Бедная смесь — определение. Причины образования, последствия
Для того чтобы автомобиль мог хорошо работать, двигателю необходимо качественное питание. Чтобы в камерах сгорания получался взрыв необходимой мощности, смесь топлива и воздуха должна была качественной. Иногда она готовится с отклонениями в одну или другую сторону. Это бедная смесь, либо наоборот – богатая. Что это такое, какие причины бедной топливной смеси, симптомы и как работает двигатель? Попробуем ответить на данные вопросы.
Процесс смесеобразования в двигателях автомобилей
В ДВС горючая смесь необходимого состава готовится в карбюраторах или в случае с инжекторной системой питания – рассчитывается электроникой. Смесь, где на 1 кг бензина или другого горючего используется 15 кг воздуха, считается нормальной. В этом режиме двигатель работает достаточно экономно, при этом его мощность находится на высоком уровне. Для экономии количество воздуха в смеси увеличивают. Так, обедненная смесь – это когда на 1 л бензина используется до 15-17 кг воздуха.
Расход горючего становится минимальным, а потери мощности составляют всего 8-10 %. Бедная смесь – это когда на 1 л бензина приходится более 17 кг воздуха. На таком составе мотор работает неустойчиво, потребляется большой объем топлива, уменьшается мощность. Это вредно для силового агрегата. Кроме того, такое явление часто ведет за собой пропуски в системе зажигания, задержки при нажатии на педаль акселератора.
Также мотор может сменить звук работы и будет работать нестабильно. В инжекторных агрегатах, которые соответствуют Евро2, установлен лямбда-зонд. Он контролирует качество топливной смеси, подаваемой в камеры сгорания.
Почему смесь становится бедной
Владельцы инжекторных автомобилей знают, что при помощи ЭБУ и соответствующих настроек в прошивке силовой агрегат может самостоятельно изменять соотношение воздуха и паров бензина, то есть менять топливную смесь. Многие думают: мотор работает автоматически, и это хорошо. Однако большинство владельцев инжекторных авто забывают о балансе.
Иногда готовится бедная смесь. Почему так случается? На это есть различные причины.
Основные признаки обеднения состава топливной смеси
Главный симптом, по которому определяют, что автомобиль работает на неправильном составе, – двигатель, который постоянно глохнет. При очень малом количестве паров бензина в смеси искра, генерируемая свечой, просто не может воспламенить такое топливо. Еще один признак – машина в процессе движения дергается, а то и вовсе двигается рывками. Иногда эти симптомы могут говорить и о других неисправностях. Поэтому стоит проверить еще и другие системы. О том, готовится ли бедная топливовоздушная смесь, можно понять по свечам. Но это актуально только для инжекторных агрегатов. Если они коричневые – двигатель в полном порядке. Если свечи белые или светлые – тогда в топливном составе много воздуха. В случае если на элементе обнаружился темный нагар, это говорит о недостатке воздуха. Однако нагар – это не всегда правильный индикатор неправильной смеси.
В случае неправильного момента зажигания цвет свечи не соответствует нормальному. Если в двигатель подается обедненная смесь, владелец автомобиля услышит характерные хлопки в глушителе. Когда просто бедная смесь, то он будет стрелять, как автомат. Если наоборот, топливный состав слишком богат, то взрывы будут одиночными и короткими. Ну и наконец, самый точный признак и способ диагностики – это проверка выхлопных газов с помощью газоанализатора. Если двигатель работает в неправильном режиме, об этом также сообщит бортовой компьютер или диагностическая система. В перечне ошибок современных ЭБУ есть ошибка – бедная смесь. Она обозначается P0171.
Последствия эксплуатации двигателя на бедной смеси
В целом последствий не так уж и много. Двигатель будет задыхаться при работе на холостых оборотах. Также существует серьезный риск перегрева – топливная смесь сгорает гораздо медленнее, чем это необходимо. Двигателю будет трудно набрать обороты под нагрузкой. В наиболее серьезных ситуациях, когда длительное время подается бедная смесь, двигатель сильно перегревается, что в большинстве случаев приводит к прогару клапанов.
А это серьезные затраты на ремонт. Также среди последствий можно выделить огромный расход топлива. Он увеличивается за счет трудностей в процессе набора оборотов. Поэтому владельцам авто с такими проблемами рекомендуется ездить на низких передачах.
