Смесь богатая бедная: Бедная и Богатая Смесь – Признаки и Причины Ошибки (2020)

No comments

Содержание

Почему в моторе появляется богатая или бедная топливная смесь?

Для того чтобы машина хорошо себя чувствовала, требуется хорошее питание двигателю. Чтобы в цилиндрах происходил взрыв нужной мощности, требуется качественная воздушно-топливная горючая смесь. Но иногда смесь может быть слишком богатой или очень бедной. Что это значит? Каковы причины появления богатой и бедной смеси? На эти вопросы вы сможете найти ответ после ознакомления со статьей ниже.

  • Значение бедной смеси
  • Почему появляется богатая смесь
  • Почему возникает бедная смесь
  • Первая помощь автомобилю [ошибка р0172]

Что означает богатая ТВС

При обогащенной топливной смеси ЭБУ выдает системную ошибку р0172 от датчика ОЖ (охлаждающей жидкости). Появление ошибки р0172 не означает, что «накрылся» какой-либо из датчиков, управляющих работой двигателя. Эта ошибка, как и ошибка р0171 (обедненная смесь), говорит о том, что параметры топливно-воздушной смеси не отвечают заданным заводом-изготовителем.

Признаками богатой ТВС может быть повышенный расход топлива, непостоянные обороты на работающем двигателе, захлебывание на холостом ходу, дым из двигателя.

Обратите внимание! Нормальной горючей смесью считается смесь со стандартным содержанием кислорода (на 1 кг топлива 15 кг воздуха). При этом развивается достаточно высокая мощность двигателя при хорошей экономичности топлива.

Если поступление воздуха падает до 12-13 кг, то в смеси преобладает бензин, и смесь не полностью будет сгорать в цилиндрах. Мощность двигателя падает, а расход топлива растет. При этом может упасть экономичность на 15-20%.

Значение бедной смеси

Об обедненной топливной смеси будет сигнализировать ошибка р0171. К признакам бедной топливно-воздушной смеси относится падение мощности двигателя (автомобиль медленно берет разгон), на холостых оборотах двигатель работает нестабильно, машина плохо откликается на педаль газа.

Что это такое – бедная смесь, и что в этом случае происходит? При бедной смеси количество воздуха в цилиндрах значительно возрастает и превышает значение более 15 кг воздуха на 1 кг бензина. При этом процесс сгорания топлива становится хуже, и при превышении показателей более 22-25 кг воздуха на 1 кг топлива может остановиться двигатель.

Почему появляется богатая смесь

О том, что в вашем двигателе слишком богатая воздушно-топливная смесь (ошибка р0172), вы можете узнать при замерах СО (угарный газ) и СН (сажа) во время техосмотра или при проведении диагностики двигателя во время планового технического обслуживания. О появлении проблемы вы можете узнать во время эксплуатации, если вы обратили внимание на то, что из выхлопной трубы повалил черный дым и двигатель стреляет в глушитель.

Причин появления богатой топливно-воздушной смеси может быть несколько:

1. Проблемы с впускной системой. Вообще, обогащенная топливно-воздушная смесь – это или много бензина, или очень мало воздуха. Исходя из этого, нужно проводить проверку систем двигателя. Появление большего количества бензина – это более сложно диагностируемая проблема. Одним из простейших путей решения является проверка состояния воздушного фильтра (если он загрязнен, то замените его), проверка работоспособности и положения воздушной и дроссельной заслонок во впускном коллекторе. При не полностью открытых заслонках в цилиндры будет поступать малое количество воздуха, что приведет к переобогащению смеси. Осмотрите их. При необходимости проведите регулировку или их перенастройку. Также обратите внимание на состояние датчика массового расхода воздуха или датчика давления воздуха во впускном коллекторе.

2. Проблемы с топливной системой. Решение проблемы с форсунками более сложное и требует соответствующего оборудования. Для проверки расхода топлива через калиброванное отверстие, полноту закрытия форсунки (чтобы она не текла), срабатывание отсекателя (чтобы он не зависал), форсунку проверяют на стенде: какое давление она выдерживает, как работает электромагнитный блок управления. К неисправностям может относиться некорректная работа редукционного клапана рампы. Из-за этого в ней создается повышенное давление, которое может привести к некорректной работе инжектора. При возникновении этих проблем необходим ремонт или замена форсунки или комплектующих деталей.

Если ваш автомобиль оборудован лямбда-зондом, то не забывайте о его проверке, ведь от качества работы устройства зависят сигналы, которые корректируют состав смеси.

Почему возникает бедная смесь

Причинами возникновения обедненной топливной смеси будут те же датчики и системы двигателя, о которых мы говорили выше.

Признаками обедненной смеси являются хлопки во впускной коллектор. Хлопки могут возникать по таким причинам:

1. Из-за медленного сгорания смеси в цилиндре при рабочем ходе успевает открыться впускной клапан на такте вентиляции цилиндра, из-за этого воспламененная топливная смесь соединяется с топливом, идущим в соседний цилиндр на такте впуска.

2. Смещение фаз газораспределения из-за нарушения регулировки натяжения привода ГРМ или частичного разрушения привода ГРМ (срезание зубьев с ремня).

