрузке.
И, если форсунки подобраны некорректно, в частности, если они великоваты для данного расхода, то при постоянстве расхода газа, бывает, форсунка выходит на докритические режимы, которые и отражаются в виде «. .»Затуп» педали газа на ГБО…». Вопрос решается заменой форсунок на оные с меньшим диаметром сопел. Надо подбирать и смотреть рекомендации производителя. Судя по симптомам, возможно, Ваш двигатель попадает в пограничный диапазон работы форсунок, и, учитывая, что двигатель EuroIV, то бедная смесь — это где-то понятно. Но это лишь моя гипотеза.Кстати, что-то подобное актуально и для режимов работы редуктора.
Кстати, Ваша фраза silverу о диаметре — это как раз в тему. теперь, надеюсь Вы понимаете, как диаметр связан с параметрами работы системы.
Если уж совсем сильно хочется рассчитать форсунки, то возьмите учебник по газовой динамике Абрамовича, там ВСЯ теория ВСЕЙ газовой динамики. Фактически — это задача практически типична для студенческой курсовой по гидрогазу в авиационном институте на двигательном факультете. Расчёт получится в 1D постановке, производители, при проектировании моделируют систему в полноценном 3D формате.

2. Заправка с пустым баллоном — о, теперь мне понятно, что и как. Информация (официальная) по теории настройки — это опять-таки «для служебного пользования» — мне просто не попадалась, хотя я её и не искал. Если попадётся — прочту для общего развития.

Поправляйтесь! Сыну — удачной защиты. спрашивайте, если что.

silver

Специально для Вас ещё раз называю фирмы, являющиеся прямыми официальными дилерами, в частности, компании Landi Renzo: ABT и Italgas. У обеих есть свои «прямые» сервисы по установке ГБО. Об обучении персонала в Италии я, кстати, узнал от директора по продажам одной из этих фирм. У нас тогда состоялся более чем конструктивный разговор по телефону.

Насчёт подорожания топлива не надо нагнетать обстановку. Как фишка ляжет. Ни я ни кто другой не знаем, какая будет цифра в реальности. отмечу лишь, что знаменитое постановление правительства о предельно возможной цене метана никто не отменял и максимальная цена куба в 50% от 76-ого бенза остаётся актуальной.
Как выразился тут один коллега: ГАЗПРОМ! ты всегда думаешь о нас! Это я о метане. К ПБ ГАЗПРОМ не имеет отношения.

Мифы о ГБО

Миф №1: ГБО очень опасно

Одним из основных недостатков переоборудования многие называют опасность ГБО. На самом деле газобаллонное оборудование менее пожароопасно, чем бензиновая топливная система. Газовый баллон выполнен из высококачественной стали толщиной 3-4 мм, что в сравнении с пластиковым бензобаком дает значительные преимущества при возможных ДТП или наездах на препятствия.

Кроме того, утечки газа не только маловероятны, но и менее пожароопасны, чем утечки бензина. Бензин испаряется медленнее, воспламеняется в большем диапазоне концентраций и дольше создает взрывоопасную смесь с воздухом.

Миф №2: постоянно присутствует запах газа

Иногда можно слышать утверждение, что после переоборудования автомобиля всегда будет слышен запах газа. Но при правильно смонтированном и настроенном ГБО это утверждение абсурдно.  Электромагнитные клапаны, перекрывающие магистрали при остановленном двигателе, полностью исключают утечку, а при работе мотора небольшие выбросы несгоревшего газа могут происходить через выхлопную систему только из-за неисправностей системы зажигания. Единственный вариант естественной утечки возможен только при отсоединении заправочного устройства. В этом случае в атмосферу действительно выбрасывается небольшая порция газа. Если запах газа проявляется во время эксплуатации, немедленно перекройте вентиль на баллоне и отправляйтесь на СТО, где специалисты должны провести диагностику и устранить утечки.

Миф №3: от ГБО прогорают клапана

Правда в этом мифе только в том, что «клапана действительно прогорают». Причин тому несколько, но основная это несвоевременное или неквалифицированное техническое обслуживание. При этом вид используемого топлива практически не играет никакой роли.

Нередко случается прогар клапанов на бензине и главной причиной тому является несвоевременная регулировка клапанов или обедненная смесь. При богатой или гомогенной (λ=1) смеси часть термической нагрузки «снимает» несгоревшее топливо, а при бедной топливной смеси происходит значительное увеличение температурного режима работы клапанов и их седел. А при работе на неправильной бедной газо-воздушной смеси температура сгорания повышается сразу на 200-250 °С, что со временем однозначно приведет к прогоранию клапанов. Кроме того, газо-воздушная смесь горит медленнее смеси бензина и воздуха, поэтому процесс сгорания может продолжаться даже после открытия выпускного клапана. При этом клапана и их седла подвергаются перегреву, что опять же приведет к прогару.

Исходя из этого, можно сказать, что залогом нормального функционирования является правильная настройка штатной топливной системы, подбор правильного ГБО и его квалифицированная настройка. В качестве предохранительных мер, при переоборудовании машины на газ, можно порекомендовать использование системы дополнительной смазки клапанов и седел (Flash Lube) или же установку вариатора угла опережения зажигания (УОЗ). Это устройство при работе на газовом топливе динамически изменяет момент поджига топливной смеси. А главным фактором, который позволить максимально обезопасить двигатель вашего автомобиля, является обязательная периодическая проверка клапанов и при необходимости их регулировка.

Миф №4: ГБО нельзя ставить на турбомоторы

Этот миф родился очень давно по причине того, что ГБО действительно нельзя было устанавливать на турбомоторы с карбюраторной системой подачи топлива. Однако, современное ГБО, функционирующее по принципу обычного инжектора, вполне может быть установлено как на обычный атмосферник, так и на мотор с турбиной или турбированный двигатель с прямым впрыском топлива. Оно обеспечивает необходимое давление впрыска во всех мощностных режимах работы двигателя.

Миф №5: высокий расход газа и мнимая экономия

Буквально все уверены в том, что «ГБО – это сомнительная экономия». Основной аргумент такого утверждения в повышенном расходе газового топлива в сравнении с бензином. И тут можно было бы признать миф справедливым, ведь в любой автогазовой системе расход газа все равно будет выше бензинового.

Если система неправильно настроена, то разница в расходе может составлять до 50%, что категорически недопустимо. При профессиональной установке и настройке разница в расходе обычно составляет 10-15%.  А с учетом разности цен на бензиновое и газовое топливо суммарная экономия затрат получится около 50% и это уже существенно.

Это утверждение не совсем верно. Многие производители действительно выпускают свечи зажигания специально для автогазовых систем. На таких свечах имеется маркировка LPG (для газа). В действительности, моторы с ГБО вполне могут работать с обычными свечами, но только при условии нормального функционирования самой свечи.

Миф №7: дорогой сервис ГБО

Опасения по поводу дороговизны газового сервиса напрасны. Качественное газобаллонное оборудование при правильном монтаже и квалифицированной настройке способно без проблем работать долгие годы. При этом оно требует обслуживания не чаще чем штатные системы автомобиля. Плановое ТО включает замену одного-двух фильтров, иногда может потребоваться замена ремкомплектов редуктора или форсунок. Стоимость такого сервиса умеренная, особенно в сравнении с получаемой экономией, а единственный недостаток лишь в том, что для посещения СТО вам придется один раз в полгода потратить собственное время.

Миф №8: ГБО не допускает активный драйв

Современное ГБО предусматривает такой режим работы автогазовой системы, при котором в случае раскручивания мотора свыше 4000-4500 об/мин он автоматически и незаметно переключается на бензин. После снижения оборотов система так же незаметно автоматически перейдет на газ, что дает возможность полностью использовать все мощностные и тяговые преимущества бензинового топлива, а также экономичные режимы при езде на газе, без какого-либо вреда для двигателя.

Миф №9: зимой на газе не заведешься

Правильный алгоритм работы любой газовой аппаратуры таков: пуск на бензине, затем прогрев мотора и соответственно газового редуктора до рабочей температуры. Только после этого система способна перейти на газ. Многие «специалисты» производят настройку так, чтобы бензин вообще не использовался для запуска. Но это грубейшая ошибка, ведь в газовом редукторе при пуске на холодную «дубеют» и разрушаются резиновые элементы, а на зимнем морозе газ, который не будет испаряться при недостаточно прогретом редукторе, способен залить свечи – причем так, что проблемно будет завестись даже на бензине.

В нормально настроенной системе таких проблем не будет. Единственную поправку следует сделать на то, что зимой прогрев мотора длится дольше, а значит если вы проезжали летом всего 2-3 км до переключения на газ, то зимой для этого может потребоваться 5-6 км пробега.

Миф №10: на газе ездят только бедные

В действительности на газовом топливе ездят те, кто умеет считать и не желает тратить лишние деньги. И чем выше расход вашего автомобиля, тем больше вы будете экономить на топливе. Как показывает опыт СТО «ПрофиГаз» владельцы премиальных автомобилей заказывают установку ГБО на авто порой даже чаще чем хозяева недорогих машин.