Причины приготовления бедной смеси
Существует несколько типовых причин, по которым топливная смесь приготавливается неправильно. Все эти причины можно разделить на большой объем воздуха и малое количество горючего. Ошибки, связанные с бедной смесью, часто могут возникать в случае с большой подачей воздуха. В таком случае рекомендуется проверить сенсор расхода топлива – очень часто каналы датчика загрязняются. Вторая причина – вакуумная утечка. Третья – клапан EGR, который всасывает дополнительный воздух. Клапан может быть сломанным или же неплотно закрываться. Если в цилиндры поступает бедная смесь, причины – инжектор, зажигание, топливная система, нарушение в работе системы газораспределения.
Как проверить клапан EGR
Чтобы проверить работу данного клапана, сперва его демонтируют и затем уже проверяют.
Тест можно осуществить при помощи струи сжатого воздуха. Воздух подают в одно из отверстий – клапан должен работать. Посмотреть это можно в верхней части через отверстие. Клапан засоряется по причине наличия в нем грязного воздуха. На гнезде или пластинке элемента образуются углеродистые отложения. Клапан заклинивает, и в результате готовится неправильная, а чаще слишком бедная смесь.
Датчик ДМРВ
Иногда необходимо проверить все, что можно. Стоит начать с диагностики датчиков. Как известно, одна из самых популярных проблем — это забитый или засоренный датчик расхода воздуха. Если на нем скопилось большое количество грязи, то это нередко приводит к медленному реагированию ЭБУ на расход воздуха и его смену. Дополнительно датчик может загрязняться испарениями горючего, которые проходят во впускном коллекторе. Кроме того, налет может скапливаться через корпус дроссельной заслонки, когда мотор не работает. На датчике откладывается слой из парафина, из-за которого в ЭБУ попадают неверные данные о пропорциях топливной смеси.
Затем выходит ситуация, когда блок управления мотором не может добавить в смесь нужное количество топлива (при этом количество воздуха уже достаточно большое). И тогда на дисплее датчика появляется ошибка – бедная топливная смесь.
Неисправности во впускной системе
Для устранения проблемы обедненной смеси рекомендуется также провести диагностику дроссельной заслонки. Положение заслонки должно четко соответствовать положению педали акселератора. Если дроссельная заслонка автоматическая, важно обратить внимание на то, чтобы ее положение соответствовало температуре силового агрегата. На горячем двигателе она должна быть полностью открыта, на холодном – повернута на определенный угол. Если заслонка открыта, значит, система регулирования воздушной заслонки неисправна. На что еще грешат в случае, если в моторе образовывается бедная смесь? Причины – инжектор и поврежденные прокладки впускного коллектора. Чтобы устранить эту неисправность, рекомендуется подтянуть коллектор, а при необходимости и заменить прокладки.
Проблемы с ГРМ
Чтобы механизм газораспределения никак не влиял на обеднение топливной смеси, его необходимо проверять. А при необходимости — настраивать. При обследовании газораспределительного механизма особое внимание обращают на натяжной ролик и на ремень (его состояние и метки). Если привод цепной, тогда проверяют и цепь вместе с системой натяжителей.
Топливная система
Проверки топливной системы будут отнюдь не лишними. Здесь важно проверить производительность форсунок, но это можно выполнить лишь при наличии специального оборудования. Зачастую большинство неполадок форсунок связаны с некачественным бензином – тогда можно отделаться простой промывкой данных деталей. Затем проверяют уровень давления топлива и производительность бензонасоса, если таковой в системе имеется. На насосе проверяют напряжение. Кроме всего прочего, проверяют регулятор давления горючего и топливный фильтр.
Ложные ошибки
Случается, что система вместе с ошибками бедной смеси выдает и другие коды.
Например, p0100 или же p0102. По ним сразу видно, что причина в датчике. Для решения проблемы необходимо выполнить очистку датчика. Для этих целей рекомендуется применить специальные средства для очистки электроприборов. Но лучше все-таки замена.
Коды обедненной смеси
Не стоит думать, что если появилась ошибка «бедная смесь», причины этого сообщают только один код. Например, P0171 – стандартный, однако для автомобилей марки «Форд» этот шифр сообщает о проблемах в первом цилиндре. В некоторых моделях от Honda может появиться ошибка P0172, которая сообщает о бедной смеси. На популярных Chevrolet Captiva проблема со смесью обозначается по-другому – P2177. Но для устранения нужно пользоваться универсальными методами. На японском автомобиле Mazda-6 появляется код 2178, который также указывает на бедную смесь. Все это определяется методом компьютерной диагностики.
Ремонтировать как можно скорее
Следует помнить, что если двигатель длительное время эксплуатировался с такими проблемами, то это может существенно сократить его ресурс.