3. Раннее зажигание. Также признаками ухудшения качества топливной смеси будет перегрев двигателя (процесс горения длится дольше и нагревает большее количество деталей и площади цилиндров). Значительное снижение мощности двигателя.

Для устранения ошибки «бедная смесь» и вышеперечисленных проблем обратите внимание на следующие причины:

1. Проблемы с впускной системой. Бедная топливная смесь – это когда воздуха много, а бензина мало. Для устранения этих проблем в системе подачи воздуха надлежит проверить работу дроссельной заслонки. Она должна соответствовать положению педали газа. При отпущенной педали она должна быть полностью закрыта, а при нажатии на педаль – плавно и равномерно открываться до полного открытия воздушного канала. При наличии автоматической воздушной заслонки обратите внимание на то, что ее положение должно соответствовать температуре двигателя. На горячем (прогретом до рабочего состояния) двигателе воздушная заслонка должна быть полностью открыта. На холодном двигателе, в зависимости от температуры воздуха на улице, она должна быть повернута на определенный градус. Если же она находится в открытом положении, то у вас неисправна система регулирования открытия воздушной заслонки. Одной из причин обеднения воздушно-топливной смеси может также быть повреждение прокладок на впускном коллекторе и подсос воздуха. Для устранения этой проблемы нужно провести подтяжку впускного коллектора и при необходимости поменять прокладки. Уточните состояние датчика массового расхода воздуха или датчика давления воздуха во впускном коллекторе. Проверьте состояние клеммных разъемов для корректной передачи информации в ЭБУ от этих датчиков.

2. Проблемы с топливной системой. Здесь проблемы прямо противоположны, когда смесь слишком богатая. Для устранения этих проблем проверку инжекторов нужно проводить на соответствующем оборудовании. При этом надлежит проверить, какое количество топлива проходит через распылитель. Он может быть засорен механическими примесями, которые прошли через фильтр. В этом случае распылитель или форсунку нужно промыть. Кроме этого, проверьте электромагнитный блок: насколько качественно и полно он поднимает иглу.

Внимание! Не забудьте убедиться в надежном соединении электронного блока с ЭБУ двигателя: полностью ли передаются исполнительные сигналы. Также нужно проверить работу топливного насоса (какое количество топлива он подает на рейку) и состояние редукционного клапана (удерживает ли он рабочее давление в рейке). Если одна из перечисленных проблем обнаружена, понадобится ремонт или замена форсунки или комплектующих деталей.

3. Проблемы состояния газораспределительного механизма. Если вы регулярно не проверяете состояние газораспределительного механизма своего автомобиля, то могут возникнуть проблемы с одной из основных систем двигателя.

Чтобы система ГРМ не влияла на появление бедной смеси, ее нужно проверить и при необходимости отрегулировать. В случае обнаружения неисправности ГРМ, нужно сделать ремонт или замену неисправной детали. При проверке ГРМ обратите внимание на состояние натяжного ролика ремня привода, отсутствие на нем расслоения, выпучивания корда, растрескивания тела ремня, разрушения зубьев. Если на моторе стоит цепь привода, то убедитесь в хорошем состоянии натяжителя цепи и ее успокоителей. Заодно проверьте, не вытянута ли цепь. Если есть неисправности, то произведите ремонт или замену деталей.

Первая помощь автомобилю [ошибка р0172]

Если появляется ошибка р0172 «слишком богатая смесь», сперва сделайте сброс корректировки подачи топлива на 0%. Для выполнения этой операции вам надлежит найти датчик (узел), дающий некорректную информацию. Чтобы его обнаружить, используйте тестер или мультиметр. Проверьте датчик массового расхода воздуха, датчик давления воздуха во впускном коллекторе, лямбда-зонд, датчик охлаждающей жидкости. Их показания должны соответствовать инструкции завода-изготовителя. Убедитесь в надежном креплении впускных и выпускных коллекторов и состоянии прокладок под ними.

Выполнив эти рекомендации, вы, скорее всего, решите проблему некорректной работы двигателя вашего авто.

Отличия бедной и богатой смеси на автомобилях с ГБО

Главная » Что такое бедная и богатая смесь на автомобилях с ГБО

Вам часто приходилось слышать такое понятие, как «бедная» или «богатая» смесь? Надеемся, что да, потому что этот параметр напрямую влияет на мощностные характеристики двигателя и на расход топлива.

Как работает инжекторное ГБО:

  • газ из баллона попадает в редуктор, где из жидкого состояния (под давлением в 15-16 атм.) переходит в газообразную фазу при атмосферном давлении;
  • из редуктора газ попадает через дозатор в смеситель;
  • в смесителе (карбюратор для карбюраторных автомобилей) происходит смешивание воздуха и газа, смесь подается в двигатель.

Что такое горение? Это процесс взаимодействия вещества с кислородом (в частности) с выделением энергии и температуры. Насколько мы помним из химии, вещества входят во взаимодействие в определенных пропорциях.
Если в топливной смеси будет нарушена пропорция в сторону преобладания газа (богатая, насыщенная смесь), то для сгорания газу не будет хватать кислорода, а следовательно топливо на 4-м такте (выброс отработанных газов в выхлопную систему) в несгоревшем виде будет выброшено в воздух.