Бедная смесь — Skoda Octavia I, Tour

В 28. 11.2017 в 10:51, Skoda диагност сказал:

Не факт что подсоса воздуха нет, очень часто приезжают со словами «да мне в трех сервисах смотрели», а затем находим не одетый вакуумный шланг либо подсос воздуха в коллекторе. 

А их не смутило что машина раньше работала нормально с бывшими настройками? Надо искать причину а не компенсировать за счёт настроек

А что мешало посмотреть пропуски зажигания по цилиндрам? Если их нет то зачем было менять катушку? Меня всегда удивляло то как люди тратят деньги меняя хорошее на хорошее, но почему то за качественную диагностику заплатить не хотят… Это же дешевле чем поменять половину машины.

Отсюда много вопросов вытекает. Первый это причина замены датчика, второй это универсальный бош или оригинальное исполнение, третий — не протирали датчик ацетоном или чем то ещё?

Шланги все на месте, сам менял прокладки впускного коллектора.

После корректировки настроек ГБО изменения есть, интервал появления ошибки увеличился, но она все же появляется(видно при подключении к МК Мультитроникс), но чек на панели не загорается.

После снятия коллектора и осмотра катушки на ее корпусе обнаружены трещины(поэтому и поменял) Провода по прошествии времени стали дубовыми, поэтому их решено было тоже менять.

Датчик ставил Bosch 0258007351, ничем не протирал.

В 28.11.2017 в 10:51, Skoda диагност сказал:

Отсюда много вопросов вытекает. Первый это причина замены датчика………….?

Загорался чек, машина заметно теряла динамику. Ошибка ….обрыв цепи, еще что то, точной формулировки не помню.

Исходя из вашего опыта. Ошибка по бедной смеси может быть следствием некорректной работы этого датчика?

В 28. 11.2017 в 16:51, konstantin256 сказал:

Может просто катализатор забился?

Маловероятно, нет симптомов.

В чем разница между обедненной и богатой смесями в двигателе внутреннего сгорания? — Ремонт европейских автомобилей в Далласе и Плано | European Auto Shop

Когда дело доходит до оптимальной производительности двигателя вашего европейского автомобиля, необходимо соблюдать тонкий баланс. Это означает, что важно следить за уровнями воздуха и топлива, когда ваш двигатель работает. Когда уровни слишком низкие или слишком высокие, это называется «работа на обедненной смеси» или «работа на богатой смеси» соответственно. Итак, когда уровни могут быть немного разбалансированы, а когда пора осмотреть или отремонтировать свой автомобиль?

Типичный двигатель внутреннего сгорания использует топливо, получая его через камеру сгорания после его подачи из компрессора.Сгорание происходит тогда, когда топливо встречает устойчивую струю воздуха.

Говоря о бедной и богатой смесях в двигателе внутреннего сгорания, этот термин относится к топливовоздушной смеси. В оптимальном варианте эта смесь демонстрирует соотношение 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Идеальная смесь приведет к сгоранию всего кислорода и всего топлива, поскольку количество введенного воздуха определяет количество топлива, которое потребляется в процессе. Это идеальное соотношение воздуха и топлива называется стехиометрическим соотношением.

Конечно, это «идеальное» давление не всегда может существовать в работающем двигателе, а это означает, что часто можно увидеть смесь, которая немного богаче, с большим количеством топлива.

Что означает работа на обогащенной смеси

Богатая смесь

Богатая смесь встречается чаще и не обязательно наносит вред вашему двигателю. В случае слегка богатой смеси вы можете заметить снижение эффективности двигателя и худшую экономию топлива, но богатая смесь будет генерировать больше мощности и фактически сжигать меньше.В этом случае вы также можете заметить отчетливый запах серы или «тухлого яйца», который не исходит из выхлопной трубы, и / или черного дыма.

К причинам богатой смеси в двигателе внутреннего сгорания относятся:

• Повседневные причины: очень холодная погода, высокая нагрузка на двигатель, ускорение
• Грязный воздушный фильтр
• Неисправный датчик воздушного потока
• Неисправность электронного блока управления ( ECU), который отвечает за управление серией исполнительных механизмов на двигателе внутреннего сгорания для обеспечения оптимальной производительности двигателя.
• Форсунки, которые застряли в открытом положении
• Система охлаждения, которая модернизируется, где термостат снят, а вентилятор работает напрямую)
• Низкая температура охлаждающей жидкости двигателя (ECT)
• Неисправные кислородные датчики

Обедненная смесь образуется, когда концентрация воздуха в топливе выше, чем должна быть.Когда это произойдет, ваш двигатель, скорее всего, будет продолжать работать, но это приведет к рывкам в механике двигателя внутреннего сгорания, что, в свою очередь, приведет к повреждению двигателя, например, к сгоревшим клапанам.

В качестве альтернативы, причины обедненной смеси двигателя могут быть следующими:

• Утечка вакуума
• Неисправность регулятора насоса
• Низкое давление топлива
• Недостаточно топлива
• Клапан рециркуляции ОГ застрял в открытом положении

Ваши вложения — ваш автомобиль — должны поддерживаться до такой степени, что работа на богатой или обедненной смеси возникает нечасто.Следует отметить, что иногда владельцы транспортных средств даже регулируют соотношение топлива и воздуха, чтобы максимизировать пробег или производительность, но это следует делать осторожно. Вообще говоря, поддержание стехиометрического соотношения обеспечивает долговечность и качественные характеристики вашего автомобиля.

В краткосрочной перспективе любой из этих сценариев (работа на богатой или обедненной смеси) может привести к состоянию, которое вызывает заметно низкую экономию топлива или, что еще более серьезно, повреждение вашего двигателя. У большинства современных транспортных средств есть индикаторы, которые четко указывают, является ли система слишком богатой или слишком бедной, но важно следить за различными элементами транспортного средства, которые также могут продемонстрировать, что что-то работает не так, как должно.

Вы полагаетесь на свой автомобиль для развлечения и функциональности, поэтому жизненно важно поддерживать работоспособность вашего двигателя. Лучший способ сохранить долговечность и производительность вашего европейского автомобиля — это проводить его для регулярного планового обслуживания и всякий раз, когда вы замечаете, что что-то идет не так.

AutoScope обслуживает районы Даллас, Плано, Фриско, Флауэр-Маунд и Ирвинг, предлагая высококачественное обслуживание европейских автомобилей, таких как Audi, Porsche, BMW и Mercedes.Запишитесь на прием в AutoScope сегодня! Свяжитесь с нами онлайн здесь.

Вот почему бедные двигатели не нагреваются

Работу двигателей внутреннего сгорания окружает множество мифов. Во-первых, двигатель, работающий на обедненной смеси, что означает, что в цилиндры поступает слишком много воздуха, имеет тенденцию к нагреву. Джейсон Фенске из Engineering Explainted опровергает этот миф в этом видео.

Идеальное соотношение бензина и воздуха для сгорания составляет 14,7: 1, что означает 14,7 частей воздуха на одну часть газа по массе.Бедная смесь содержит больше воздуха, чем реально может быть использовано для сжигания. Противоположностью обедненной смеси является богатая пропорция, в которой меньше 14,7 частей воздуха и, следовательно, слишком много топлива.

Температура на самом деле имеет тенденцию к пику при этом идеальном соотношении, снижаясь как когда двигатель работает на обедненной смеси, так и когда он работает на богатой смеси, сказал Фенске.

Высокие температуры также соответствуют высокому уровню выбросов оксидов азота (NOx), одного из основных загрязнителей, создаваемых двигателями внутреннего сгорания, — отметил Фенксе.По его словам, химическая реакция, приводящая к образованию NOx, происходит при высоких температурах.

Почему при работе на обедненной или богатой смеси температура падает? Из-за остатков. Избыток топлива в богатой смеси переходит из жидкости в газ, охлаждая цилиндр. Избыточный воздух бедной смеси не сгорит при сгорании, поэтому его присутствие снижает температуру цилиндра. «Это основной принцип, лежащий в основе систем рециркуляции выхлопных газов, которые некоторые автопроизводители используют для снижения выбросов NOx», — отметил Фенксе.

Так откуда же появился миф о том, что обедненные двигатели работают горячими? Фенске считает, что люди могут путать двигатели, которые работают на «менее богатой» смеси, с двигателями, которые действительно работают на обедненной смеси.

По словам Фенксе, при настройке на мощность двигатели обычно настраиваются на богатую работу. Опять же, «богатый» — это что-либо с соотношением воздух: топливо менее 14,7: 1. По мере того, как смесь приближается к этому идеальному соотношению, температура имеет тенденцию повышаться, а также вероятность детонации. По словам Фенске, причиной путаницы может быть более высокий риск детонации, близкий к идеальному, по сравнению с более богатыми смесями, которые находятся дальше от этого соотношения.Как правило, чем ближе смесь к 14,7: 1, тем выше температура сгорания.