Обедненная смесь может стать причиной преждевременного выхода из строя огромного количества различных узлов и агрегатов. В этом случае ремонт выйдет значительно дороже, чем если вовремя выполнить диагностику и устранить возникшую неисправность.
Бедная или богатая смесь бензина и воздуха
Смесь, в которой на 1 кг паров бензина приходится 15 кг воздуха (со стандартным содержанием в нем кислорода), принято называть нормальной. Если на ней работает двигатель вашего автомобиля, его мощность достаточно высока при неплохой экономичности.
Уменьшим поступление воздуха до 12,5-13 кг. Смесь обогатится (бензином) — станет так называемой мощностной, потому что, сгорая в цилиндрах наиболее быстро, создает максимальное давление на поршни, а значит, высокую мощность. Правда, экономичность ухудшается довольно ощутимо, на 15-20%.
Если стремиться к экономичности, воздуха к смеси следует немного добавить — до 16 кг на 1 кг бензина.
Такую смесь называют экономичной. Расход бензина становится минимальным, правда, ценой некоторых потерь мощности — до 8-10% в сравнении с ‘мощностной’. Смесь такого состава принято называть обедненной. Если при сгорании на 1 кг бензина затрачивается лишь 11-12 кг воздуха, смесь называют богатой. Дальнейшее обогащение 5-6 кг воздуха на 1 кг топлива приводит к тому, что способность смеси к воспламенению ухудшается настолько, что двигатель вообще может остановиться.
Нельзя обеднять смесь беспредельно: когда воздуха больше 20 кг на 1 кг бензина, воспламенение от искры станет ненадежным и может вообще прекратиться. А пока он хоть как-то работает на бедной смеси, нечего ждать не только достаточной мощности, но и, как ни странно, экономичности. Ведь тяговые характеристики машины ухудшаются настолько, что водитель вынужден ее ‘подхлестывать’ — например, переходя на пониженную передачу там, где легко ехал на высшей.
Зависимость основных характеристик двигателя от состава топливно-воздушной смеси
Предположим, вы заметили: выхлопные газы отчетливо видны невооруженным глазом и имеют характерный цвет.
Основных причин две. Первая — износ деталей двигателя, о чем мы говорили неоднократно. В цилиндры проникает масло и, сгорев, создает красивый голубой шлейф за кормой и довольно неприятный запах гари в салоне. Подышав ею неделю-другую, вы поймете, что с мотором пора что-то делать: заменять детали, растачивать и т. п. Ситуация, действительно, неприятная, но никогда не путайте ее с другой — когда неполадки возникают в системе питания.
Двигатель, расходующий много масла, можно отрегулировать так, что окиси углерода (СО) в выхлопе почти не будет (хотя даже голубой дымок не пахнет французскими духами). Но серый или, еще хуже, черный дым из трубы — позор для настоящего автолюбителя! Как мы уже говорили, это признак богатой смеси. Ни на каких режимах его быть не должно, поскольку содержание ‘СО’ в выхлопе может превысить допустимое в несколько раз!
Но и это не все. На слишком богатой смеси, как было сказано, мощность мотора существенно снижается, а расход бензина увеличивается.
А значит, тотчас и мнение о вас сложится как о беспомощном ‘чайнике’ — ну, кому это понравится?
Казалось бы, что проще: давайте регулировать карбюратор так, чтобы смесь на любых режимах оставалась бедной — не будет ни ‘СО’, ни черного дыма! На деле не все так просто. Карбюратор, даже простейший, должен позволять двигателю приемлемо работать на самых разнообразных режимах, согласовать которые иногда трудно. Зачастую, обеспечивая работу на одном режиме, жертвуют какими-то характеристиками на другой — тем самым оптимизируют работу машины как целого.
Например, холодный пуск (зимой) требует сильного обогащения смеси, при горячем же (когда двигатель достиг максимальной эксплуатационной температуры) такое обогащение, наоборот, недопустимо, — и карбюратор должен готовить смесь, соответствующую каждой из этих ситуаций.
Другой пример: когда мотор не связан с колесами (передача выключена), вы имеете дело с ‘нормальным’ холостым ходом двигателя. Но если сбросить газ на высокой скорости, не разъединяя связи мотора и колес, — это тоже холостой ход, ‘принудительный’.
Понятно — режимы существенно различны!
Нагрузочных режимов — великое множество. Если максимальная мощность достигается при определенных условиях — скажем, полный газ при 5500 об/мин, то промежуточные значения мощности можно получить (и реализовать на ведущих колесах) по-разному: меняя обороты коленвала, степень открытия дросселей и передачу.