 

  • Вывод: богатая смесь ГБО — расход топлива сверх нормы при неизменной мощности двигателя.

Смещение пропорции смеси в сторону преобладания воздуха будет означать потерю мощности авто: объем цилиндра ограничен, а концентрации газа в смеси недостаточно для развития нужной мощности.

  • Вывод: ГБО на инжектор с настройкой на бедную смесь приведет не только к проблемам с мощностью, но и чревато перегревом выпускных клапанов. Расход топлива при этом также увеличивается — стараясь компенсировать потерю тяги, водитель все больше поднимает обороты двигателя.

Узнать, бедная смесь или нет, можно при помощи газоанализатора (к сожалению, лямбда зонд не сможет дать четкой информации).

Газ на автомобиль 4-го поколения и выше настраивается только при помощи компьютерной диагностики. Снятие данных с ЭБУ позволяет синхронизировать скорость подачи топлива в смеситель, а также оптимизировать подачу в него воздуха. Можно купить ГБО и настроить его самому, поскольку в прогрессивных ЭБУ типа PRIDE и Prins программное обеспечение имеет понятный интерфейс. Однако первый раз лучше посетите профессиональное СТО. Например в Харькове газовое оборудование можно настроить в KOSTA GAS.
Хотите, чтобы ваш автомобиль был настроен максимально правильно? Приезжайте в KOSTA GAS! Здесь будет проведена полная компьютерная диагностика автомобиля и настройка ГБО, сделана чистка форсунок, произведена замена всех фильтров и оптимизирован расход топлива. Наши мастера проходят ежегодные курсы повышения квалификации, и потому они умеют работать с настройкой ГБО любого поколения и производителя: ГБО 3-го поколения инжектор или газодезель современных систем Dual Fuel для них не составят проблем!

KOSTA GAS — ГБО в Харькове, Киеве и других областях от итальянских производителей по доступным ценам!

Получите бесплатную консультацию по установке ГБО на Ваш автомобиль!

Имя

Контактный телефон *

Соотношение воздух-топливо – x-engineer.org

Содержание

  • Определение соотношения воздух-топливо
  • Формула соотношения воздух-топливо
  • Соотношение воздух-топливо для различных видов топлива
  • Как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо отношение
  • Соотношение воздух-топливо и мощность двигателя
  • Калькулятор соотношения воздух-топливо
  • Влияние соотношения воздух-топливо на выбросы двигателя
  • Лямбда-регулирование сгорания с обратной связью

Определение соотношения воздух-топливо

Тепловые двигатели используют топливо и кислород (из воздуха) для производства энергии посредством сгорания. Для обеспечения процесса сгорания в камеру сгорания необходимо подавать определенное количество топлива и воздуха. полное сгорание происходит, когда все топливо сгорает, в выхлопных газах не будет несгоревшего топлива.

Соотношение воздух-топливо определяется как соотношение воздуха и топлива в смеси, приготовленной для сжигания. Например, если у нас есть смесь метана и воздуха с соотношением воздух-топливо 17,5, это означает, что в смеси у нас 17,5 кг воздуха и 1 кг метана.

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 значит, что для полного сгорания 1 кг топлива нам потребуется 14,7 кг воздуха. Возгорание возможно, даже если АТР отличается от стехиометрического. Для процесса сгорания в бензиновом двигателе минимальное значение AFR составляет около 6:1, а максимальное может достигать 20:1.

Когда соотношение топливовоздушной смеси выше стехиометрического соотношения, смесь топливовоздушной смеси называется обедненной . Когда соотношение воздух-топливо ниже стехиометрического соотношения, воздушно-топливная смесь называется богатой . Например, для бензинового двигателя AFR 16,5:1 соответствует обедненной смеси, а 13,7:1 – богатой смеси.

Назад

Формула соотношения воздух-топливо

В контексте двигателей внутреннего сгорания соотношение воздух-топливо (AF или AFR) определяется как соотношение между массой воздуха m a и масса топлива m f , используемая двигателем при работе:

\[\bbox[#FFFF9D]{AFR = \frac{m_a}{m_f}} \tag{1} \]

Обратное отношение называется соотношением топлива и воздуха (FA или FAR) и рассчитывается как:

\[FAR = \frac{m_f}{m_a} = \frac{1}{AFR} \tag{1 }\]

Назад

Соотношение воздух-топливо для различных видов топлива

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

11. этанола, нам нужно 9кг воздуха, а для сжигания 1 кг дизельного топлива необходимо 14,5 кг воздуха.

Искровое зажигание (SI) Двигатели обычно работают на бензине (бензине) топлива. AFR двигателей SI колеблется в диапазоне от 12:1 (богатая смесь) до 20:1 (бедная смесь) в зависимости от режима работы двигателя (температура, частота вращения, нагрузка и т. д.). Современные двигатели внутреннего сгорания работают, насколько это возможно, в пределах стехиометрического AFR (в основном из-за доочистки газа). В таблице ниже вы можете увидеть пример AFR двигателя SI, функции частоты вращения двигателя и крутящего момента.