Что означает «обедненная» и «богатая» топливовоздушная смесь

Я не знаю этимологию этих слов или историю их использования в контексте соотношения воздух-топливо, хотя их словарные определения (худой [прил.], Богатый, очень плохо, у меня нет подписки на OED) и использование в других контекстах действительно параллельно их использованию здесь. Я провел беглое исследование, но сдался, люди с английского сайта могут мне помочь.Однако, отвечая на ваш основной вопрос:

Термины относительны в том же смысле, что и «тусклый» и «яркий»:

• «обедненный» означает более низкое соотношение топлива и воздуха; то есть меньше топлива в смеси; по сравнению с что-то контекстно-зависимое.
• «Богатый» означает более высокое соотношение топлива и воздуха; то есть больше топлива в смеси; по сравнению с что-то контекстно-зависимое.

Если вы говорите «топливовоздушная смесь богатая» (или «слишком богатая», то же самое), это подразумевает, что в смеси больше топлива, чем должно быть в любой ситуации, о которой вы говорите. .

Существует обычно цитируемое стехиометрически идеальное соотношение 14,7 воздух: бензин. «Стехиометрически» означает, что 14,7 массы воздуха реагируют с 1 массой бензина в соответствии с уравнением химической реакции. Это , часто контекст. Здесь вы можете найти интересное обсуждение тонкостей этого числа, в основном сосредоточенное на определении слова «воздух».

В этом смысле, говоря о бензине, если вы сказали, что смесь была «богатой», это означает, что соотношение <14.7: 1 воздух: газ, и если вы говорите, что он обедненный, вы имеете в виду, что соотношение> 14,7: 1 воздух: газ.

Но 14,7 не является магическим числом для других типов топлива и может не быть магическим числом даже для бензина в зависимости от других условий в двигателе. Если вы говорите о из тех ситуаций, «богатый» по-прежнему означает больше, чем любое количество топлива, идеальное для данного количества воздуха, а «бедное» означает меньше.

Думаю, если бы он не был ни «богатым», ни «худым», вы бы его назвали … правильно?

Тем не менее, я не знаю, почему для этого были выбраны слова «богатый» и «тощий», и сам не прочь узнать.

Также для ясности, эта терминология не применима ни к чему другому в транспортном средстве, не так ли?

Я никогда не слышал, чтобы это использовалось в каком-либо другом контексте. Слова «обедненный» и «богатый» настолько тесно связаны с соотношением воздух-топливо, что, если бы вы сказали механику, что аккумуляторная кислота была «богатой», я подозреваю, что они либо задались бы вопросом, почему в вашей аккумуляторной кислоте был бензин, либо почему вы пытались построить двигатель, который сжигал аккумуляторную кислоту в качестве топлива, хех.

Топливо-воздушная смесь — AOPA

Правильная наклона способствует повышению производительности двигателя и долговечности

Кен Гарднер

Правильная работа поршневого или поршневого авиационного двигателя требует значительно большего внимания и технических навыков, чем его автомобильный собрат.

Одной из таких областей технических навыков является правильный выбор и последующее регулирование топливно-воздушных смесей, обычно называемое обеднением или обогащением смеси. Процесс действительно следует назвать регулированием смеси, поскольку оператор может управлять как обедненным, так и богатым режимами. Распространенное заблуждение, особенно среди пилотов-студентов, заключается в том, что для поршневых авиационных двигателей требуется регулирование состава смеси, а для автомобильных двигателей — нет. Это неверно, и тот, кто проехал на автомобиле по дороге к Пайкс-Пик, может сказать вам.

Карбюраторы автомобильных и авиационных двигателей содержат устройства, обеспечивающие автоматическое изменение соотношения компонентов смеси. Однако эти устройства работают в зависимости от диапазонов мощности и не чувствительны к изменениям плотности воздуха. Большинство автомобилей никогда не добираются до Пайкс-Пик, а те, которые базируются в высокогорных районах, обычно требуют замены жиклеров карбюратора для удовлетворительной работы. В свете повседневных условий эксплуатации регулирование смеси было бы неприятностью в серийном автомобиле.

Хотя очень много легких самолетов, таких как Piper J-3 Cub, Taylorcraft B-12 и т. Д., достаточно хорошо работали без регуляторов смеси, они обеспечили бы и обеспечивают более удовлетворительную работу, если бы были оснащены ими. Такое устройство наиболее желательно, особенно на высотах, превышающих высоту по плотности 5 000 футов.

Все двигатели внутреннего сгорания воздушные; следовательно, они весьма чувствительны к любым изменениям давления и качества воздуха, которым они дышат. Ни поршневые, ни газотурбинные двигатели не «засасывают» вытесняемый ими воздух; скорее, воздух нагнетается в двигатель атмосферным давлением.То же самое и с нагнетателем, который просто смещает свой объем с гораздо большей скоростью и подает воздух в двигатель с давлением выше атмосферного до заданного перепада.

Так как атмосферное давление уменьшается с высотой, точно так же будет сила, доступная для проталкивания воздуха в двигатель. Снижение атмосферного давления также приводит к расширению воздуха, в результате чего он становится менее плотным, поэтому воздух, попадающий в двигатель, содержит меньше кислорода из-за расширения.

В таких условиях выходная мощность безнаддувного двигателя (дышащего исключительно атмосферным давлением) будет пропорциональна атмосферному давлению на любой заданной высоте. Снижение плотности воздуха может еще больше усугубить потерю мощности, если поток топлива не будет уменьшен, чтобы соответствовать меньшему количеству кислорода, связанному с менее плотным воздухом.

Газотурбинный двигатель оборудован барометрическим регулятором подачи топлива, который определяет эти изменения и автоматически регулирует расход топлива в соответствии с требованиями.Хотя устройство аналогичного типа (автоматический контроль смеси или AMC) используется на некоторых поршневых двигателях, большинство из них не имеют их. Следовательно, регулирование состава смеси становится необходимым на эшелонах полета выше 5000 футов высоты по плотности (DA) для удовлетворительной работы двигателя. Обратите внимание, что мы не упомянули экономию топлива, и не зря. Экономия топлива является вторичной, а не основной причиной регулирования смеси.

Несомненно, вы много слышали об идеальной смеси. Такие названия, как стехиометрический и химически правильный, используются для улучшения описания идеальной смеси, к которой должен стремиться каждый хороший пилот.(Также не существует единственной идеальной смеси для поршневого авиационного двигателя или штатного автомобильного двигателя.) Стехиометрическая смесь — это смесь, имеющая такое соотношение топлива и кислорода, которое приведет к отсутствию обоих по завершении сгорания — отсутствие топлива или кислорода. остаются в отработанных газах. Однако такая смесь не подходит для всех режимов работы двигателя и более совершенна по определению, чем по применению. Химически правильный вариант еще более сбивает с толку.

При полной взлетной мощности двигателю самолета требуется полная богатая смесь.Термин «полностью обогащенный» в этом конкретном приложении описывает смесь, максимально обогащенную без существенной потери мощности. Такая смесь действительно приводит к потере некоторой мощности; однако потери незначительны, а добавленный поток топлива значительно способствует внутреннему охлаждению двигателя в то время, когда двигатель нуждается в этом больше всего. Таким образом, компромисс между мощностью и охлаждением является хорошим.

Такая смесь действительно была бы «идеальной смесью» для этих требований. Только что описанные условия взлетной смеси возникают при полностью открытой дроссельной заслонке, при полностью богатой смеси и при окружающих условиях на уровне моря.Та же самая взлетная смесь была бы слишком богатой и практически невыносимой в Денвере при температуре 90 градусов по Фаренгейту.

С другой стороны, взлет на полной мощности из Атлантик-Сити на уровне моря в день с температурой 0 градусов по Фаренгейту был бы признаком скудности даже при полностью богатой системе контроля смеси. В этих условиях двигатель фактически развивал бы большую, чем его нормальная полная номинальная мощность, из-за плотности воздуха ниже уровня моря.

Соотношения смесей определенно влияют на характеристики горения.Хотя вам не обязательно знать фактические пропорции соотношения компонентов смеси, например, 8: 1, вы должны быть знакомы с эффектами с точки зрения поведения двигателя. Соотношения смесей варьируются от богатого от 6 до 1 до бедного от 18 до 1, в зависимости от конструкции камеры сгорания и условий эксплуатации.

Большинство пилотов широко распространено мнение, что бедные смеси горят сильнее, чем богатые, и поэтому производят наибольшую мощность. Это убеждение вводит в заблуждение и редко, если вообще когда-либо, является правильным.В идеальных условиях стехиометрическая смесь дает самое горячее пламя. Однако это не обязательно относится к смеси с наибольшей мощностью. Количество смеси, вводимой в цилиндр, больше зависит от выходной мощности, чем незначительные различия в соотношении.

Расширяющиеся свойства смеси, подаваемой в цилиндр, играют важную роль в развитии мощности. Например, увеличение проектной степени сжатия приведет к значительному увеличению мощности, но с меньшим повышением температуры сгорания.Фактически, температура выхлопных газов в двигателях с более высокой степенью сжатия ниже, потому что большее количество тепла, выделяемого при сгорании, преобразуется в работу. Таким образом, если расширительные силы немного более богатой смеси приводят к увеличению выходной мощности, то температура сгорания не является единственным существенным фактором.