Не забудем и о всевозможных переходных режимах, когда меняются и скорость движения, и открытие дросселей карбюратора, наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью, ее состав, давление, температура.
Итак, богатая или, хуже, переобогащенная смесь — это всегда избыток бензина или недостаток воздуха. Кстати, для старого двигателя со сниженной компрессией и повышенным давлением картерных газов, что сопровождается выбросом в полость воздушного фильтра копоти и капель масла, засорение воздушных жиклеров — дело обычное!
С крайне бедными смесями мы сталкиваемся, когда по каким-либо причинам поступление бензина резко ухудшается, — мотор реагирует на это или провалами мощности (не тянет) или вообще глохнет при попытках дать ему даже небольшую нагрузку.
Возможна такая картина: пуск и работа на холостом ходу — нормальные, но тронуться с места и проехать десяток метров машина отказывается!
Если подача бензина ослаблена, возможны другие ‘фокусы’: при низких и средних нагрузках мотор работает нормально, но при попытке интенсивно разогнаться на полной мощности он вдруг ‘проваливает’ — машина движется словно прыжками, пока не снизится нагрузка. В этом случае нужно искать помеху на пути бензина: забитый грязью бензофильтр, плохо работающий бензонасос, грязь в топливной магистрали.
Как обеднить смесь для экономии топлива
Есть старая шутка, что медная проволока была изобретена, когда два пилота нашли один и тот же пенни. Пилоты известны своей бережливостью, и поэтому мы всегда ищем способы сократить расходы на полеты. Тем не менее, по иронии судьбы, многие пилоты не используют обеднение смеси как средство увеличения экономии топлива.
- ПОДРОБНЕЕ: Самый экономичный самолет в нескольких категориях
Студентов-пилотов учат определению «обедненной смеси», но иногда их не учат ее практическому применению.
Отчасти это может быть связано с тем, что самолеты часто сдаются в аренду «влажными», что означает, что пилоту-арендатору не нужно доплачивать за топливо. Когда стоимость топлива выходит из вашего кармана, у большинства людей появляется личная заинтересованность в том, чтобы запасы топлива шли дольше.
Почему бережливое производство?
Принцип обеднения заключается в создании оптимального соотношения топливно-воздушной смеси для оптимальной работы двигателя. Правильное обогащение топливно-воздушной смеси перед рулением предотвращает загрязнение свечей зажигания свинцовыми отложениями. Если вы арендуете самолет в FBO, вы быстро узнаете, какие самолеты в парке особенно подвержены этому.
Больше времени в воздухе, используйте меньше топлива
Показатели летных характеристик, указанные в руководстве пилота (POH) для летных характеристик, выносливости и дальности полета, часто основаны на том, что самолет использует обедненную смесь. Не забудьте прочитать мелкий шрифт на этих графиках.
Пилот, который не следует инструкциям по настройкам мощности и наклону, может иметь характеристики, которые сильно отличаются от ожидаемых, что приводит к неправильному использованию топлива.
Некоторые летные школы тренируют этот дом, настаивая на определенном соотношении топливно-воздушной смеси для полетов по пересеченной местности, например, «все полеты по пересеченной местности будут выполняться с использованием 60-процентной мощности» в качестве средства экономии, экономии топлива и увеличения время пилота-студента в самолете.
Как наклоняться
Так же, как у пилота есть много способов проинструктировать заход на посадку по приборам, существует несколько методов регулировки топливно-воздушной смеси.
Для максимальной экономии топлива во время крейсерского полета:
- Установите крейсерскую мощность на значение, указанное в крейсерской карте, предоставленной POH или руководством по летной эксплуатации самолета (AFM).
- Постепенно уменьшайте количество смеси, пока двигатель не начнет работать немного неровно.
Вы можете увидеть небольшое увеличение оборотов двигателя, а затем небольшая потеря мощности, и двигатель будет работать неровно. - Аккуратно обогащайте смесь до тех пор, пока работа двигателя не стабилизируется. Это так называемая «наилучшая экономичная» настройка, которая представляет собой смесь, богатую пиком в карбюраторном двигателе без наддува.
Вы можете увидеть небольшое увеличение оборотов двигателя, а затем небольшая потеря мощности, и двигатель будет работать неровно.Помните, если вам нужно подняться, вы должны обогатить смесь, подняться на нужную высоту, затем повторить процесс наклона.