Изображение: Пример зависимости соотношения воздух-топливо (AFR) от частоты вращения и крутящего момента двигателя

Воспламенение от сжатия (CI) Двигатели обычно работают на дизельном топливе. Из-за характера процесса сгорания двигатели с системой внутреннего сгорания всегда работают на бедных смесях с AFR от 18: 1 до 70: 1. Основное отличие от двигателей SI заключается в том, что двигатели CI работают на стратифицированных (неоднородных) воздушно-топливных смесях, а SI работают на гомогенных смесях (в случае двигателей с портовым впрыском).

Приведенная выше таблица вводится в сценарий Scilab, после чего 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 14,914,9;
                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 12,912,9 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)
сетка()
xlabel('Обороты двигателя [об/мин]')
ylabel('Момент двигателя [Нм]')
название('x-engineer. org')

Выполнение приведенных выше инструкций Scilab создаст следующий контурный график:

Изображение: контурный график воздуха и топлива в Scilab

Назад

Как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо

Чтобы понять, как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо, нам нужно рассмотреть процесс сгорания топлива. Горение – это в основном химическая реакция (называемая окислением ), в которой топливо смешивается с кислородом и образуется двуокись углерода (CO 2 ), вода (H 2 O) и энергия (тепло). Учтите, что для того, чтобы произошла реакция окисления, нужна энергия активации (искра или высокая температура). Кроме того, чистая реакция сильно экзотермична (с выделением тепла).

\[\text{Топливо}+\text{Кислород}\xrightarrow[высокая \text{ } температура \text{ (CI)}]{искра \text{ (SI)}} \text{Углекислый газ} + \ text{Вода} + \text{Энергия}\]
Пример 1. Для лучшего понимания рассмотрим реакцию окисления метана . Это довольно распространенная химическая реакция, так как метан является основным компонентом природного газа (в пропорции около 94 %).

Шаг 1 . Напишите химическую реакцию (окисление)

\[CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\]

Шаг 2 . Сбалансируйте уравнение

\[CH_4 + {\color{Red} 2} \cdot O_2 \rightarrow CO_2 +{\color{Red} 2} \cdot H_2O\]

Шаг 3 . Запишите стандартный атомный вес для каждого атома

\[ \begin{split}
\text{Водород} &= 1,008 \text{ а.е.м.}\\
\text{Углерод} &= 12,011 \text{ а.е.м.}\\
\text{Кислород} &= 15,999 \text{ а.е.м.}
\end{split} \]

Шаг 4 . Рассчитайте массу топлива, которое составляет 1 моль метана, состоящего из 1 атома углерода и 4 атомов водорода.

\[m_f =12,011 + 4 \cdot 1,008 = 16,043 \text{g}\]

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, состоящего из 2 молей, каждый из которых состоит из 2 атомов кислорода.

\[m_o =2 \cdot 15,999 \cdot 2= 63,996 \text{ g}\]

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

\[m_a = \frac{100}{21} \cdot m_o=\frac{100}{21} \cdot 63,996 = 304,743 \text{g}\]

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

\[AFR = \frac{m_a}{m_f} = \frac{304,743}{16,043} = 18,995 \]

Расчетное значение AFR для метана не совсем соответствует указанному в литература. Разница может заключаться в том, что в нашем примере мы сделали несколько допущений (воздух содержит только 21 % кислорода, продукты сгорания – 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 . Напишите химическую реакцию (окисление)

\[C_{8}H_{18} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\]

Этап 2 . Сбалансируйте уравнение

\[C_{8}H_{18} + {\color{Red} {12,5}} \cdot O_2 \rightarrow {\color{Red} 8} \cdot CO_2 +{\color{Red} 9} \cdot H_2O\]

Шаг 3 . Запишите стандартный атомный вес для каждого атома

\[ \begin{split}
\text{Водород} &= 1,008 \text{ а.е.м.}\\
\text{Углерод} &= 12,011 \text{ а.е.м.}\\
\text{Кислород} &= 15,999 \text{ а.е.м.}
\end{split} \]

Шаг 4 . Рассчитайте массу топлива, которое составляет 1 моль изооктана, состоящего из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода.

\[m_f =8 \cdot 12,011 + 18 \cdot 1,008 = 114,232 \text{g}\]

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

\[m_o =12,5 \cdot 15,999 \cdot 2= 399,975 \text{g}\]

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

\[m_a = \frac{100}{21} \cdot m_o=\frac{100}{21} \cdot 399,975 = 1904,643 \text{g}\]

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

\[AFR = \frac{m_a}{m_f} = \frac{1904,643}{114,232} = 16,673 \]

Опять же, расчетное стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина равно несколько отличается от приведенного в литературе. Таким образом, результат приемлемый, так как мы сделали много допущений (бензин содержит только изооктан, воздух содержит только кислород в пропорции 21 %, единственные продукты сгорания – углекислый газ и вода, горение идеальное).