Более того, бедная смесь 16: 1 не будет гореть так же горячо, как богатая смесь 8: 1. И бедная, и богатая смеси дают температуру пламени ниже стехиометрической.Бедная смесь горит медленнее, чем нормальная или богатая смесь, и при этом двигатель дольше подвергается действию температуры сгорания. Именно этот фактор больше, чем любой другой, заставляет двигатель работать более горячим на обедненных смесях.

Теперь давайте применим эти факты к некоторым реальным ситуациям с использованием Cessna 182 Skylane. Все взлеты на высоту до 5000 футов DA должны производиться на полном газу с полностью богатой смесью. Нашим первым примером будет взлет в Канзас-Сити. DA находится примерно на уровне моря.Мы набираем высоту 400 футов над взлетно-посадочной полосой и снижаем мощность до 75 процентов для набора высоты. Достигнув 5000 футов DA, ​​мы покидаем высоту, где полная богатая смесь была необходима для взлета и набора высоты.

Поскольку все карбюраторы не совсем одинаковы по своим характеристикам дозирования, мы проверим смесь на этом этапе. Осторожно ослабьте регулировку смеси из полного богатого положения в бедное. Если двигатель стал немного более плавным, это означает, что смесь была слишком богатой.Верните регулятор смеси в режим полного обогащения и повторите процедуру. Прекратите наклоняться в точке, где произошло увеличение плавности работы.

Если, с другой стороны, такого увеличения плавности работы не произошло и двигатель действительно стал шероховатым из-за продолжающейся обедненной смеси, верните смесь в полностью богатую смесь и оставьте ее; он был достаточно худым.

Cessna 182 оснащена безнаддувным двигателем (NA), и, если иное не указано производителем двигателя, 75-процентный набор высоты на двигателе NA всегда должен осуществляться с богатой смесью для дополнительного охлаждения двигателя.Если смесь станет слишком богатой, двигатель начнет работать грубо. Во время набора высоты вам нужно наклоняться ровно настолько, чтобы поддерживать плавную работу и при этом оставаться в режиме обогащения.

Если бы у нашего самолета был винт фиксированного шага, такой как Cessna 172, вы бы использовали тот же метод, только вы могли бы наблюдать за тахометром и следить за увеличением оборотов двигателя. Если смесь слишком богатая, должно произойти небольшое увеличение (от 25 до 50) оборотов в минуту, а также более плавная работа. Отсутствие увеличения ни того, ни другого не будет указывать на уже удовлетворительное состояние в полностью обогащенном состоянии и будет причиной для возврата смеси в режим полного обогащения.Выполняйте такую ​​же проверку каждые 2000 футов подъема, каждый раз прекращая процедуру наклона в момент более плавной работы и / или небольшого увеличения оборотов. (У Cessna 182 пропеллер с постоянной скоростью вращения, поэтому не будет увеличения оборотов в минуту.)

После достижения крейсерской высоты выполните необходимые работы в кабине и дайте дрону набрать максимальную скорость для установленной вами мощности, прежде чем вы попытаетесь наклониться в крейсерском режиме. Это дает достаточно времени, чтобы температура двигателя снизилась после набора высоты, а пиковая скорость обеспечивает крейсерский набегающий воздух, на который вам следует наклониться.На данный момент вам доступны два варианта обедненных смесей. Если вы предпочитаете максимальную производительность, наклонитесь почти до шероховатости, а затем постепенно обогащайте смесь, обращая внимание на скорость полета. Максимальная указанная воздушная скорость (IAS) будет иметь место при максимальной мощности смеси. Сначала эта процедура потребует некоторой практики, но со временем вы научитесь в ней неплохо.

Второй вариант — максимальная экономичность и никогда не должен использоваться для крейсерской мощности выше 75 процентов — и никогда для мощности набора высоты.Постепенно откажитесь от богатой, пока двигатель не станет шероховатым. Теперь постепенно обогащайте ровно настолько, чтобы не было неровностей. Максимальная гладкость смеси достигается только при максимальной мощности. После того, как вы довели смесь до нужного уровня, никаких дальнейших изменений не требуется, если настройки мощности двигателя, высота над уровнем моря и окружающие условия остаются неизменными.

Между прочим, шероховатость, связанная с чрезмерно бедной или богатой смесью, является результатом пропусков зажигания в цилиндре. Из-за неравномерности распределения индукции один цилиндр почти всегда приводит к тому, что другие становятся слишком бедными или слишком богатыми, и будут давать пропуски зажигания, вызывая кратковременную неравномерность ритма двигателя, которую мы называем неровностью.Такая шероховатость не причиняет непосредственного вреда двигателю, если она не будет продолжаться какое-либо время. Часто пилот наклоняется для максимальной экономии, а затем вскоре после этого переводит регулятор смеси в более удобное положение, опасаясь оказаться слишком бедным.

Что на самом деле слишком худое? Следующие условия применимы к двигателям с прямым приводом без наддува и не обязательно к другим типам. Смесь, не превышающая нормальную, полностью богатая для взлета и набора высоты ниже 5000 футов DA, ​​была бы слишком бедной.В этих рабочих режимах недостаточный расход топлива может вызвать детонацию и внутренний нагрев.

Набор высоты выше 5000 футов DA до крейсерского эшелона должен быть как можно более богатым и при этом обеспечивать плавную работу двигателя. Фактически, это та же смесь, что и при взлете и наборе высоты до 5000 футов DA, ​​только отрегулированная в более наклонное положение, чтобы компенсировать уменьшение плотности воздуха. Последствия неадекватного топлива в районах набора высоты выше 5000 футов DA такие же, как и на уровне моря до 5000 футов, только по мере уменьшения с увеличением высоты.

Чрезмерный наклон на крейсерской мощности, превышающей 75-процентную мощность, приведет к повреждению двигателя из-за перегрева клапанов и повлечет за собой возможность детонации. Вероятность повреждения из-за чрезмерного наклона быстро снижается, когда крейсерская мощность снижается с 75 процентов. Например, вероятность повреждения двигателя из-за переобедненной смеси при 50-процентной мощности значительно меньше, если она вообще существует. Однако переобедненная смесь может засорить свечи зажигания и камеры сгорания из-за пропусков зажигания в цилиндрах.

Многие старые двигатели оснащены выпускными клапанами из нелегированной стали. При нормальной крейсерской мощности (примерно от 50 до 75 процентов) выпускной клапан будет раскаленным в течение всего периода, когда он открыт и подвергается воздействию горячих газов, выходящих из цилиндра. Если смесь достаточно бедная, чтобы создать окислительную атмосферу, выпускные клапаны обычно будут повреждены. (В бедных смесях всегда присутствует окислительная атмосфера.)

Коррозионностойкие клапаны из легированной стали, используемые почти во всех, если не во всех, современных двигателях, не слишком восприимчивы к воздействию окислительной атмосферы.Для этих чувствительных клапанов кислород, присутствующий в отработавших газах, имеет тенденцию соединяться со сталью клапана, когда он достигает накала. Это действие масштабирует внешнюю поверхность клапана и разрушает мелко отшлифованную поверхность седла клапана, вызывая утечку в клапане. Как только клапан начинает протекать, его рабочая температура повышается еще больше, ослабляя его. Очень высокие температуры сгорания в конечном итоге вызовут образование канавки на поверхности клапана, что потребует его немедленной замены — дорогостоящая цена за скудное количество топлива, которое можно было сэкономить.

Эти ситуации все еще случаются просто из-за неправильных процедур наклона. Если вы наклонитесь к неровности, а затем вернетесь к точке, где неровности уменьшатся, такое повреждение вряд ли произойдет, особенно когда крейсерская мощность снижается с максимума 75 процентов. Большинство повреждений при наклоне происходит из-за неправильного наклона выше 75% мощности, чаще всего во время набора высоты.

Другой метод проверки смеси крейсерской мощности после наклона — переключение на одиночный магнето; при такой работе двигатель более критично относится к обедненным смесям.Если двигатель демонстрирует лишь небольшую шероховатость и потерю мощности, смесь не является чрезмерно бедной. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не выключить магнето. Если вы случайно полностью выключите зажигание, оставьте его выключенным и переведите дроссельную заслонку в положение холостого хода. Затем включите оба магнето, прежде чем снова включить питание, чтобы предотвратить обратный индукционный разряд и выхлопные газы.

Оба условия структурно опасны для задействованных систем. Проверка одиночной магнитосмеси ограничена двигателями с прямым приводом и NA и никогда не должна выполняться на двигателях с редуктором или с механическим наддувом (наддувом).