Регулировка топливно-воздушной смеси на высоте в крейсерском полете означает уменьшение подачи топлива в двигатель для компенсации снижения плотности воздуха на больших высотах. Самолету требуется меньше топлива для правильной работы двигателя по мере набора высоты — просто убедитесь, что вы обогатили смесь перед снижением для посадки, иначе вы можете непреднамеренно нехватать топлива в двигателе, что приведет к непреднамеренной посадке за пределами аэропорта.
Наклон для максимальной мощности
Иногда вам нужно обеднить топливно-воздушную смесь для максимальной мощности — хорошим примером является ситуация с большой плотностью высоты, например, при взлете с отдаленной взлетно-посадочной полосы в горах.
Перед тем, как отпустить тормоза, вам нужно включить двигатель на полную мощность, затем обеднить смесь, наблюдая, как тахометр поднимается до пика. Это ваш лучший параметр мощности, и он очень полезен для преодоления враждебных деревьев в конце взлетно-посадочной полосы. Если вы управляете самолетом с Garmin G1000 или другими системами индикации двигателя, такими как устройство JP Instruments, вы можете использовать эти инструменты для более точного обеднения смеси на различных этапах полета.
Мощность против экономичности
Помните, стремление к наилучшей мощности похоже на спринт: он обеспечивает самолету максимальную скорость для настройки мощности, что хорошо для подъема из каньонов или быстрого перемещения куда-либо.
Стремление к максимальной экономии больше похоже на марафонский забег: это дает самолету меньший расход топлива при определенной настройке мощности и, следовательно, большую выносливость.
В чем опасность худощавого бега?
Том Луценбергер
Comstock/Comstock/Getty Images
В двигателях внутреннего сгорания «работа на обедненной смеси» выходит за рамки эффективного использования газа.
По сути, этот статус заставляет двигатель работать с меньшим количеством бензина, чем ему необходимо для правильной работы, и увеличивает трение между движущимися частями двигателя. Работа на обедненной смеси может повредить двигатель.
Что включает в себя работа на обедненной смеси
Когда двигатель работает на обедненной смеси, возникает дисбаланс воздушно-топливной смеси. В частности, в двухтактных двигателях этот термин относится к двигателю, который не получает достаточное количество бензина по сравнению с количеством кислорода, используемого в процессе сгорания. Для сгорания требуется очень мало бензина, но его достаточно для охлаждения поршневых камер во время работы. В современные двигатели добавлены дополнительные системы охлаждения, чтобы решить эту проблему, но двигатель может работать на обедненной смеси из-за неправильной топливной смеси.
«Мягкий заедание»
«Мягкий заедание» означает повреждение, вызванное чрезмерным трением между поршнем двигателя и стенкой поршневого цилиндра.
В какой-то момент поршневого цикла на мгновение возникает сухое пятно, где металл трется друг о друга. Это трение может вызвать ожоги или задиры от трения на стороне поршня. Если восстановится достаточный поток топлива, поршень будет работать как обычно, но повреждение останется. В конце концов, поршни в двигателях, работающих на обедненной смеси, получат достаточно повреждений, чтобы выйти из строя.
Жесткий захват
При сильном захвате двигатель работает на такой обедненной смеси, что поршень и камера нагреваются больше, чем допускают допуски — поршень в основном притирается к стенке цилиндра, пока не застревает. В этом случае плечо коленчатого вала может погнуться и сломаться, или шатун может сломаться. Повреждения серьезные и потребуют ремонта или замены двигателя.
Отключение двигателя
Когда подача топлива в двигатель настолько обеднена, что его сгорание невозможно, двигатель глохнет и перестает работать. По сравнению с заклиниванием, эта опасность работы на обедненной смеси на самом деле лучше, потому что оператор может быстро перевести автомобиль в нейтральное положение до того, как двигатель полностью заглохнет.
Когда подача топлива снова восстановится до достаточного уровня, двигатель будет работать в обычном режиме. Останов двигателя является предупреждением о необходимости проверить топливную систему и выполнить необходимый ремонт или регулировку.
Ссылки
- А. Грэм Белл, «Настройка характеристик двухтактных двигателей», 1999 г.
- AA1Car: Проблема — колебания двигателя Норман Осборн.
- Техническое обслуживание Vespa: настройка вашего карбюратора
Writer Bio
С 2009 года Том Лутценбергер пишет для различных веб-сайтов на различные темы, от финансов до истории автомобилестроения. Лутценбергер занимается государственными финансами и политикой, а также консультирует различные аналитические службы. Его образование включает степень бакалавра гуманитарных наук по английскому языку и политологии в Колледже Святой Марии и степень магистра делового администрирования в области финансов и маркетинга Калифорнийского государственного университета в Сакраменто.