Назад

Лямбда соотношение воздух-топливо

Мы увидели, что такое и как рассчитать стехиометрическое (идеальное) соотношение воздух-топливо. В реальности двигатели внутреннего сгорания работают не именно с идеальным AFR, а с близкими к нему значениями. Таким образом, мы будем иметь идеальное и фактическое соотношение AFR воздух-топливо. Соотношение между фактическим соотношением воздух-топливо (AFR , фактическое ) и идеальным/стехиометрическим соотношением воздух-топливо (AFR , идеальное ) называется эквивалентным соотношением воздух-топливо 9.0028 или лямбда (λ).

\[\bbox[#FFFF9D]{\lambda = \frac{AFR_{actual}}{AFR_{ideal}}} \tag{3}\]

Например, идеальное соотношение воздух-топливо для бензина ( бензиновый) двигатель 14,7:1. Если фактическое/реальное значение AFR равно 13,5, коэффициент эквивалентности лямбда будет равен:

\[\lambda = \frac{13,5}{14,7} = 0,92\]

В зависимости от значения лямбда двигатель запускается с обедненной, стехиометрической или богатой воздушно-топливной смесью.

Fuel Chemical formula AFR
Methanol CH 3 OH 6.47:1
Ethanol C 2 H 5 OH 9:1
Butanol C 4 H 9 OH 11.2:1
Diesel C 12 H 23 14.5:1
Gasoline C 8 H 18 14.7:1
Propane C 3 H 8 15.67:1
Метан CH 4 17.19: 1
Водород H 2 34.3: 1
34.3: 1
Коэффициент эквивалентности Тип воздушно-топливной смеси Описание
λ < 1,00 Богатое количество воздуха недостаточно для полного сгорания после сгорания в выхлопных газах присутствует несгоревшее топливо
λ = 1,00 Стехиометрический (идеальный) Масса воздуха точна для полного сгорания топлива; после сгорания нет избыточного кислорода в выхлопе и нет несгоревшего топлива
λ > 1,00 Постная Кислорода больше, чем требуется для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах присутствует избыток кислорода

В зависимости от вида топлива (бензин или дизель) и типа впрыска (прямой или непрямой) двигатель внутреннего сгорания может работать на бедной, стехиометрической или богатой смеси топливные смеси.

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

Например, 3-цилиндровый двигатель Ford Ecoboost работает со стехиометрическим соотношением воздух-топливо на холостом ходу и средних оборотах двигателя и во всем диапазоне нагрузок, а также с обогащенной топливно-воздушной смесью на высоких оборотах и ​​нагрузке. Причина, по которой он работает с обогащенной смесью при высоких оборотах двигателя и нагрузке, заключается в охлаждении двигателя . Дополнительное топливо (которое останется несгоревшим) впрыскивается для поглощения тепла (путем испарения), тем самым снижая температуру в камере сгорания.

Изображение: Дизельный двигатель (лямбда-карта)
Авторы и права: wtz.de

Двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) работает все время на обедненной воздушно-топливной смеси , значение коэффициента эквивалентности (λ) зависит от рабочая точка (скорость и крутящий момент). Причиной этого является принцип работы дизеля: регулирование нагрузки не за счет массы воздуха (которого всегда в избытке), а за счет массы топлива (времени впрыска).

Помните, что стехиометрический коэффициент эквивалентности (λ = 1,00) означает соотношение воздух-топливо 14,7:1 для бензиновых двигателей и 14,5:1 для дизельных двигателей.

Назад

Соотношение воздух-топливо и мощность двигателя

Мощность двигателя и расход топлива сильно зависят от соотношения воздух-топливо. Для бензинового двигателя наименьший расход топлива достигается при обедненной смеси AFR. Основная причина заключается в том, что кислорода достаточно для полного сжигания всего топлива, что выражается в механической работе. С другой стороны, максимальная мощность достигается при обогащении топливно-воздушных смесей. Как объяснялось ранее, подача большего количества топлива в цилиндр при высокой нагрузке двигателя и скорости охлаждает камеру сгорания (за счет испарения топлива и поглощения тепла), что позволяет двигателю развивать максимальный крутящий момент двигателя и, следовательно, максимальную мощность.

Изображение: Функция мощности двигателя и расхода топлива от соотношения воздух-топливо (лямбда)

На рисунке выше видно, что мы не можем получить максимальную мощность двигателя и наименьший расход топлива при одном и том же соотношении воздух-топливо. Наименьший расход топлива (наилучшая экономия топлива) достигается при использовании бедных воздушно-топливных смесей с AFR 15,4: 1 и коэффициентом эквивалентности (λ) 1,05. Максимальная мощность двигателя достигается при обогащении топливно-воздушных 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 бедных воздушно-топливных смесях (λ > 1,00). Большинство современных дизельных двигателей работают с λ между 1,65 и 1,10. Максимальная эффективность (наименьший расход топлива) достигается при λ = 1,65. Увеличение количества топлива выше этого значения (приблизительно к 1,10) приведет к увеличению количества сажи (несгоревших частиц топлива).

Р. Дуглас провел интересное исследование двухтактных двигателей. В своей докторской диссертации « Исследования замкнутого цикла двухтактного двигателя 93; график (lmbd_g, eff_lmbd_g, ‘b’, ‘Ширина линии’, 2) держать график (lmbd_d, eff_lmbd_d, ‘r’, ‘Ширина линии’, 2) сетка() xlabel(‘$\лямбда\текст{[-]}$’) ylabel(‘$\eta_{\lambda} \text{[-]}$’) название(‘x-engineer. org’) легенда(‘бензин’,’дизель’,4)

Выполнение приведенных выше инструкций Scilab выводит следующее графическое окно.