Наклон при спуске — еще один важный этап регулирования смеси. Обогатите смесь, чтобы она соответствовала мощности во время спуска, и если ваша мощность ниже 50 процентов, наилучшим вариантом будет наиболее обедненная смесь, удовлетворительная для плавной работы двигателя. Не забывайте обогащать смесь перед увеличением мощности, когда вы выравниваетесь после спуска. Многие пилоты мастерски выполняют набор высоты и крейсерский крен, а затем доводят смесь до полного обогащения для снижения мощности с высоты — это действительно загрязняет свечи и камеры сгорания.Правильно наклоненный спуск значительно помогает поддерживать ваш двигатель и свечи в постоянной чистоте.

Для взлета с большой высоты (более 5000 футов DA) смесь должна быть обеднена так же, как это делается при наборе высоты, ровно настолько, чтобы избежать чрезмерной неровности и последующей потери мощности. Это можно сделать на взлетном крене или удерживая самолет с помощью тормозов и наклоняясь при полном статическом разгоне.

Руление и наземные операции могут быть улучшены, а образование обрастания значительно уменьшено при посещении высокогорного аэропорта, если смесь предназначена для наземных операций.(Некоторые новейшие тренажеры, особенно с двигателями с впрыском топлива, почти всегда должны опираться на землю; обратитесь к руководству пилота.) Дайте двигателю поработать на 1700 об / мин, наклонитесь до неровностей, затем обогатите двигатель ровно настолько, чтобы восстановить плавную работу — затем сбросьте газ до холостого хода. Двигатель должен работать на холостом ходу плавно; может потребоваться дальнейшее обеднение или обогащение для получения наилучших результатов. (Для запуска потребуется немного более богатое положение, особенно при более низких температурах.)

Приведенные здесь процедуры относятся к двигателям с прямым приводом, оборудованным карбюратором, без наддува.Двигатели с впрыском топлива и с турбонаддувом — еще одна игра. Правильная накачка важна для хорошей работы двигателя и окупается не только экономией топлива. Если вы уделите внимание необходимым деталям и правильно проведете регулировку смеси, вы станете богаче, а ваш двигатель будет работать дольше и лучше.

— смесь воздуха и топлива

Основы соотношения воздух / топливо, стехиометрии и лямбда

Для выработки энергии двигателю необходимы воздух, топливо и искра.Чтобы оптимизировать работу вашего двигателя, вам нужна правильная смесь воздуха и топлива.

Соотношение воздух / топливо (AFR)

AFR означает соотношение воздух-топливо. Топливо не горит само по себе. Его нужно смешать с воздухом. AFR сообщает вам, сколько частей воздуха смешано с каждой частью топлива. Например, AFR 14,7: 1 (или просто 14,7) означает, что смесь составляет 14,7 частей воздуха на одну часть топлива.

Стехиометрическое соотношение (Stoich)

Когда AFR идеален, смесь сгорает полностью во время горения.Это называется стехиометрическим соотношением или просто «стехиометрическим».

Различные виды топлива содержат разное количество энергии. Их стич тоже будет другой:

Лямбда (λ)

Еще один способ взглянуть на топливно-воздушную смесь — это значение лямбда.Он представлен греческим символом «λ». Лямбда равна AFR, деленному на стех.

При измерении топливовоздушной смеси с использованием лямбда, stoich всегда будет равняться единице (1) для любого топлива.

Бедные или богатые смеси

Когда в топливовоздушной смеси слишком много топлива, она становится богатой . Когда топлива не хватает, это обедненная смесь.

• AFR выше, чем стех. = Обедненная.
• AFR ниже, чем stoich = богатый.
• Значение лямбда выше 1 = обедненная.
• Значение лямбда ниже 1 = богатое.

Как это измеряется?

Воздухо-топливную смесь можно проанализировать, просмотрев данные датчика O2 вашего ЭБУ. Другой способ контролировать свою топливно-воздушную смесь — использовать датчик соотношения воздух / топливо. Многие датчики AFR также отображают значение лямбда.

Как это влияет на производительность?

Контроль воздушно-топливной смеси — это точный способ максимизировать производительность, экономичность и избежать поломки двигателя.

Может показаться, что стойкость всегда является целью.Это не так. Максимальная мощность обычно достигается при слегка богатой смеси. Управляемость лучше на круизных оборотах со слегка бедной смесью. Холостой ход, как правило, лучше и с немного бедной смесью, но большой кулачок будет лучше работать на холостом ходу с немного богатым.

В следующей таблице перечислены некоторые рекомендации AFR:

ID ответа 5230 | Опубликовано 09.10.2019 11:52 | Обновлено 15.05.2020 12:22

Соотношение воздух-топливо, лямбда и характеристики двигателя — x-engineering.org

Тепловые двигатели используют топливо и кислород (из воздуха) для производства энергии путем сгорания. Чтобы гарантировать процесс сгорания, в камеру сгорания необходимо подавать определенное количество топлива и воздуха. Полное сгорание происходит, когда все топливо сгорает, в выхлопных газах не будет несгоревшего количества топлива. Воздушно-топливное соотношение (AF или AFR) — это соотношение между массой воздуха m _a и массой топлива m _f , используемой двигателем при работе:

Обратное соотношение называется топливно-воздушным соотношением (FA или FAR) и рассчитывается как:

Идеальное (теоретическое) соотношение воздух-топливо для полного сгорания называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо .Для бензинового (бензинового) двигателя стехиометрическое соотношение воздух-топливо составляет около 14,7: 1. Это означает, что для полного сжигания 1 кг топлива нам необходимо 14,7 кг воздуха. Возгорание возможно даже в том случае, если AFR отличается от стехиометрического. Для процесса сгорания в бензиновом двигателе минимальное значение AFR составляет около 6: 1, а максимальное может достигать 20: 1.

Когда соотношение воздух-топливо выше стехиометрического отношения, топливовоздушная смесь называется обедненной .Когда воздушно-топливное соотношение ниже стехиометрического, воздушно-топливная смесь называется богатая . Например, для бензинового двигателя AFR 16,5: 1 — обедненный, а 13,7: 1 — богатый.

В таблице ниже мы можем увидеть стехиометрическое соотношение воздух-топливо для нескольких видов ископаемого топлива.

.org Пример: wikipedia2.org Чтобы полностью сжечь 1 кг этанола, нам нужно 9 кг воздуха, а чтобы сжечь 1 кг дизельного топлива, нам нужно 14,5 кг воздуха.

Искровое зажигание (SI) Двигатели обычно работают на бензине (бензине). AFR двигателей SI варьируется в пределах от 12: 1 (богатая) до 20: 1 (бедная), в зависимости от условий эксплуатации двигателя (температура, частота вращения, нагрузка и т. Д.).). Современные двигатели внутреннего сгорания работают в максимально возможной степени со стехиометрическим AFR (в основном по причинам доочистки газа). В таблице ниже вы можете увидеть пример AFR двигателя SI, функцию частоты вращения и крутящего момента двигателя.

Изображение: Пример функции воздушно-топливного отношения (AFR) частоты вращения и крутящего момента двигателя

Компрессионное зажигание (CI) Двигатели обычно работают на дизельном топливе. Из-за характера процесса сгорания двигатели CI всегда работают на обедненных смесях с AFR от 18: 1 до 70: 1.Основное отличие от двигателей SI заключается в том, что двигатели CI работают на слоистых (негомогенных) воздушно-топливных смесях, а двигатели SI работают на гомогенных смесях (в случае двигателей с распределенным впрыском).

Приведенная выше таблица вводится в скрипт Scilab и создается контурный график.

 EngSpd_rpm_X = [500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500];
EngTq_Nm_Y = [10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140];
EngAFR_rat_Z = [14 14,7 16.4 17,5 19,8 19,8 18,8 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1;
                14 14,7 14,7 16,4 16,4 16,4 16,5 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8;
                14 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 15,7 15,7 15,3 14,9 14,9 14,9;
                14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,9 13,3 13,3 13,3;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,5 12,9 12,9 12,9;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,3 13,3 12,6 12,1 11,8;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14.7 14,7 14,7 13,6 12,9 12,2 11,8 11,3;
                14,1 14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,3 12,5 11,9 11,4 10,9;
                13,4 13,4 13,8 14,3 14,3 14,7 14,7 13,6 13,1 12,2 11,5 11,1 10,7;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,4 13,6 13,6 12,1 12,1 11,6 11,2 10,8 10,5;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,1 13,1 13,1 11,8 11,8 11,2 10,7 10,5 10,3;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11.6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2];
контур (EngSpd_rpm_X, EngTq_Nm_Y, EngAFR_rat_Z ', 30)
xgrid ()
xlabel ('Скорость двигателя [об / мин]')
ylabel ('Крутящий момент двигателя [Нм]')
название ('x-engineer.org')
 

Выполнение приведенных выше инструкций Scilab сгенерирует следующий контурный график:

Изображение: контурный график воздух-топливо с помощью Scilab

Как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо

Чтобы понять, как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо , нам нужно посмотреть на процесс сгорания топлива.Горение — это в основном химическая реакция (называемая окислением ), в которой топливо смешивается с кислородом и производит углекислый газ (CO ₂ ), воду (H ₂ O) и энергию (тепло). Учтите, что для протекания реакции окисления необходима энергия активации (искра или высокая температура). Кроме того, результирующая реакция сильно экзотермична (с выделением тепла).

Пример 1.

Для лучшего понимания давайте посмотрим на реакцию окисления метана . Это довольно распространенная химическая реакция, поскольку метан является основным компонентом природного газа (примерно 94%).

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

Шаг 2 . Сбалансируйте уравнение

Шаг 3 .Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, равную 1 моль метана, состоящему из 1 атома углерода и 4 атомов водорода.

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, состоящую из 2 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, принимая во внимание, что воздух содержит около 21% кислорода.

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо с помощью уравнения (1)

Расчетная AFR для метана не совсем такая, как указано в литература.Разница может быть связана с тем, что в нашем примере мы сделали несколько предположений (воздух содержит только 21% кислорода, продуктами сгорания являются только углекислый газ и вода).

Пример 2.

Тот же метод можно применить для сжигания бензина. Учитывая, что бензин состоит из изооктана (C ₈ H ₁₈ ), рассчитайте стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина .

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

Шаг 2 .Сбалансируйте уравнение

Шаг 3 . Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, которая представляет собой 1 моль изооктана, состоящего из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода.

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, которая состоит из 12,5 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, принимая во внимание, что воздух содержит около 21% кислорода.

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо, используя уравнение (1)

Опять же, рассчитанное стехиметрическое соотношение воздух-топливо для бензина равно немного отличается от приведенного в литературе. Таким образом, результат приемлем, поскольку мы сделали множество предположений (бензин содержит только изооктан, воздух содержит только кислород в пропорции 21%, единственными продуктами сгорания являются углекислый газ и вода, сгорание идеальное).

Коэффициент эквивалентности воздушно-топливного отношения — лямбда

Мы видели, что такое стехиометрическое (идеальное) соотношение воздух-топливо и как рассчитать его. На самом деле двигатели внутреннего сгорания работают не с идеальным AFR, а с близкими к нему значениями. Таким образом, у нас будет идеальный и реальный АСО на воздушном топливе. Соотношение между фактическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, фактическое} ) и идеальным / стехиометрическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, идеальный} ) называется эквивалентным соотношением воздух-топливо или лямбда (λ).

Например, идеальное соотношение воздух-топливо для бензина (бензин ) двигатель 14,7: 1. Если фактический / реальный AFR равен 13,5, лямбда-коэффициент эквивалентности будет:

В зависимости от значения лямбда двигателю предлагается работать с бережливым двигателем. , стехиометрическая или богатая топливовоздушная смесь.

В зависимости от типа топлива (бензин или дизельное топливо) и типа впрыска (прямой или непрямой) двигатель внутреннего сгорания может работать с обедненным, стехиометрическим или богатым воздухом -топливные смеси.

Изображение: 3-цилиндровый бензиновый двигатель Ecoboost с прямым впрыском (лямбда-карта)
Кредит: Ford

Например, 3-цилиндровый двигатель Ford Ecoboost работает со стехиометрическим соотношением воздух-топливо для холостых и средних оборотов двигателя и полного диапазона нагрузок. и с богатой топливовоздушной смесью на высоких оборотах и ​​нагрузках. Причина, по которой он работает на богатой смеси при высоких оборотах двигателя и нагрузке, — охлаждения двигателя . Дополнительное топливо (которое останется несгоревшим) впрыскивается для поглощения тепла (за счет испарения), таким образом снижая температуру в камере сгорания.

Изображение: Дизельный двигатель (лямбда-карта)
Кредит: wtz.de

Дизельный двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) все время работает на обедненной топливовоздушной смеси , значение коэффициента эквивалентности (λ) зависит от рабочая точка двигателя (частота вращения и крутящий момент). Причина этого — принцип работы дизельного двигателя: управление нагрузкой не через массу воздуха (которая всегда в избытке), а через массу топлива (время впрыска).

Помните, что коэффициент стехиометрической эквивалентности (λ = 1.00) означает соотношение воздух-топливо 14,7: 1 для бензиновых двигателей и 14,5: 1 для дизельных двигателей.

Влияние воздушно-топливного отношения на характеристики двигателя

Характеристики двигателя с точки зрения мощности и расхода топлива во многом зависят от соотношения воздух-топливо. Для бензинового двигателя наименьший расход топлива достигается при обедненном AFR. Основная причина в том, что имеется достаточно кислорода, чтобы полностью сжечь все топливо, что переводится в механическую работу. С другой стороны, максимальная мощность получается на богатых топливовоздушных смесях.Как объяснялось ранее, подача большего количества топлива в цилиндр при высокой нагрузке и скорости двигателя охлаждает камеру сгорания (за счет испарения топлива и поглощения тепла), что позволяет двигателю создавать максимальный крутящий момент двигателя, а значит, максимальную мощность.

Изображение: мощность двигателя и функция расхода топлива воздушно-топливного отношения (лямбда)

На рисунке выше мы видим, что мы не можем получить максимальную мощность двигателя и самый низкий расход топлива при том же соотношении воздух-топливо. . Самый низкий расход топлива (лучшая экономия топлива) достигается при использовании обедненных топливовоздушных смесей с AFR 15.4: 1 и коэффициент эквивалентности (λ) 1,05. Максимальная мощность двигателя достигается при использовании богатых топливовоздушных смесей с AFR 12,6: 1 и коэффициентом эквивалентности (λ) 0,86. При стехиометрической топливовоздушной смеси (λ = 1) существует компромисс между максимальной мощностью двигателя и минимальным расходом топлива.

Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) всегда работают на обедненных топливовоздушных смесях (λ> 1,00). Большинство современных дизельных двигателей работают с λ от 1,65 до 1,10. Максимальный КПД (наименьший расход топлива) достигается около λ = 1.65. Увеличение количества топлива выше этого значения (до 1,10) приведет к образованию большего количества сажи (несгоревших частиц топлива).

Есть интересное исследование, выполненное Р. Дугласом на двухтактных двигателях. В своей докторской диссертации «Исследования замкнутого цикла двухтактного двигателя » Р. Дуглас дает математическое выражение функции коэффициента эквивалентности (λ) полноты сгорания (η _λ ).

Для искрового зажигания (бензиновый двигатель) с коэффициентом эквивалентности от 0.3; сюжет (lmbd_g, eff_lmbd_g, ‘b’, ‘LineWidth’, 2) держать сюжет (lmbd_d, eff_lmbd_d, ‘r’, ‘LineWidth’, 2) xgrid () xlabel (‘$ \ lambda \ text {[-]} $’) ylabel (‘$ \ eta _ {\ lambda} \ text {[-]} $’) название (‘x-engineer.org’) легенда (‘бензин’, ‘дизель’, 4)

При выполнении приведенных выше инструкций Scilab выводится следующее графическое окно.

Изображение: Функция эффективности сгорания от коэффициента эквивалентности

Как вы можете видеть, двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) при стехиометрическом соотношении воздух-топливо имеет очень низкую эффективность сгорания.Наилучшая полнота сгорания достигается при λ = 2,00 для дизельных двигателей и λ = 1,12 для двигателей с искровым зажиганием (бензиновых).

Калькулятор соотношения воздух-топливо (лямбда)

Наблюдение : КПД сгорания рассчитывается только для дизельного и бензинового (бензинового) топлива с использованием уравнений (4) и (5). Для других видов топлива расчет эффективности сгорания недоступен (NA).

Влияние воздушно-топливного отношения на выбросы выхлопных газов двигателя

Выбросы выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания сильно зависят от воздушно-топливного отношения (коэффициента эквивалентности).Основные выбросы выхлопных газов в ДВС сведены в таблицу ниже.

Для бензиновых двигателей выбросы CO, HC и NOx в выхлопных газах сильно зависят от воздушно-топливного отношения .CO и HC образуются в основном из богатой топливовоздушной смеси, а NOx — из бедных. Таким образом, не существует фиксированной воздушно-топливной смеси, для которой мы можем получить минимум для всех выбросов выхлопных газов.

Изображение: функция эффективности катализатора бензинового двигателя в соотношении воздух-топливо

Трехкомпонентный катализатор (TWC), используемый для бензиновых двигателей, имеет наивысшую эффективность, когда двигатель работает в узком диапазоне около стехиометрического отношения воздух-топливо. TWC преобразует от 50… 90% углеводородов до 90… 99% окиси углерода и окислов азота, когда двигатель работает с λ = 1.00.

Лямбда-регулирование сгорания с обратной связью

Чтобы соответствовать требованиям по выбросам выхлопных газов, для двигателей внутреннего сгорания (особенно бензиновых) критически важно иметь точный контроль воздушно-топливного отношения. Таким образом, все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур управления для воздушно-топливного отношения (лямбда) .

Изображение: Лямбда-регулирование с обратной связью двигателя внутреннего сгорания (бензиновые двигатели)

1. датчик массового расхода воздуха
2. первичный катализатор
3. вторичный катализатор
4. топливная форсунка
5. верхний лямбда-зонд
6. нижний лямбда-датчик (кислород) датчик
7. контур подачи топлива
8. впускной коллектор
9. выпускной коллектор

Важнейшим элементом для работы системы является лямбда-зонд (кислородный) .Этот датчик измеряет уровень молекул кислорода в выхлопных газах и отправляет информацию в электронный блок управления двигателем (ЭБУ). На основании значения показания кислородного датчика ЭБУ бензинового двигателя регулирует уровень массы топлива, чтобы поддерживать соотношение воздух-топливо около стехиметрического уровня (λ = 1,00).

Например (бензиновые двигатели), если уровень молекул кислорода выше порогового значения для стехиметрического уровня (следовательно, у нас бедная смесь), при следующем цикле впрыска количество впрыскиваемого топлива будет увеличено, чтобы использовать избыток воздуха.Имейте в виду, что двигатель всегда будет переходить с обедненной смеси на богатой смеси между циклами впрыска, что даст «среднее» стехиометрическое соотношение топливовоздушных смесей.

Для дизельных двигателей, поскольку они всегда работают на обедненной смеси воздух-топливо, лямбда-регулирование выполняется по-другому. Конечная цель остается прежней — контроль выбросов выхлопных газов.

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Перепутано о топливных смесях

Учебник по теории топливных смесей

Ричард Камм

Я постоянно удивляюсь тому, насколько мало осведомлены многие пилоты и авиамеханики о топливовоздушных смесях, используемых в поршневых авиационных двигателях. Многие басни, которые никогда не применялись, продолжают увековечиваться несведущими.Один из моих наименее любимых — это то, что «постная смесь горит сильнее, чем богатая». Как вы узнаете к концу этой статьи, все зависит от исходной смеси, она может гореть сильнее, но также может гореть и холоднее.

Термины
Для начала мы должны сначала определить несколько терминов, обычно используемых при обсуждении топливных смесей.
Соотношение воздух-топливо Соотношение воздух-топливо (выраженное воздух-топливо) является соотношением веса и может быть выражено числом. или десятичная дробь.Если задано как объемное соотношение, число для воздуха будет очень большим и будет меняться с каждым изменением плотности воздуха и, следовательно, станет бессмысленным.
Стехиометрическое соотношение воздух-топливо. Это химический термин, обозначающий точную смесь воздуха и топлива для полного сгорания топлива до воды и углекислого газа. В процессе горения все топливо и кислород будут израсходованы. Стехиометрическая смесь относится только к характеристикам горения топлива; это не имеет никакого отношения к типу системы дозирования топлива или двигателя.Это зависит от типа используемого топлива. Для бензина и дизельного топлива это соотношение воздух-топливо составляет приблизительно 14,7: 1 (соотношение топлива и воздуха 0,067). Конструкция двигателя может изменить количество доступного тепла, преобразуемого в полезную энергию, но не может изменить химические характеристики топлива. Современные автомобили часто работают в стехиометрическом диапазоне по экологическим причинам, но от этого мало пользы в самолетах, потому что это не приводит к максимальной мощности или наибольшей экономии, однако дает самую высокую температуру головки блока цилиндров.

Лучшая мощность
Использование типичного авиационного двигателя с воздушным охлаждением, работающего на нормальной мощности, с дроссельной заслонкой в ​​фиксированном положении, если топливо медленно добавляется к стехиометрической смеси (0,067) добавленное топливо будет иметь охлаждающий эффект, и температура газа сгорания и температура головки блока цилиндров снизятся. Если двигатель оборудован испытательной клюшкой, гребным винтом фиксированного шага или гребным винтом, который может быть установлен в положение фиксированного шага, гребной винт будет действовать как динамометр, а частота вращения двигателя будет показателем мощности.По мере обогащения смеси мощность (об / мин) будет увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнуто соотношение F / A примерно 0,074. От 0,074 до 0,080 мощность останется относительно постоянной, хотя температура сгорания будет продолжать снижаться. При дальнейшем обогащении смеси выше 0,080 температура мощности и сгорания будут снижаться. Смеси от 0,074 до 0,080 называются смесями с наилучшей мощностью, так как их использование дает наибольшую мощность для данного воздушного потока или давления в коллекторе. Для дальнейшего определения 0.074 называется оптимальной мощностью, а 0,080 — максимальной мощностью. Пусть вас не вводит в заблуждение обозначение Lean Best Power. Это богатая смесь, поскольку она богата стехиометрией и смесь охлаждается топливом. Из-за различной конструкции индукционной системы или камеры сгорания лучшая мощность отношения могут незначительно изменяться между двигателями, но они всегда сохраняют одно и то же соотношение, богатое стехиометрией.
К сожалению, в условиях уровня моря лучшая комбинация мощности не может использоваться при самых высоких мощностях двигателя.Как многообразие давление увеличивается выше диапазона крейсерской мощности, сочетание теплоты сгорания и времени горения может вызвать перегрев смеси и возникнет детонация. Чтобы бороться с этими эффектами, мы обогащаем смесь до соотношения воздух / топливо примерно 0,100. Хотя это выводит смесь из оптимального диапазона мощности, это позволяет использовать более высокое давление в коллекторе и увеличить результаты мощности.

Лучшая экономия
Использование того же двигателя с воздушным охлаждением при тех же нормальных условиях мощности, как указано ранее, если смесь медленно обедняется ниже 0.067 смесь охлаждается воздухом, при этом температура смеси и мощность снижаются все более быстрыми темпами. Эта потеря власти не обязательно является пассивом, но может быть превращена в актив. Когда смесь обедняется, достигается точка, в которой достигается наибольшая мощность на единицу топлива. Эта наибольшая мощность на единицу топлива (самый низкий расход топлива на одну лошадиную силу) называется лучшей экономичной смесью. Этот диапазон смеси может незначительно изменяться в зависимости от частоты вращения и других условий, но для большого радиального двигателя он колеблется в пределах 0.060–0,065 при нормальном зажигании и между 0,055–0,061 при выдвижении искры (многие большие радиальные двигатели имели метод продвижения искры для лучшего использования лучших экономичных смесей). Оптимальный экономичный диапазон может быть очень полезным, но его правильное использование зависит от равномерного распределения смеси по всем цилиндрам и возможности внимательно следить за условиями сгорания в цилиндрах.
Равномерное распределение воздуха не было большой проблемой для больших радиальных двигателей. В их системе впуска после дроссельной заслонки воздух попадает в центробежную крыльчатку или нагнетатель.Это повышает давление и температуру и обеспечивает равномерное распределение по впускным трубам одинаковой длины для каждого цилиндра.

Влияние конструкции двигателя
Что касается индукционных систем для других типов двигателей, даже самого простого многоцилиндрового двигателя. может и обычно дает различный поток воздуха / смеси в цилиндры. Для визуального доказательства сравните точно настроенную резонансную индукционную систему современного автомобиля с автомобильной индукционной системой 25-летней давности.В эти новые автомобили впрыскивается топливо, а их впускные системы транспортируют только воздух, что на примере доказывает сложность обеспечения равномерного распределения воздуха. Практически не существует способа, которым оппозитный двигатель самолета с поплавковым карбюратором может обеспечить равное распределение смеси по каждому цилиндру; поэтому в этих двигателях есть карбюраторы, которые необходимо откалибровать для работы в наиболее богатом диапазоне мощностей. Карбюраторы под давлением и системы впрыска топлива действительно обеспечивают некоторые улучшения, но из-за конструкции системы впуска неравномерное распределение смеси по-прежнему остается проблемой.Теперь не кричите конструкторам двигателей об их халатности, поскольку они должны спроектировать двигатель, который будет соответствовать капоту и системе охлаждения, разработанной производителем самолета для обеспечения минимального сопротивления. Это дает мало возможностей для выбора расположения компонентов дозатора топлива. Только представьте себе дополнительное аэродинамическое сопротивление, которое было бы создано, если бы оппозитный двигатель с резонансным двигателем автомобильного типа. Система индукции была установлена ​​на самолете.
Для максимального зазора винта и пилота обзор вперед, впускные коллекторы двигателя расположены под цилиндрами.Это место также может вызвать проблемы со смесью. Любое жидкое топливо в цилиндре падает на дно впускного коллектора и может в конечном итоге попасть в другие цилиндры. Это одна из причин того, что многие двигатели с впрыском топлива имеют проблемы с распределением смеси. Это неправильное распределение смеси является еще одной причиной того, что большинство двигателей трудно полностью обеднить.
Один разработчик компонентов системы дозирования топлива решает проблему распределения, производя топливные дозирующие форсунки разных размеров для форсунок впрыска топлива каждого цилиндра.Это означает, что шестицилиндровый оппозитный двигатель имеет шесть различных форсунок для дозирования топлива, каждая из которых имеет собственное расположение цилиндров.

Регулировка по цвету топлива, а затем с помощью измерителя крутящего момента
Еще до Второй мировой войны бортинженеры больших трансокеанских летающих лодок перерабатывали свои двигатели на лучшие экономичные смеси в условиях дальнего крейсерского полета. Их метод заключался в мониторинге температуры головки цилиндров (CHT) и цвета выхлопных газов в ночное время, соответственно регулируя смеси.Поскольку CHT относительно медленно реагирует на изменения температуры, это был утомительный процесс, особенно когда цвет выхлопных газов двигателя не был виден.
Во время Второй Мировой войны наиболее дальний круиз-контроль осуществлялся за счет использования карт, специально подготовленных для каждой комбинации самолетов и двигателей. После Второй мировой войны повсеместно стали использоваться измерители крутящего момента, измеряющие выходной крутящий момент больших авиационных двигателей. Они использовались в качестве основного инструмента для корректировки смесей до оптимального экономичного диапазона. Пилот или бортинженер подобрали смесь для достижения определенного падения крутящего момента, и это дало бы наилучшую экономичную смесь.
Бедные смеси горят медленнее, чем богатые смеси, поэтому некоторые двигатели были оснащены системой опережения зажигания, обычно контролируемой бортинженером, которая зажигала свечи зажигания на 10 градусов раньше, чем обычно, на такте сжатия. Это позволяло получать даже более бедные смеси.

Сегодня доступен более точный контроль смеси
Сегодня для самолетов авиации общего назначения доступно несколько графических систем контроля двигателя, которые делают более точным Доступен контроль смеси.Они позволяют пилоту двигателя с впрыском топлива контролировать CHT и EGT (температуру выхлопных газов) отдельных цилиндров. Некоторые системы мониторинга очень компактны, и все состояния цилиндра отображаются на одном приборе. Они также обычно включают встроенные системы, предупреждающие о любых радикальных изменениях EGT или CHT.

Анализ кривых мощности
Чтобы лучше понять влияние смеси на работу двигателя, мы должны изучить кривые зависимости смеси от мощности, представленные производителями двигателей.Все эти кривые, полученные многими различными производителями поршневых двигателей самолетов, демонстрируют схожие характеристики мощности и температуры. Используемая таблица (стр. 12) опубликована Textron Lycoming (Lycoming Flyer Key Reprints 1996 p-37 или Lycoming Service Instruction No. 1094D). Он показывает влияние опоры на двигатель, работающий при постоянных оборотах двигателя и давлении в коллекторе.
Глядя на диаграмму, следует отметить несколько отличий. На диаграмме лучший диапазон мощности называется диапазоном максимальной мощности, но в тексте и в левой части диаграммы смесь называется лучшей смесью мощности.Вероятно, это связано с тем, что эти испытания проводились на динамометре, где частота вращения и давление в коллекторе могли поддерживаться постоянными, несмотря на изменения мощности (что неверно, когда двигатель установлен на летательном аппарате). Термин максимальный диапазон мощности может вводить в заблуждение, поскольку можно ошибочно полагать, что эта смесь может быть используется при работе двигателя с максимальным давлением в коллекторе. Диаграмма может также ввести в заблуждение случайного читателя, полагая, что все смеси слева от круиза максимальной мощности бедны, а все смеси справа от круиза максимальной мощности являются богатыми.
Температурная кривая головки блока цилиндров показывает расположение стехиометрической смеси. При отсутствии избытка топлива или воздуха стехиометрическая смесь находится там, где наблюдается самый высокий CHT. Все смеси справа от пика CHT являются богатыми смесями и охлаждаются топливом, все смеси слева от пика CHT находятся обедненные смеси с воздушным охлаждением.

Кривые EGT: диапазоны экономичности и мощности
Температурную кривую выхлопных газов можно использовать для определения наилучшего диапазона экономии и наилучшей мощности.Более медленное горение бедной смеси приводит к тому, что теплота сгорания продолжается дальше в рабочем такте, и EGT достигает пиков бедной стехиометрической смеси. После этого даже выхлопные газы охлаждаются воздухом. Как показано на диаграмме, пик EGT приходится на богатый конец диапазона с наилучшей экономией. Обогащение смеси примерно до минус 125 градусов по Фаренгейту с высоким содержанием пикового EGT даст наилучшую мощность. Поскольку EGT незамедлительно реагирует на изменения смеси, это, несомненно, лучший инструмент для оценки смеси на оппозитных авиационных двигателях с впрыском топлива.Число оборотов в минуту нельзя использовать в качестве показателя мощности, поскольку практически все самолеты, оснащенные системами EGT, имеют пропеллеры постоянной скорости. Аббревиатура TIT означает температуру на входе турбины в двигателях с турбонаддувом и является синонимом EGT в двигателях без наддува.
Кривая мощности в процентах показывает соотношение мощности к смеси при фиксированном давлении в коллекторе. Наивысшая мощность давления достигается в лучшем диапазоне мощностей. Это широкий плоский диапазон, и системы учета топлива обычно откалиброваны для работы в лучшем диапазоне мощности при плотностях воздуха на уровне моря.В некоторых текстах делается вывод о том, что системы дозирования топлива откалиброваны для наиболее экономичных смесей. Это ошибка. Обратите внимание, что для радикального изменения мощности в лучшем экономичном диапазоне требуется очень небольшое изменение смеси. Если бы системы дозирования топлива были откалиброваны для работы в оптимальном экономичном диапазоне, даже незначительные изменения плотности воздуха оказали бы заметное влияние на мощность двигателя, что привело бы к неустойчивой работе двигателя.

Зависимость расхода топлива от мощности
Кривая удельного расхода топлива (SFC) показывает экономию топлива.Он указывает расход топлива по отношению к произведенной лошадиным силам и для целей сравнения обычно выражается в долях фунта на каждую лошадиную силу в час. Чтобы определить удельный расход топлива двигателем, разделите расход топлива в фунтах в час на мощность, производимую двигателем. Нормальный SFC составляет от 0,40 до 0,50 фунта. на л.с., где 0,040 — очень хорошо, а 0,60+ — нормальный взлетный SFC.
Внизу диаграммы также есть обозначения, которые рекомендуют не работать на наклонной стороне пикового EGT.Это не потому, что эти смеси непригодны; это из-за специфических характеристик двигателя. По всей вероятности, двигатели начнут работать грубо на обедненной стороне пикового EGT. Большая разница в мощности между цилиндрами, вызванная неравномерным составом смеси, является основной причиной плохой работы двигателя во время работы на обедненной смеси.
Производитель двигателя нередко накладывает ограничения на диапазоны мощности, в которых могут использоваться определенные смеси. Распространенными примерами таких ограничений являются недопущение обеднения до наиболее экономичной смеси при работе с мощностью выше 65 процентов или ручное обеднение смесей ниже 5000 футов.В действительности многие двигатели могут быть наклонены к лучшим экономичным смесям на любой высоте, но из-за быстрого падения мощности для небольших корректировок смеси в лучшем экономичном диапазоне производители двигателей и самолетов не хотят рекомендовать наклон на малых высотах.

Усовершенствованный учет топлива
В настоящее время вся авиация общего назначения Производители поршневых двигателей и несколько производителей компонентов изучают возможность производства интегрированных систем учета топлива, которые либо упростят выбор смеси, либо автоматически регулируют смеси во время полета.Во многих случаях это может быть объединено с гребным винтом в единую систему управления.
Aerosance (компания, в настоящее время принадлежащая Teledyne Continental) в настоящее время производит систему Full Authority Digital Engine Control (FADEC) для ограниченного числа двигателей Continental и Lycoming, а также находится в процессе получения сертификации на дополнительные двигатели. Это полностью дублированная цифровая система управления силовой установкой с отдельный резервный аккумулятор, который измеряет EGT каждого цилиндра и соответственно регулирует смесь в каждом цилиндре.
Lycoming использует более консервативный подход к системе управления двигателем EPIC (только для двигателей Lycoming). это система электронного управления двигателем (EEC), которая определяет общую смесь двигателя, с механической поддержкой электронной системы управления.
В качестве заключительного замечания, интерес для производителей двигателей, планирующих электронные системы управления, представляет недавно опубликованный (29.06.01) Консультативный циркуляр FAA 33.28-1 «Критерии соответствия 14 CFR 33.28, Авиационные двигатели, электрические и электронные системы управления двигателем.«Хотя производители двигателей не обязаны следовать инструкциям FAA в отношении средств управления двигателем, этот документ может стать отличным источником информации для тех, кто желает создать надежную установку электронного управления двигателем.

Об авторе
Профессор Ричард Камм прослужил 15 лет в ВВС США в качестве начальника экипажа в группе реактивных пилотажных самолетов «Skyblazers», бортинженера, а затем инструктора на B-29 и летного инженера на B -36 и штурман-бомбардир на B-47.После ухода из ВВС профессор Камм стал гражданским авиамехаником, позже получив степень бакалавра профессионального образования и степень магистра среднего образования. В течение последних 30 лет он преподавал курсы технологий технического обслуживания самолетов на уровне колледжа. Последние 20 лет он был инструктором Паркс-колледжа Университета Сент-Луиса, специализируясь на двигателях и топливных системах самолетов.