Изображение: Функция эффективности сгорания от коэффициента эквивалентности

Как вы видите, 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).

Go back

Air fuel ratio calculator

m a [g] Fuel type

MethanolEthanolButanolDieselGasolinePropaneMethaneHydrogen

 λ [-]
m f [g] η λ [%]

Наблюдение : Эффективность сгорания рассчитывается только для дизельного топлива и бензина (бензин) с использованием уравнений (4) и (5). Для других видов топлива расчет полноты сгорания недоступен (NA).

Назад

Влияние соотношения воздух-топливо на выбросы двигателя

Выбросы выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания сильно зависят от соотношения воздух-топливо (коэффициент эквивалентности). Основные выбросы отработавших газов в ДВС приведены в таблице ниже.

Эмиссия выхлопного газа Описание
CO Углеродный окись
HC770
HC777070

 HC7777070
HC7777070
HC7770
HC7770
HC770
0089
NOx оксиды азота
Сажа частицы несгоревшего топлива CO и HC в основном образуются при обогащении воздушно-топливной смеси, а NOx — при обедненной смеси. Итак, не существует фиксированной воздушно-топливной смеси, для которой мы можем получить минимум для всех выбросов выхлопных газов.

Изображение: функция эффективности катализатора бензинового двигателя от соотношения воздух-топливо

Трехкомпонентный катализатор (TWC), используемый в бензиновых двигателях, имеет максимальную эффективность, когда двигатель работает в узком диапазоне вокруг стехиометрического соотношения воздух-топливо. TWC преобразует от 50 до 90 % углеводородов и от 90 до 99 % окиси углерода и оксидов азота при работе двигателя с λ = 1,00.

Вернуться назад

Лямбда-регулирование сгорания с замкнутым контуром

Чтобы соответствовать нормам по выбросам отработавших газов, для двигателей внутреннего сгорания (особенно бензиновых) крайне важно иметь точный контроль соотношения воздух-топливо. Поэтому все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур управления соотношением воздух-топливо (лямбда) .

Изображение: Двигатель внутреннего сгорания с замкнутым контуром лямбда-регулирования (бензиновые двигатели)

  1. Датчик массового расхода воздуха
  2. Первичный катализатор
  3. Вторичный катализатор
  4. Топливная форсунка
  5. Верхний лямбда-зонд (кислород)
  7. Нижний лямбда-зонд датчик
  8. контур подачи топлива
  9. впускной коллектор
  10. выпускной коллектор

Важным компонентом для работы системы является лямбда-зонд (кислород) . Этот датчик измеряет уровень молекул кислорода в выхлопных газах и отправляет информацию в электронный блок управления двигателем (ECU). Основываясь на показаниях датчика кислорода, ЭБУ бензинового двигателя регулирует уровень массы топлива, чтобы поддерживать соотношение воздух-топливо на стехиометрическом уровне (λ = 1,00).

Например (бензиновые двигатели), если уровень молекул кислорода выше порога стехиометрического уровня (поэтому мы имеем обедненную смесь), то при следующем цикле впрыска количество впрыскиваемого топлива будет увеличено, чтобы использовать лишний воздух. Имейте в виду, что двигатель всегда будет переходить с обедненной смеси до богатой смеси между циклами впрыска, что даст «среднее» стехиометрическое соотношение воздушно-топливных смесей.

Для дизельных двигателей, поскольку они всегда работают на бедной топливной смеси, лямбда-регулирование осуществляется другим способом. Конечная цель осталась прежней — контроль выбросов выхлопных газов.

Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания относительно этого урока, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

Мой мотоцикл худой или богатый

От Team Wild Triumph

Настроить двигатель мотоцикла для оптимальной работы довольно просто, и если вы не начинающий мотоциклист, то наверняка делали это хоть раз в жизни. В частности, в сообществе эндуро существует много представлений о том, что нет никакого смысла заправлять карбюратор в соответствии с рекомендуемым соотношением воздух/топливо, поскольку существует так много вариаций, когда речь идет о езде по трассе, что оптимальная производительность двигателя бесполезно. Если вы заинтригованы и задаетесь вопросом, насколько это правда. Наши инженеры наконец-то решили ответить на этот вопрос раз и навсегда.

Когда дело доходит до сжигания любого вида топлива, у нас есть то, что известно как стехиометрия, теперь это означает, в основном, сколько топлива вам нужно для данного количества воздуха, и наоборот, сколько воздуха вам нужно для данного количества топлива чтобы произошло полное сгорание. Другими словами, Стехиометрическое соотношение — это точное соотношение между воздухом и топливом, при котором происходит полное сгорание. Соотношение не должно быть ни слишком богатым, ни слишком бедным, и должно содержать достаточное количество атомов кислорода для полного сгорания топлива 9.0028 .

Что означает богатая или обедненная смесь?

Бедная топливная смесь

Бедная смесь содержит более высокий процент воздуха по сравнению с топливом. А из-за недостаточной подачи топлива двигатель не достигает полной мощности. Кроме того, двигатель нагревается быстрее, поскольку теплоотдача при испарении топлива слишком мала, а нехватка топлива влияет на смазку, тем самым увеличивая трение внутри камеры сгорания, что создает дополнительный риск заклинивания двигателя.

Однако в итоге вы значительно сэкономите на топливе. Например, если стиль вождения в основном ограничен крейсерским режимом, вы можете увеличить смесь, чтобы сэкономить топливо. Это связано с тем, что в обедненной смеси меньше топлива и больше воздуха, вы получаете более высокое значение лямбда (см. график ниже). Конечно, как вы можете видеть на графике, крутящий момент снижается, но есть точка баланса, когда вы в конечном итоге получаете лучшую экономию топлива при приличном крутящем моменте в целом.

Обогащенная топливная смесь

Богатая смесь содержит меньшее процентное содержание воздуха (по сравнению со стехиометрическим соотношением) и более высокое процентное содержание топлива; в результате вы получаете больший крутящий момент и большую мощность от двигателя . Однако богатая смесь обычно оставляет сгорание неполным, и часть топлива остается в камере сгорания несгоревшей. Это приводит к образованию шлейфа дыма, который можно увидеть выходящим из выхлопной трубы.

Вы можете произвести расчеты, чтобы определить стехиометрические соотношения каждого типа топлива, которое вы пытаетесь сжечь. Например, бензину или чистому октану, который мы обычно заливаем в баки наших мотоциклов, для полного сгорания требуется 14,7 части воздуха на каждую 1 часть топлива.

На данный момент мы хотели бы познакомить вас с концепцией «лямбда» (символ: λ). Теперь лямбда в основном показывает, насколько богата или бедна смесь. В случае стехиометрического соотношения лямбда всегда равна 1 (для топлив, используемых двигателем мотоцикла, стехиометрическое соотношение составляет 14,7:1 и λ=1), если λ < 1, то двигатель работает на обогащенной смеси, аналогично, если λ > 1, то двигатель работает на обедненной смеси.

Двигатель работает на обедненной смеси, когда λ>1, и на богатой, когда λ<1.

Теперь, когда вы поняли концепцию отношения воздух/топливо и тот факт, что, изменяя соотношение, мы можем запустить двигатель на богатой или бедной смеси, давайте поговорим о влиянии различных соотношений воздух/топливо на двигатель мотоцикла.

Теперь, конечно, ваша естественная склонность, вероятно, состоит в том, чтобы думать, что вы хотите получить идеальный результат λ=1. Но на самом деле это не так, бренды, известные производством мощных мотоциклов, склонны поддерживать значение λ чуть меньше 1, это помогает им достигать большей мощности и крутящего момента за счет более высокого расхода топлива. И есть некоторые бренды, которые, как правило, сохраняют λ> 1, что, очевидно, означает сжигание меньшего количества топлива, и в конечном итоге вы получаете более высокую экономию топлива с двигателем с небольшим глушением.

Имейте в виду, что настройки, сделанные на заводе с подробным анализом, намного отличаются от тех, которые делает ваш механик. Настройка вашего двигателя, чтобы сделать его чрезвычайно богатым или чрезвычайно обедненным для достижения более высокого крутящего момента или более высокой экономии топлива, имеет свою обратную сторону.

Последствия эксплуатации мотоцикла с обедненной смесью

Как известно, двигателю для правильной работы необходимы топливо и кислород, и рабочее состояние будет оптимальным, когда соотношение этих двух элементов соответствует стехиометрическому соотношению.

При дефиците топлива по отношению к воздуху высока вероятность того, что двигатель будет работать на обедненной смеси.

Для двигателя мотоцикла, работающего на неэтилированном топливе, идеальное соотношение будет составлять около 14,7 порций воздуха на одну дозу топлива (14,7:1), при этом оно будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от типа используемого топлива. В любом случае идеальной смеси не бывает, обычно она либо немного постная, либо немного насыщенная. Итак, давайте обсудим последствия бедной смеси, т. е. меньшего количества топлива и большего количества кислорода, подаваемого в двигатель мотоцикла:

  1. Чем беднее смесь, тем больше повышается температура сгорания. Это избыточное тепло может затем вызвать нагрузку на внутренние части камер сгорания, как и следовало ожидать, и прокладка головки может быстро разрушиться.
  2. При сжигании при высокой температуре в качестве побочного продукта выделяется оксид азота (NOx); газ очень вреден для легких и в последнее время вызывает споры.
  3. При обеднении смеси страдает не только двигатель, катализатор также может деградировать из-за чрезмерно высокой температуры выхлопных газов.
  4. Бедная смесь вызывает дребезжание двигателя, что опасно для камер сгорания. Также это вызывает множественные детонации, которые могут создавать дыры в камерах.

В последнее время для охлаждения камеры сгорания в современных мотоциклетных двигателях используется клапан рециркуляции отработавших газов, который способствует повторному впрыску выхлопных газов в камеры сгорания. Уменьшая уровень кислорода, сгорание ограничивается, и поэтому внутри двигателей достигается более низкая температура (что-то вроде тушения огня одеялом). Бедная смесь, таким образом, имеет свои плюсы и минусы; с одной стороны, высокая рабочая температура может навредить двигателю, но, с другой стороны, приводит к снижению расхода топлива.

Последствия слишком богатой смеси на мотоцикле

В отличие от обедненной смеси, богатая смесь вызывает падение температуры внутри камеры сгорания, поскольку избыток топлива обычно охлаждает всю камеру, поглощая избыточное тепло. Этот метод широко используется в супербайках и гипербайках, где крутящий момент имеет приоритет над расходом топлива.

  1. Избыточное количество топлива генерирует избыточное количество энергии до достижения порогового уровня. Подсчитано, что максимальная мощность двигателя достигается при обогащении около 0,80 и, следовательно, соотношении 12,5: 1 в случае неэтилированного топлива. Обогащать больше смысла нет, так как это соотношение уже достигло порога для этого вида топлива.
  2. Избыточное количество топлива, участвующего в сгорании, часто оставляет следы углеводородов, угарного газа и других мелких частиц, которые не сгорают полностью.
  3. В дополнение к этому, недостаточная подача кислорода вызывает частичное сгорание, что приводит к большему расходу топлива и относительно меньшей мощности (неэффективный двигатель, который потребляет больше калорий для обеспечения желаемой мощности)
  4. Для обогащения смеси мы намеренно посылают больше топлива на то же количество воздуха, что, по сути, является причиной загрязнения.
  5. С несгоревшими и более густыми выхлопными газами двигатель также быстрее засоряется. Более того, состояние свечей зажигания будет ухудшаться быстрее.

Как определить, что топливовоздушная смесь слишком бедная?

Когда карбюратор работает на обедненной смеси, соотношение воздух-топливо увеличивается и в камеру сгорания поступает слишком много воздуха. Вы заметите следующие симптомы, если ваш мотоцикл работает с обедненной смесью.

  • Пульсирующее ускорение даже при постоянной нагрузке
  • Образование белого или серого нагара вокруг свечей зажигания
  • Задержка реакции
  • Перегрев двигателя

    • Как определить, что топливовоздушная смесь слишком богатая?

    Вы заметите следующие симптомы, если ваш мотоцикл работает на богатой смеси :

    • Сильный запах топлива при запуске двигателя
    • Высокий расход топлива
    • Грязный воздушный фильтр
    • Образование черного нагара вокруг свечей зажигания и выхлопных труб

    Влияет ли бедная или богатая смесь на работу двигателя?

    Стехиометрическая или химически правильная дозировка воздушно-бензиновой смеси составляет порядка 14,7:1. Если по отношению к этому значению воздух избыток, мы называем это бедной смесью, а с другой стороны, если воздуха не хватает и, следовательно, топливо избыток, мы называем это богатой смесью. Двигатель обеспечивает максимальную мощность при любых оборотах при значительном обогащении смеси (12,5:1). С другой стороны, наилучшие характеристики и, следовательно, наименьший расход достигаются при использовании слегка обедненных смесей. В любом случае нельзя выходить за определенные значения, в обе стороны, так как сгорание «ухудшается», работа двигателя становится неравномерной, возможен даже выход из диапазона воспламенения.

    Как узнать, обогащен ли карбюратор или беден?

    Мотоцикл — это не просто комфортабельное транспортное средство, позволяющее совершать маневренные движения. Он представляет образ жизни, значительную часть себя. Будь то гоночный велосипед или городской велосипед, требуется постоянное техническое обслуживание, чтобы использовать этот мотоцикл в полной мере. Помимо заботы об эстетике, периодическое техническое обслуживание механических частей необходимо для правильной и безотказной езды. Когда речь заходит о двигателе мотоцикла, могут быть многочисленные признаки неисправности. Очень распространенной является плохая карбюрация из-за неправильной топливовоздушной смеси. Это можно определить, проанализировав несколько вещей:

    1. Прогрейте двигатель мотоцикла, затем дайте ему поработать на холостом ходу примерно 40/50 секунд;
    2. Попробуйте разогнаться и, если мотоцикл реагирует сразу без металлического шума, жиклёр холостого хода отрегулирован правильно
    3. Если мотоцикл дымит во время впуска воздуха, это означает, что жиклёр холостого хода слишком высок
    4. Если мотоцикл разгоняется не набирает обороты и издает вакуумный шум, жиклер холостого хода слишком низкий

    Как исправить плохой карбюратор велосипеда

    Карбюратор, через механизм высокой и низкой струи топлива, подает в двигатель необходимое для сгорания топливо. Однако может случиться так, что эти форсунки не будут идеально отрегулированы, что приведет к различным сценариям работы двигателя; богатый или худой. Эти два сценария являются наиболее распространенными и вызваны плохой регулировкой топливных впускных отверстий. В то время как в первом случае, если наблюдается увеличение выброса дыма из глушителя при разгоне, то это, вероятно, вызвано высокой реактивной струей топлива, поступающей в систему карбюратора. А, во втором случае, из-за чрезмерного уменьшения жиклера холостого хода карбюратора возможно, что мотоцикл вообще не реагирует на ускорения.

    Итак, прежде чем пытаться починить неисправный карбюратор вашего мотоцикла, необходимо довести двигатель до нормальной рабочей температуры перед его выключением. На этом этапе отрегулируйте настройки, затянув или ослабив (в зависимости от проблемы) регулировочные винты карбюратора, чтобы выровнять положение внутренней иглы карбюратора. Обычно это регулируется простым поворотом винта (максимум четыре), но помните, что оптимальные положения никогда не бывают крайними.

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *