Бедная топливовоздушная смесь: причины возникновения и способы устранения

ошибка P0171, причины и диагностика неисправностей

Хорошо известно, что если горит «чек» двигателя, это указывает на возникновение различных сбоев и неполадок, которые могут быть связаны как с самим ДВС, так и с его системами. При этом достаточно  часто во время проведения компьютерной диагностики выявляют ошибки, связанные с системой питания двигателя и качеством смесеобразования.

На деле, в ряде случаев считывается ошибка «0171 слишком бедная смесь». Не трудно догадаться, что обедненная смесь говорит о недостаточном количестве топлива в составе рабочей смеси или же указывает на избыток воздуха. Далее мы подробно рассмотрим, что такое бедная смесь и почему возникает ошибка p0171, а также что делать в таком случае и как устранить неисправность.

Содержание статьи

Горит «чек» двигателя: P0171 ошибка

Начнем с того, что инжекторный двигатель не только управляется при помощи ЭБУ, но и оснащен системой самодиагностики. В свою очередь, система способна фиксировать неисправности и сбои, после чего записывать их в память контроллера. При этом ошибки записываются в виде кода.  На деле, при сканировании можно считать код: p0172 ошибка, p0170, p0174 и т.п.

Так вот, каждый из кодов имеет свою расшифровку. При этом достаточно часто встречается p0171 ошибка. Этот код говорит о том, что имеют место сбои в процессе смесеобразования, в двигатель поступает слишком бедная смесь.

Такие проблемы с ТВС (топливовоздушной смесью) для мотора Евро-2, ЕВРО-3 и выше означают, что в смеси топлива и воздуха на 30% больше именно воздуха по сравнению с оптимальным количеством.

Если появилась такая ошибка, на бедную смесь также указывают следующие косвенные признаки:

• мотор с трудом заводится;
• холостой ход двигателя нарушен;
• пропала мощность двигателя;
• ухудшен набор оборотов и разгон;
• увеличен расход топлива;
• появились хлопки в выпускной системе;

Когда ЭБУ зафиксирует проблему, на панели приборов загорается «чек» (check engine). При этом важно понимать, что ездить на обедненной смеси настоятельно не рекомендуется, так как это может привести к серьезным поломкам ДВС и других систем. Основная причина- нарушение температурного режима, то есть банальный перегрев, прогар клапанов, прокладки ГБЦ и т.д.

Причины «бедной» смеси

Разобравшись с рисками, которые могут возникать при появлении ошибки P0171, необходимо перейти к причинам проблемы.

Как уже было сказано выше, обеднение ТВС может происходить по двум причинам:

1. В цилиндры поступает слишком мало топлива;
2. Происходит подача слишком большого количества воздуха;

К нехватке топлива и/или избытку воздуха приводят разные проблемы. В случае с воздухом следует сразу проверить ДМРВ, так как его сбои приведут к неправильным показаниям. Датчик может быть как неисправен, так и загрязнен.

Еще лишний воздух может поступать во  впуск через клапан рециркуляции отработавших газов EGR. Если клапан недостаточно плотно закрывается, отработавшие газы постоянно опадают во впуск. Также не следует исключать и другие причины подсоса воздуха во впуск.

Что касается недостаточно количества топлива, сначала проверяется топливный насос. Если насос не выдает нужного давления, причина очевидна. Следующим элементом являются топливные форсунки. Их неисправности или загрязнение также становится причиной недостаточной подачи топлива за определенную единицу времени.

Также следует уделить внимание топливному фильтру. Бывает и так, что насос и форсунки в порядке, но горючее не подается в должном объеме. Еще топливо может частично вытекать в области регулятора давления, не попадая в камеру сгорания.

Как видно, причин действительно много. Получается, для устранения причин ошибки P0171, необходима комплексная диагностика ЭСУД, а также системы питания двигателя.

Диагностика двигателя при обедненной смеси

Прежде всего, при диагностике нужно точно определить, что кроме ошибки P0171 других ошибок нет. Например, если также фиксируется ошибка P0134, указывающая на то, что нет сигнала от кислородного датчика, сначала нужно разобраться с этой проблемой.

Как показывает практика, при анализе ошибок необходимо обращать внимание на причинно-следственные связи. Если, например, неисправен лямбда-зонд, тогда его замена или другое доступное решение проблемы зачастую позволяет нормализовать и смесеобразование, то есть убрать ошибку P0171.

Однако если есть только ошибка P0171, следует искать причину избыточной подачи воздуха или малой подачи топлива. Обычно начинают с чистки и диагностики ДМРВ. Дело в том, что ошибка часто возникает по причине того, что расходомер воздуха грязный.

При этом достаточно очистить чувствительные элементы, после чего на основе правильных показаний ЭБУ откорректирует состав смеси. Также бывает, что сам датчик воздуха чистый, но загрязнены его контакты. В этом случае нужно почистить контакты ДМРВ. Для чистки подойдет карбиклинер или другие подходящие очистители.

В случае, когда с датчиком все в порядке, нужно проверять систему на герметичность (утечка вакуума). Для этого нужно проверить входной трубопровод, выход корпуса дроссельной заслонки (ДС), прокладку корпуса ДС, прокладки коллектора, место соединения вакуумного шланга с впускным коллектором.

Параллельно проверяют шланг системы вентиляции картера, элементы адсорбера, места установки заглушек на впускном коллекторе и т.д. Отдельного внимания заслуживает и выпускная система, где стоит кислородный датчик. Место установки датчика кислорода должно быть герметичным, иначе датчик будет подавать на ЭБУ неверные значения. Не лишней будет и проверка датчика разности давления в системе EGR.

Если на авто есть такая система, обычно к 80-100 тыс. км. пробега весь комплекс компонентов системы рециркуляции отработавших газов  нуждается в проверке. Еще добавим, что если датчики ЭСУД являются виновниками сбоев, их зачастую меняют на новые, так как чистка далеко не всегда дает результаты.

Если же говорить о топливной системе, зачастую диагностику начинают с форсунок. Инжекторные форсунки нужно почистить (чистка инжектора) на специальном стенде. Параллельно проверяют работу топливного насоса, меряют давление в топливной рампе (топливной рейке) и т.д.

В рамках поиска неисправности активно используется автосканер, благодаря чему можно точнее определить проблемный элемент системы. Напоследок добавим, что иногда ошибка P0171 появляется и пропадает, то есть проблема плавающая. Так вот, в этом случае часто виновником становятся контакты между датчиком и ЭБУ. В этом случае необходимо проверить все соединения.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что ошибка P0171 может возникать как отдельно, так и в совокупности с другими ошибками, прописанными в памяти ЭБУ. В любом случае, сначала необходима компьютерная диагностика двигателя и расшифровка всех ошибок.  

Если же причин не обнаружено или P0171 ошибка является единственной в списке проблем после диагностики, тогда необходимо провести проверку систем и элементов, рассмотренных в данной статье.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как почистить инжекторные форсунки. Из этой статьи вы узнаете о доступных способах очистки форсунок, а также что нужно учитывать при выборе способа очистки.

В качестве итога отметим, что бедная смесь является опасной для двигателя автомобиля, то есть игнорировать проблему нельзя. В противном случае дальнейшая эксплуатация ТС приведет к тому, что может потребовать ремонта сам силовой агрегат, а также другие элементы и системы.

Чтобы избежать возможных последствий, необходимо регулярно чистить и проверять систему EGR (при наличии), а также с определенной периодичностью выполнять чтение и расшифровку ошибок в памяти ЭБУ (даже если «чек» не горит). Такой подход позволит своевременно выявить сбои и неполадки на начальной стадии, что исключает продолжительную работу ДВС на обедненной смеси. 

     

Топливная смесь — Энциклопедия журнала «За рулем»

Топливная смесь: бедная, богатая. Процесс горения

Современная система управления двигателем следит за тем, чтобы в его цилиндрах сгорала экологически чистая топливовоздушная смесь. Но некоторые автомобилисты, меняя прошивки, в том числе, влияющие на состав смеси, хотят добиться еще большей мощности или меньшего расхода топлива.
Законы физики едины для любой техники. Но то, что в поршневом двигателе скрыто от наших глаз, в реактивном порой видно снаружи. Особенно ярко — на самолетных газотурбинных двигателях. У отлично настроенного двигателя АЛ-31 пламя форсажа не желтоватое, как на двигателях многих других фирм, а прозрачно-синее, что говорит о высокой чистоте сгорания, меньшем расходе топлива. Вот только добиться такого результата, не ухудшая устойчивости работы двигателя, далеко не просто.

Вот так горит топливо и в первоклассном автомобильном двигателе. Современный автомобильный двигатель, получив подобную «идеологию», основательно поумнел. Избавляя человека от забот, машина сама себя диагностирует, сообщает о «болячках», подсказывает, когда ехать к мастерам.
В России любое горючее вещество – бензин, керосин, солярку, спирт, газ – народ называет топливом, хотя ничто не может гореть без окислителя. Чаще всего это кислород воздуха. Что же и как полыхает в цилиндрах широко распространенных бензиновых двигателей?
Распыленное форсунками горючее испаряется в каналах перед впускными клапанами. В цилиндрах же сгорает газообразная рабочая смесь горючего и воздуха. Она «гомогенная» (одного состава по всему объему), – такую электронной системе управления двигателем (ЭСУД) проще контролировать. Но если у кого-то еще трудится карбюраторный автомобиль, то многое справедливо и для него, – разница лишь в способах регулирования режимов работы.
В частности, для надежного воспламенения важно, как соотносятся в рабочей смеси массы воздуха и горючего. Смесь из 14,7 г воздуха и 1 г бензина называют стехиометрической. Воздуха ровно столько, сколько нужно для полного сгорания бензина. Отклонения от этого идеала для удобства оценивают так называемым коэффициентом избытка воздуха λ. В нашем примере. Если λ больше единицы, смесь называют бедной, меньше – богатой. При λ = 1 возможна полноценная окислительная реакция, не оставляющ

Ошибка P0171 — пошаговое руководство по диагностике и ремонту

На чтение 10 мин. Просмотров 41.8k. Опубликовано 24.07.2019 ОБНОВЛЕНО 05.11.2020

В этой статье вы найдете всё, что нужно знать о коде P0171. Также вы узнаете, как самостоятельно диагностировать и устранить ошибку самым простым и быстрым способом.

Существует много ложной информации об ошибке P0171 и много сомнительных советов о том, как её исправить. В этой статье мы расскажем вам как правильно диагностировать этот код ошибки, чтобы найти решения как можно быстрее.

Что означает код ошибки P0171?

P0171 срабатывает, когда передний датчик кислорода распознаёт обедненную смесь. Это может быть как кратковременная, так и постоянная бедная смесь.

Передние датчики кислорода регулируют топливную смесь, которая выходит из двигателя. Если датчик кислорода распознает незначительное обеднение или обогащение смеси, он посылает сигнал в блок управления двигателя для регулировки смеси в следующем цикле сгорания, чтобы получить идеальную топливную смесь для лучшей экономии топлива.

Датчики кислорода обычно имеют диапазон +/- 15% для регулировки топливной смеси.

Если топливная смесь находится вне этого диапазона, датчик O₂ не сможет отрегулировать смесь. Блок управления двигателем (ЭБУ) инициирует и сохранит код неисправности в памяти. Если смесь бедная, то будет вызван код ошибки P0171.

Если смесь богатая, то у вас будет ошибка P0172. Если у вас V-образный двигатель или два датчика O₂, вы также можете увидеть код ошибки P0174, что означает тоже бедную смесь, но на втором блоке цилиндров.

Читайте также: Что такое банк 1, банк 2, датчик 1, датчик 2. Там объясняется, где находится первый, второй блок цилиндров и ДК.

Симптомы P0171

Если топливная смесь слегка обеднена, у вас редко будут другие симптомы ошибки P0171, кроме как «Check Engine» на панели приборов. Если смесь очень бедная — могут быть следующие признаки:

• Горит «Check Engine».
• Жёсткий холостой ход или ускорение.
• Потеря мощности.
• Пропуски зажигания.
• Низкие/высокие/плавающие обороты ХХ.
• Трудный запуск.
• Двигатель может глохнуть во время движения.

P0171 Причины

Есть много датчиков или деталей, которые могут вызвать код P0171 и бедную смесь. Список вы найдете ниже. И начнём мы с наиболее распространенных мест, которые нужно проверить, когда у вас бедная топливная смесь. Важно проверить и другие коды неисправностей кроме P0171. Это может дать подсказку о том, где начать искать проблему.

P0171 Возможные решения

Есть много разных решений в случае с ошибкой P0171. Опишем их, начиная с наиболее распространенных. Диагностические инструменты, которые помогут устранить неполадки, описаны ниже, в разделе диагностики.

• Заменить неисправные вакуумные шланги или прокладки вокруг впускного коллектора.
• Устранить другие утечки на впуске.
• Заменить клапан PCV.
• Заменить топливный насос/топливный фильтр/регулятор давления топлива или отремонтировать провода.
• Заменить клапан EVAP.
• Заменить датчики кислорода.
• Заменить клапан EGR.
• Заменить ДМРВ (MAP/MAF).
• Устранить утечку выхлопных газов.
• Заменить датчик температуры охлаждающей жидкости.
• Ремонт неисправных проводов.
• Заменить ЭБУ (ECM/PCM, редко).

Таблица устранения ошибки

Как диагностировать P0171?

Поскольку код неисправности P0171 означает, что в автомобиле присутствует обеднённая смесь, причиной этого может быть много различных датчиков или неисправных деталей.

Это руководство о том, как исправить ошибку P0171 самым быстрым способом и что будет делать опытный механик, чтобы найти проблему. При выполнении указанных действий могут потребоваться некоторые инструменты, для быстрого и эффективного устранения неисправностей. Но вы можете обойтись и без них, попробуйте следовать инструкциям.

1. Подключите зарядное устройство к автомобилю

Первый шаг, который вы всегда должны сделать при диагностике автомобиля. Вы будете часто включать зажигание во время поиска неисправностей, и напряжение бортовой сети не должно быть низким.

Низкое напряжение может вызвать другие несвязанные коды неисправностей. В редких случаях низкое напряжение может даже повредить электронику, поэтому всегда используйте зарядное устройство при диагностике.

2. Проверьте все параметры датчиков с помощью сканера OBD2

Если у вас есть сканер OBD2, то можно проверить все параметры датчиков. Просто проверьте значения ДМРВ, температуры охлаждающей жидкости, давления наддува, датчиков температуры впуска и убедитесь, что значения являются правильными.

Во многих сканерах есть таблицы базовых значений, которые должны отображаться при определённых оборотах и температуре. Кроме того, проверьте параметры датчика кислорода и убедитесь, что они верны. Замените неисправные датчики, удалите коды ошибок и повторите попытку.

Вы также можете сделать это по-старинке и измерить все датчики с помощью мультиметра. Это займёт очень много времени, и вы должны найти, какие значения являются правильными. Если возможно, мы всегда рекомендуем использовать сканер OBD2.

3. Проверьте наличие других кодов неисправностей

Если вы измерили все параметры датчиков и убедились в их правильности, проверьте наличие других сохраненных и связанных кодов неисправностей в контроллере. Они могут подсказать, откуда начинать поиск.

Многие проблемы с датчиками возникают периодически. При их проверке вы получаете нормальные параметры, но во время движения они могут работать неправильно и вызывать ошибку P0171.

Блок управления умный. Он всего за секунду распознаёт неисправное значение и это вызывает код неисправности. Именно эти коды неисправностей вы должны искать. Если вы получите еще один код ошибки от любого датчика, начинать проверку нужно с соответствующей части автомобиля в первую очередь. Это может сэкономить много времени.

4. Проверьте, нет ли утечек на впуске

Подсос воздуха является широко распространенной проблемой, когда речь идёт о коде P0171. Утечки на впускном коллекторе/вакуумных шлангах/турбонаддуве могут обмануть датчик массового расхода воздуха MAF и вызвать обеднение смеси.

ДМРВ измеряет весь воздух, поступающий в двигатель, и сообщает это количество контроллеру. Затем ЭБУ впрыскивает топливо в двигатель в зависимости от количества воздуха. Подсос может исказить это значение, что приведет к бедной смеси.

Самый простой способ найти утечку — использовать дымогенератор. Они, к сожалению, довольно дороги для автолюбителя. Генератор дыма можно изготовить самостоятельно.

Видео о том, как найти подсос воздуха в домашних условиях без дымогенератора:

И ещё небольшой совет. Можно взять легковоспламеняющиеся спрей, подобный «быстрому старту» или очистителю тормозов. Распылить вокруг впуска, пока двигатель на холостом ходу. Если обороты повышаются, это означает, что утечка в распыляемой области. Для этих же целей можно использовать мыльный раствор.

Подсос воздуха часто может быть в  клапане PCV, особенно на автомобилях VAG, таких как Audi, Volkswagen, Seat и Skoda. Если у вас есть один из этих автомобилей, проверьте клапан PCV под впускным коллектором или в верхней части двигателя на новых 2-литровых двигателях.

Клапан PCV

Вы также должны проверить клапан EVAP, который контролирует топливные газы. Негерметичный или неисправный клапан EVAP может вызвать бедную смесь. Вы можете проверить этот клапан, продувая его, чтобы увидеть, закрыт он или нет, когда должен.

Проблема часто возникает в шланге между впускным коллектором и регулятором давления топлива. Это приводит к низкому давлению топлива и срабатыванию кода P0171.

5. Проверьте давление топлива

Низкое давление топлива — распространённое явление при ошибке P0171. Поиск этой неисправности может быть довольно труден, т. к. вы часто проверяете давление топлива только на холостом ходу. А низкое давление может возникнуть в других ситуациях. Обычно это решается подключением манометра.

На многих автомобилях установлен датчик давления топлива, который позволяет отслеживать давление во время движения. Но проблема в том, что этот датчик тоже может быть неисправен. В таком случае контроллер покажет ошибку низкого давления топлива.

В любом случае нужно проверить давление топлива на холостом ходу. Это может указать на неисправный топливный насос или топливный фильтр. Для проверки потребуется манометр подсоединить к топливной магистрали.

Вы должны узнать, какое давление у вашего автомобиля. Отсоединить вакуумный шланг между впускным коллектором и регулятором давления топлива, чтобы получить правильное значение. Можно попросить напарника увеличить обороты двигателя, чтобы увидеть, если давление топлива падает.

6. Обратный клапан рециркуляции отработавших газов EGR

Открытый клапан EGR, в то время, когда он должен быть закрыт, может обмануть ДМРВ и вызвать бедную смесь. Проверка клапана EGR может стать сложной задачей. Обычно для этого требуется его снятие или использование дымогенератора.

Многие сканеры OBD2 имеют функцию электронного теста EGR. Они проверяют воздух, поступающий в двигатель, при его открытии и закрытии. Это часто может помочь найти неисправный клапан EGR, потому что тест даст положительный или отрицательный результат.

ЭБУ часто распознает неисправные клапаны EGR и запоминает код неисправности, хранящийся в памяти контроллера, но не во всех случаях. Поэтому лучше проверить его дважды. Неисправные клапаны EGR, вызывающие P0171, обычное дело для двигателей Opel. Засорение линий EGR на двигателях Opel также может привести к этому.

Вот видео о том, как проверить клапан EGR:

7. Проверка подсоса воздуха на выпуске

Подсос воздуха в выхлопной системе перед датчиками кислорода может обмануть их и вызвать код P0171. Чтобы проверить это, самый простой способ — завести двигатель и внимательно прислушаться к любым утечкам перед датчиками O₂.

Вы можете попросить кого-нибудь заткнуть выхлопную трубу, чтобы создать давление в выхлопной системе. Если у вас есть дымогенератор, всё еще проще. Просто подключите его к задней выхлопной трубе и проверьте, есть ли дым от потенциальных зон утечки.

Это также может быть датчик кислорода, который вызывает ошибку P0171, но его вы уже должны были проверить на предыдущих этапах диагностики.

8. Очистите датчик массового расхода воздуха ДМРВ (MAF)

Мелкая пыль может проходить через воздушный фильтр и собираться на датчике. Это может привести к тому, что датчик будет выдавать неправильные показания количества воздуха, поступающего в двигатель.

Часто достаточно очистки ДМРВ. Это можно сделать с помощью очистителя электрических контактов или очистителя ДМРВ. Нужно распылить очиститель на датчик внутри корпуса.

Вывод

• Подсос воздуха на впуске часто является причиной ошибки P0171. И его нужно проверить в первую очередь. Самый простой способ проверки — использовать дымогенератор. Но есть и альтернативные методы.
• Низкое давление топлива также часто вызывает код P0171 и должно быть проверено с ручным манометром давления топлива.
• Неисправный PCV/EVAP часто встречается на автомобилях VAG, таких как Audi, VW (Volkswagen), Skoda и Seat. Его следует проверить, если у вас одна из перечисленных машин.
• Неисправные клапаны EGR распространены на двигателях Opel. Если у вас такой автомобиль — сначала проверьте клапан системы рециркуляции отработавших газов.
• Мультиметры можно купить: здесь и тут. Автомобильные зарядные устройства — тут и тут.

причины и способы устранения от профессионалов

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

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

Общее понятие

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

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

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

Когда смесь становится богатой

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

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

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

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

Признаки отклонения

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

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

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

Управление автомобилем

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

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

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

Основные причины

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

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

Отклонения подачи топлива

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

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

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

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

Неисправности подачи воздуха

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

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

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

Автоматическая система диагностики

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

Воздух подается в горючее при диагностике сенсора МАР и лямбда-зонд. Может, ошибка P0172 вызвана отклонениями именно этих систем. Однако, кроме них, проблемы могут быть связаны с отклонениями в тепловых зазорах (двигатель с ГБО), при механическом повреждении уплотнительных материалов, недостаточной компрессии или отклонении при работе ГРМ.

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

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

Устранение системной ошибки

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

Если в этих системах отклонений не обнаружится, необходимо обратить внимание на свечи, катушки и провода. Далее замеряется давление топлива при помощи манометра, а также проверяются метки зажигания.

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

Советы экспертов

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

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

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

Редкие поломки

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

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

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

Бедная смесь на газе. Причины ошибки P0171

Зачастую, после установки ГБО, на приборной панели может загораться лампочка CheckEngine — что обозначает ошибку по двигателя. Одна из них может звучать как P0171 — Смесь бедная. Данная ошибка указывает на то, что топливно-воздушная смесь не правильно сбалансирована, воздуха больше, топлива меньше (в нашем случае газа).

Если долго ездить на газу с ошибкой «P0171 Смесь бедная» — это может поспособствовать прогара выпускных клапанов, поэтому настоятельно рекомендуем с ней разобраться.

Причины появления ошибки — P0171 Смесь бедная

Есть 2 варианта появления данной ошибки:
1) Если чек засветился в первую 1000 км. пробега на газе, то необходимо ехать и вносить коррективы в газовую топливную карту, это считается нормальным явлением! За 2-3 раза выкатывания карты эта проблема уйдет.
2) Если чек появился при пробеге на газе 20 000 и более тыс км, а до этого его не было, необходимо проверить все узлы ГБО на наличие повреждений и неполадок:
— просадка рабочего давления на газовом редукторе;
— зажатые форсунки Valtek и т.п.;
— подсос воздуха во впускном коллекторе;
— заправились не качественным газом;

— Не отрегулирована топливно-воздушная смесь, на графике впрыска газа, определенном диапазоне;

Как убрать ошибку P0171 Бедная смесь

1) Едем на газовое СТО и меняем фильтра;
2) Проверяем не изменилось ли фактическое от заданного значения давления газа;
3) Проверяем дымогенератором систему впуска на наличие подсоса воздуха;
4) Если установлены форсунки типа Valtek, при пробеге до 40 тыс.км. откалибровать на стенде, при пробеге более 40 тыс. км. заменить ремкомплекты форсунок и откалибровать по регламенту
5) Смотрим через OBD сканер на Стоп-кадр и узнаем при каких параметрах работы двигателя появилась ошибка:

6) Удаляем ошибки, и после этого необходимо проехать чисто на бензине 50-100 км в смешанном режиме для обнуления долговременной коррекции.
7) После 50-100 км езды на бензине, необходимо отрегулировать газовую топливную карту в диапазоне от -5% до +5% коррекции смеси на ХХ, после чего проехаться с компьютером и отрегулировать подачу газа в движении.

Ошибка P0171 — Слишком бедная топливовоздушная смесь, банк 1

Определение кода ошибки P0171

Ошибка P0171 указывает на то, что двигатель автомобиля работает на слишком бедной топливовоздушной смеси (банк 1).

 

Что означает ошибка P0171

Ошибка P0171 является общим кодом ошибки, который указывает на то, что топливная система двигателя работает ненадлежащим образом, или на указанной стороне двигателя (банк 1) присутствует утечка вакуума. Если двигатель автомобиля работает на бедной топливовоздушной смеси, это означает, что в двигатель поступает слишком мало топлива или слишком много воздуха.

 

Причины возникновения ошибки P0171

Наиболее распространенными причинами возникновения ошибки P0171 являются:

• Неисправность регулятора давления топлива
• Повреждение топливного насоса
• Засорение топливного фильтра
• Неисправность модуля управления PCM (Powertrain control module)
• Утечка вакуума
• Неисправность одной или нескольких топливных форсунок
• Неисправность одного или нескольких датчиков кислорода
• Неисправность датчика массового расхода воздуха

 

Каковы симптомы ошибки P0171?

Основными признаками возникновения ошибки P0171 являются:

• Падение мощности двигателя
• Загорание индикатора Check Engine
• Заглохание или неустойчивая работа двигателя
• Проблемы с запуском двигателя
• Полный выход двигателя из строя
• Повреждение каталитического нейтрализатора (если проблему долго не решать)

 

Как механик диагностирует ошибку P0171?

• Сначала механик проверит двигатель на предмет утечки вакуума с помощью вакуумметра. При наличии утечки будет слышен шипящий звук. Обычно его хорошо слышно, когда двигатель выключен.
• Затем он проверит датчик давления топлива и датчик массового расхода воздуха, используя топливный манометр.
• Для поддержания правильного соотношения компонентов топливовоздушной смеси вакуумметрическое давление и давление топлива в двигателе должны соответствовать значениям, указанным в технических условиях производителя.
• Если после выполнения вышеуказанных проверок неисправность не будет обнаружена, проблема, скорее всего, заключается в неисправности одного или нескольких датчиков кислорода.
• Механик проверит работу датчиков кислорода, следуя процедуре, установленной производителем автомобиля.
• Если проблема не будет обнаружена, механик проверит модуль управления PCM (Powertrain control module).

 

Частые ошибки при диагностировании кода P0171

Наиболее распространенной ошибкой при диагностировании кода P0171 является то, что механики не обращаются к техническому сервисному бюллетеню от производителя автомобиля, содержащему рекомендации по устранению типичных неисправностей, прежде чем приступить к диагностированию ошибки.

Несмотря на то, что рекомендации могут быть указаны не для всех кодов ошибок, необходимо ознакомиться с техническим сервисным бюллетенем, поскольку в некоторых случаях это поможет сэкономить время и облегчить процесс диагностирования и устранения ошибки.

 

Насколько серьезной является ошибка P0171?

Ошибка P0171 считается довольно серьезной, так как при ее появлении могут возникнуть проблемы с двигателем. При ненадлежащем соотношении компонентов топливовоздушной смеси может значительно увеличиться расход топлива и снизиться мощность двигателя. При обнаружении данного кода рекомендуется как можно скорее обратиться к квалифицированному специалисту для диагностирования и устранения ошибки для обеспечения бесперебойной работы автомобиля.

 

Какой ремонт может исправить ошибку P0171?

• Замена топливного насоса
• Замена топливного фильтра
• Замена регулятора давления топлива
• Замена модуля управления PCM (Powertrain control module)
• Замена одной или нескольких топливных форсунок
• Замена одного или нескольких датчиков кислорода
• Замена датчика массового расхода воздуха
• Устранение присутствующих утечек

 

Дополнительные комментарии для устранения ошибки P0171

Во избежание дальнейшего повреждения автомобиля, а также дорогостоящего ремонта при обнаружении данного кода необходимо как можно скорее обратиться к квалифицированному специалисту для диагностирования и устранения ошибки.

 

Нужна помощь с кодом ошибки P0171?

Компания — CarChek, предлагает услугу — выездная компьютерная диагностика, специалисты нашей компании приедут к вам домой или в офис, чтобы диагностировать и выявлять проблемы вашего автомобиля. Узнайте стоимость и запишитесь на выездную компьютерную диагностику или свяжитесь с консультантом по телефону +7(499)394-47-89

Соотношение воздух-топливо, лямбда и характеристики двигателя — x-engineer.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. Соотношение воздух-топливо (AF или AFR) — это соотношение между массой воздуха м _a и массой топлива м _f , используемым двигателем при работе:

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

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

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

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 некоторых видов ископаемого топлива.

Топливо	Химическая формула	AFR
Метанол	CH 3 OH	6.47: 1
Этанол	C 2 H 5 OH	9: 1
Бутанол	C 4 H 9 OH	11,2: 1
Дизель	C 12 H 23	14,5: 1
Бензин	C 8 H 18	14,7: 1
Пропан	C 3 H 8	15.67: 1
Метан	CH 4	17,19: 1
Водород	H 2	34,3: 1

Источник: wikipedia.org

Например, Чтобы полностью сжечь 1 кг этанола, нам нужно 9 кг воздуха и 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 (обедненная), в зависимости от условий эксплуатации двигателя (температура, скорость, 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) для частоты вращения и крутящего момента двигателя

Воспламенение от сжатия (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 химическая реакция (называемая окислением ), в которой топливо смешивается с кислородом и производит двуокись углерода (CO ₂ ), воду (H ₂ O) и энергию (тепло). Учтите, что для протекания реакции окисления нам 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 {Water} + \ text {Energy} \]

Пример 1.

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

Шаг 1 . Запишите 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 {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, равную 1 моль метана, состоящему 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, состоящую из 2 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

\ [m_o = 2 \ cdot 15.999 \ cdot 2 = 63.996 \ text {g} \]

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, которая содержит расчетную массу кислорода, учитывая, 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 \]

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, 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 . Запишите химическую реакцию (окисление)

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

Шаг 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 {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Рассчитайте массу топлива, равную 1 моль изооктана, состоящему 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, которая состоит из 12,5 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

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

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, которая содержит расчетную массу кислорода, учитывая, 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 с помощью уравнения (1)

\ [AFR = \ frac {m_a} {m_f} = \ frac {1904.643} {114.232} = 16.673 \]

И снова, 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, мы получим идеальный и реальный АСО на воздушном топливе. Соотношение между фактическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, фактическое} ) и идеальным / стехиометрическим соотношением воздух-топливо (AFR _{, идеальное} ) называется эквивалентным соотношением воздух-топливо или лямбда (λ).

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

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

\ [\ lambda = \ frac {13.5} {14.7} = 0,92 \]

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

Коэффициент эквивалентности	Тип топливовоздушной смеси	Описание
λ <1.00	Rich	Недостаточно воздуха для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах остается несгоревшее топливо
λ = 1,00	Стехиометрический (идеальный)	Масса воздуха точна для полного сгорания топлива; после сгорания в выхлопных газах нет избытка кислорода и несгоревшего топлива
λ> 1,00	обедненная	Кислорода больше, чем требуется для полного сгорания количества топлива; после сгорания в выхлопных газах присутствует избыток кислорода

В зависимости от типа топлива (бензин или дизельное топливо) и типа впрыска (прямой или непрямой) двигатель внутреннего сгорания может работать на обедненном, стехиометрическом или обогащенном воздухе -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

Двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) постоянно 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: регулирование нагрузки 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 кислорода достаточно, 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 на обедненных топливовоздушных смесях 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).

Р. Дуглас провел интересное исследование двухтактных двигателей. 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 полноты сгорания недоступен (NA).

Влияние воздушно-топливного отношения на выбросы выхлопных газов двигателя

Выбросы выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания сильно зависят от воздушно-топливного отношения (коэффициент эквивалентности).Основные выбросы выхлопных газов в ДВС приведены в таблице ниже.

частицы

Выбросы выхлопных газов	Описание
CO	окись углерода
HC	углеводород
NOx	оксиды азота
несгоревшее топливо

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. Итак, 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 точное управление соотношением воздух-топливо. Таким образом, все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур управления для отношения воздух-топливо (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. передний лямбда-зонд
6. нижний по потоку лямбда-зонд (кислород) датчик
7. контур подачи топлива
8. впускной коллектор
9. выпускной коллектор

Критическим компонентом 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 основе значения показания датчика кислорода 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 обедненная смесь), при следующем цикле впрыска количество впрыскиваемого топлива будет увеличено, чтобы использовать избыток воздуха.Имейте в виду, что двигатель всегда будет переключаться с обедненной смеси на богатой смеси между циклами впрыска, что будет давать «среднее» стехиометрическое соотношение топливовоздушных смесей.

Для дизельных двигателей, поскольку он всегда работает 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!

Соотношение воздух / топливо двигателя

Соотношение воздух / топливо (A / F) — это соотношение смеси или процентное содержание воздуха и топлива, подаваемых в двигатель топливной системой. Обычно это выражается в весе или массе (фунты воздуха на фунты топлива). Соотношение воздух / топливо важно, поскольку оно влияет на холодный запуск, качество холостого хода, управляемость, экономию топлива, мощность, выбросы выхлопных газов и срок службы двигателя.

Чтобы смесь воздуха и топлива горела внутри двигателя, соотношение воздуха и топлива должно находиться в определенных минимальных и максимальных пределах воспламеняемости, в противном случае она может не воспламениться.Слишком много воздуха и недостаток топлива или слишком много топлива и недостаток воздуха могут создать смесь, которая не загорится при сгорании свечи зажигания. Результатом будут пропуски зажигания, потеря мощности и увеличение выбросов (в первую очередь несгоревших углеводородов или углеводородов).

ХИМИЯ ЗА СООТНОШЕНИЕМ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Когда топливно-воздушная смесь идеально сбалансирована химически, остается ровно столько кислорода, сколько нужно для сжигания всего топлива. Это соотношение называется СТОХИОМЕТРИЧЕСКОЙ топливной смесью.Весь кислород в воздухе и все углеводороды в топливе будут потреблены, не оставив ничего, кроме водяного пара (h3O) и диоксида углерода (CO2). В условиях легкого крейсерского полета и низкой нагрузки двигателя большинству двигателей нравится стехиометрическая смесь A / F, потому что она производит самые низкие выбросы углеводородов и окиси углерода (CO) и хорошую экономию топлива.

На этой диаграмме показано, как различные соотношения воздух / топливо влияют на выбросы, экономию топлива и производительность.

Идеальная или стехиометрическая смесь воздух / топливо для различных видов топлива будет варьироваться в зависимости от топлива и его химического состава.Количество кислорода, необходимое для соотношения A / F, будет зависеть от количества и типа углеродных и водородных связей в топливе, поэтому разные виды топлива имеют разные оптимальные соотношения A / F.

Бензин содержит смесь различных длинноцепочечных углеводородов. Одним из его основных ингредиентов является октан (C8h28), но он также включает в себя многие другие углеводороды. Фактическая формула будет варьироваться в зависимости от сезона (зима или лето), процесса очистки и норм выбросов, которым должно соответствовать топливо в различных областях.Вообще говоря, бензин будет содержать около 15 процентов алканов от C4 до C8 с прямой цепью, от 25 до 40 процентов алканов с разветвленной цепью от C4 до C10, 10 процентов циклоалканов, до 25 процентов ароматических углеводородов, 10 процентов алкенов с прямой цепью и циклических алкенов и менее одного процентов бензола.

Большая часть бензина, продаваемого в США, также смешивается с этаноловым спиртом, чтобы увеличить запас топлива, улучшить октановое число (сопротивление детонации) и добавить кислород для более чистого горения. Топливные смеси этанола и бензина варьируются от 10 процентов этанола (E10) до 85 процентов этанола (E85).Смеси этанола E10 одобрены EPA для использования во всех бензиновых двигателях, а E15 недавно был одобрен для использования в 2001 году и более новых автомобилях. Для автомобилей с функцией FLEX FUEL можно использовать смеси этанол / бензин, содержащие до 85 процентов этанола (E85).

СТОХИОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Для бензиновых двигателей идеальное или стехиометрическое соотношение A / F составляет 14,7, что составляет 14,7 частей топлива по весу на одну часть топлива.

Для бензина E10 (90-процентный бензин с 10-процентным содержанием этанола) стехиометрическое соотношение равно 14.08: 1.

Для приложений Flex Fuel стехиометрическое соотношение A / F для E85 составляет 9,7: 1.

Для альтернативного топлива, такого как чистый этаноловый спирт (E100), стехиометрическое соотношение A / F составляет 9: 1.

Для гоночного топлива, такого как метаноловый спирт, стехиометрическое соотношение A / F составляет 6,5: 1.

Для ПРИРОДНОГО ГАЗА (МЕТАН или Ch5) стехиометрическое соотношение составляет 17,2: 1

Для ПРОПАНА (сжиженный нефтяной газ или C3H8) стехиометрическое соотношение составляет 15,5: 1.

Для дизельных двигателей стехиометрическое соотношение A / F для дизельного топлива № 2 составляет 14.6. Однако, поскольку дизельные двигатели используют топливную смесь для управления частотой вращения двигателя и выходной мощностью, они обычно используют соотношение A / F, которое может варьироваться от 18: 1 до 70: 1.

СООТНОШЕНИЕ ОБОГАЩЕННЫЙ И БЕДИЛЬНЫЙ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Когда смесь воздух / топливо отличается от стехиометрического соотношения, она горит по-другому и по-разному влияет на характеристики двигателя, выбросы, экономию топлива и срок службы. Реальные условия вождения требуют разных соотношений A / F в разное время, поэтому соотношение A / F не является чем-то статичным и неизменным.Он динамичен и изменяется в зависимости от изменяющихся условий эксплуатации.

Во-первых, мы должны объяснить разницу между RICH и LEAN воздушно-топливными смесями.

Соотношение A / F, которое содержит больше воздуха и меньше топлива, чем стехиометрическое соотношение, называется обедненной топливной смесью. Бедная смесь — это смесь с соотношением бензина более 14,7: 1.

Соотношение A / F, которое содержит меньше воздуха и больше топлива, чем стехиометрическое соотношение, называется RICH топливной смесью.Богатой смесью будет смесь с соотношением бензина менее 14,7: 1.

БЕДНАЯ смесь A / F обычно горит ГОРЯЧЕ и расходует меньше топлива на милю пробега, что улучшает экономию топлива. Но более высокие температуры сгорания также увеличивают выбросы оксидов азота (NOX) и риск детонации, вызывающей повреждение двигателя (искровой детонации).

ОПАСНОСТЬ ДЕТОНАЦИИ БЕДАЛЬНОЙ СМЕСИ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Детонация — это аномальная форма возгорания, которая может возникнуть, когда сочетание высоких температур и давлений внутри камеры сгорания вызывает самовозгорание топлива до возгорания свечи зажигания.Вместо плавно расширяющегося наружу воздушного шара от свечи зажигания горючие карманы воспламеняются и сталкиваются друг с другом, производя слышимый стук. Детонация — это плохо, потому что она слишком быстро увеличивает давление сгорания. Это вызывает удары молотком по поршням, которые могут повредить поршни, кольца, шатунные подшипники и прокладки головки. Слишком бедная топливная смесь может даже прожечь дыру прямо в верхней части поршня! Поэтому всегда следует избегать действительно бедной топливной смеси, особенно когда двигатель ускоряется или сильно работает под нагрузкой.

Основной причиной чрезмерно обедненного топлива может быть грязные топливные форсунки, низкое давление топлива (слабый топливный насос или ограниченный топливопровод или фильтр) или недостаточный поток топлива (мощность насоса или форсунки слишком мала для данного применения). На двигателях с модифицированными характеристиками (особенно с нагнетателем или турбонагнетателем) обычно требуется более мощный топливный насос и / или топливные форсунки с более высоким расходом, чтобы не отставать от повышенных требований двигателя к топливу. Если насос или форсунки не успевают, топливная смесь может стать обедненной, что приведет к взрыву двигателя и возможному самоуничтожению!

Все двигатели оригинального оборудования последних моделей с компьютеризированным управлением двигателем имеют ДАТЧИК ДЕТОНАЦИИ для защиты двигателя от детонации.Если датчик детонации обнаруживает вибрации, похожие на детонацию, он подает сигнал компьютеру управления двигателем, чтобы на мгновение замедлить синхронизацию зажигания, что снижает риск детонации. Компьютер двигателя также может обогатить топливную смесь, поскольку добавление топлива помогает снизить температуру сгорания и снижает риск детонации.

БОГАТЫЕ СМЕСИ ВОЗДУХА / ТОПЛИВА, БЫТОВАЯ ЭНЕРГИЯ И ВЫБРОСЫ

Что касается смесей RICH A / F, добавление большего количества топлива в смесь увеличивает мощность до определенного предела. Более богатая смесь также снижает риск детонации, поэтому двигатели с наддувом или турбонаддувом обычно имеют более высокое соотношение A / F, когда двигатель получает давление наддува.Но компромисс более богатой смеси — повышенный расход топлива и более высокие выбросы выхлопных газов (в первую очередь, оксида углерода). Чем богаче смесь A / F, тем выше процент окиси углерода в выхлопе.

Обычно уровни CO в выхлопе хорошо настроенного двигателя, работающего со стехиометрическим соотношением или близким к нему, должны быть от нуля до менее половины процента. Если автомобиль оборудован каталитическим нейтрализатором, уровень CO в выхлопной трубе должен быть равен нулю или очень близок к нулю.Окись углерода — опасный и смертельный загрязнитель, потому что только небольшое количество может убить!

Соотношение воздух / топливо постоянно меняется с богатой на обедненную в соответствии с меняющимися условиями эксплуатации.

ПОЧЕМУ СООТНОШЕНИЕ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО ПОСТОЯННО МЕНЯЕТСЯ

Хотя стехиометрическое соотношение A / F дает наилучшие всесторонние результаты с точки зрения экономии топлива и выбросов, двигатель не может работать со стехиометрическим соотношением все время. Иногда ему нужна БОЛЬШАЯ смесь, а иногда может быть полезна БЕЗОПАСНАЯ смесь.Вот почему:

Холодному двигателю для запуска требуется очень ОБОГАЩЕННАЯ топливная смесь (по крайней мере, сначала, пока он не прогреется). Период холодного пуска — самое грязное время для выбросов, поэтому автопроизводители делают множество вещей, чтобы ускорить прогрев двигателя и улучшить испарение топлива, пока двигатель не достигнет нормальной рабочей температуры. Двигатели с прямым впрыском бензина (GDI) становятся чище после холодного пуска, поскольку топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под чрезвычайно высоким давлением.Это улучшает распыление топлива, поэтому оно будет легче смешиваться с воздухом для более чистого горения.

На более старых двигателях с карбюратором воздушная заслонка обеспечивает начальную обогащенную смесь. Закрытие воздушной заслонки ограничивает поток воздуха в карбюратор для обогащения смеси. По мере того, как двигатель нагревается, воздушная заслонка постепенно открывается, чтобы пропустить больше воздуха, пока, в конце концов, он больше не понадобится и двигатель не будет работать с нормальным соотношением A / F.

На более старых двигателях с впрыском топлива отдельная форсунка для холодного запуска обеспечивает дополнительное топливо во время холодного запуска.На более новых двигателях EFI компьютер управляет более богатой смесью, когда двигатель запускается и запускается впервые. Компьютер запрограммирован на подачу точно нужного количества топлива в зависимости от температуры двигателя и температуры воздуха.

Холодному двигателю также нужна ОБОГАЩЕННАЯ топливная смесь, пока он нагревается до плавной работы на холостом ходу. Смесь A / F будет постепенно обедняться по мере того, как повышается температура двигателя и частота вращения холостого хода снижается от высоких оборотов холостого хода (около 850 до 1000 об / мин) до нормальных оборотов холостого хода (обычно от 500 до 600 об / мин).На карбюраторе это осуществляется воздушной заслонкой и кулачком быстрого холостого хода.

PCM использует контур управления обратной связью от расположенного выше по потоку датчика O2 для точной настройки смеси A / F.

На двигателе с впрыском топлива компьютер поддерживает богатую смесь A / F до тех пор, пока датчик кислорода не станет достаточно горячим, чтобы система управления с обратной связью перешла в ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР. Как только это происходит, компьютер начинает использовать сигнал датчика кислорода для точной настройки смеси A / F. Компьютер управляет холостым ходом с помощью двигателя управления холостым ходом или соленоида на корпусе дроссельной заслонки, который позволяет воздуху обходить дроссельную заслонку.

Число оборотов холостого хода предварительно запрограммировано и не регулируется на двигателях с компьютерным управлением и электронным впрыском топлива. Единственный способ изменить это — перепрограммировать компьютер. Но на карбюраторах частота вращения холостого хода и смесь холостого хода регулируются поворотом винтов. При повороте винта регулировки смеси холостого хода (по часовой стрелке) смесь A / F увеличивается, а при повороте (против часовой стрелки) смесь A / F обогащается. Цель состоит в том, чтобы добиться максимально плавного холостого хода при рекомендованных оборотах холостого хода.

ОБОГАЩЕНИЕ ТОПЛИВА

Когда вы нажимаете педаль газа, чтобы ускориться, обогнать другой автомобиль или подняться на холм, двигателю требуется БОГАТАЯ смесь, чтобы обеспечить большую мощность.В старых двигателях с карбюратором ускорительный насос и силовой клапан обеспечивают дополнительное обогащение топлива при открытии дроссельной заслонки. На более новых автомобилях с электронным впрыском топлива компьютер двигателя отслеживает нагрузку на двигатель с помощью датчика массового расхода воздуха, датчика положения дроссельной заслонки и датчиков абсолютного давления в коллекторе, чтобы изменить соотношение A / F, когда вы нажимаете на газ. Затем компьютер увеличит длительность импульса топливных форсунок, чтобы подавать больше топлива в двигатель на столько, сколько необходимо.Компьютер также будет использовать сигналы обратной связи от кислородных датчиков в выхлопе для отслеживания соотношения воздух / топливо по мере его изменения, чтобы при необходимости можно было вносить коррективы.

В условиях легкого крейсерского полета, когда на двигатель меньше нагрузки или при замедлении, большинство двигателей могут безопасно работать с УНИЖАЮЩИМ соотношением A / F для повышения экономии топлива. Во многих случаях форсунки могут даже полностью отключаться при замедлении для дальнейшей экономии топлива. На двигателях, которые отключают цилиндры для повышения экономии топлива, форсунки на мертвых цилиндрах временно отключаются.

НАСТРОЙКА СООТНОШЕНИЯ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО ДЛЯ БОЛЕЕ РАБОТЫ

Когда автопроизводители разрабатывают заводские настройки двигателя, они должны соответствовать стандартам экономии топлива и выбросов. Поэтому двигатели настроены на более обедненные кривые топлива для достижения этих целей, а это означает, что часто есть возможности для улучшения, когда дело доходит до увеличения мощности.

Чтобы повысить производительность, более высокое соотношение A / F добавит мощности. Насколько богаче должно быть соотношение A / F, зависит от приложения и желаемого улучшения производительности.

Для пиковой мощности с прямым насосом бензина (без этанола в смеси) соотношение A / F может достигать 12,5: 1. Если вы используете бензиновый насос E10, соотношение A / F 12: 1 обеспечит максимальную мощность. Если вы станете богаче, то это просто приведет к потере топлива и фактически снизит мощность.

Эксплуатация гоночного двигателя на максимальной мощности в течение длительного периода времени может выиграть гонку, ЕСЛИ двигатель может работать достаточно долго, чтобы финишировать в гонке. Но для гонок на выносливость или повседневного вождения использование максимальной мощности в лошадиных силах может быть не самой лучшей идеей.Смесь A / F от 13,1 до 13,3 по-прежнему будет обеспечивать почти такую ​​же пиковую мощность, как соотношение 12,5: 1, но с меньшей нагрузкой на сам двигатель.

Для пиковой мощности с E85 вы можете работать с топливной смесью до 6,975: 1, но для гонки на выносливость может быть безопаснее использовать соотношение A / F от 8,3 до 8,5.

Для пиковой мощности гоночного двигателя, работающего на метаноле, соотношение A / F может составлять от 3,5 до 4,0: 1. Опять же, если вы хотите, чтобы ваш двигатель проработал весь сезон, было бы разумно немного уменьшить смесь и перейти на 4.От 5 до 4,8: ​​1 Соотношение A / F. Все зависит от приложения. Безнаддувный гоночный двигатель, работающий на метаноле, может лучше всего работать с соотношением A / F 5: 1, в то время как выдувному Hemi с высокой выходной мощностью может потребоваться сверхбогатая смесь 3,5: 1, чтобы двигатель не плавил поршни. Дополнительный метанол в действительно мощном двигателе используется в основном для дополнительного охлаждения внутри камеры сгорания.

Если двигатель работает на пропане, пиковая мощность может быть достигнута при соотношении A / F 13,18: 1.

ПРИМЕЧАНИЕ: Соотношение A / F, которое дает фактическую пиковую мощность в двигателе без перенапряжения до точки, в которой происходит повреждение, будет зависеть от множества факторов, помимо химического состава самого топлива.Переменные, которые влияют на соотношение A / F, при котором в двигателе на самом деле возникает пиковая мощность, включают степень сжатия, время зажигания, подъем клапана, перекрытие и продолжительность, конструкцию камеры сгорания, температуру двигателя, температуру окружающего воздуха, давление наддува (в наддуве или двигатель с турбонаддувом) и использование других сумматоров мощности, таких как закись азота (N2O).

КАК ОКСИД АЗОТА ВЛИЯЕТ НА СООТНОШЕНИЕ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Всем известно, что закись азота действительно может увеличить мощность двигателя.В зависимости от дозы N2O может увеличить мощность от 100 до 400 л.с. и более! Это достигается за счет добавления кислорода в смесь воздух / топливо. Воздух, которым мы дышим, содержит около 21 процента кислорода. Остальное — в основном азот (78 процентов), который практически ничего не делает для выработки энергии во время сгорания. Фактически, часть атмосферного азота в камере сгорания будет соединяться с кислородом при высокой температуре, образуя загрязнение NOX. Это также отнимает немного энергии от сгорания за счет уменьшения количества кислорода, доступного для сжигания топлива.

Если в двигатель распыляется закись азота, теплота сгорания разрывает молекулу N2O, высвобождая много лишнего кислорода для сжигания вместе с топливом. Смесь A / F теперь может быть обогащена от 9,5 до 8,0: 1 для получения максимальной мощности в двигателе. Фактически, вы ДОЛЖНЫ добавить дополнительное топливо во время впрыска N2O, чтобы предотвратить опасное обеднение смеси A / F и возгорания поршней.

КАК ИЗМЕНИТЬ СООТНОШЕНИЕ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Различные модификации могут быть сделаны для изменения нормального соотношения воздух / топливо двигателя для увеличения мощности.

В двигателях, в которых используется карбюратор, увеличение диаметра отверстия основных дозирующих жиклеров приведет к увеличению потока топлива в главный контур для более высокого отношения A / F. Размеры форсунок имеют числовой код, поэтому таблица размеров поможет вам определить наилучший размер для данных обстоятельств. Однако это может измениться в зависимости от температуры воздуха и барометрического давления. Холодный воздух более плотный, чем теплый, поэтому в очень жаркий день вы можете уменьшить количество форсунок на пару размеров, чтобы смесь не стала слишком богатой.Точно так же, если вы настраиваете двигатель в таком месте, как Денвер, который находится на милю над уровнем моря, воздух будет намного тоньше (менее плотным). Это также потребует несколько меньших форсунок для поддержания того же отношения A / F для пиковой мощности.

Настройка двигателя заменой жиклеров — это в основном процесс проб и ошибок, чтобы определить, какой размер жиклеров обеспечивает оптимальное соотношение A / F для наилучшей производительности. Это можно сделать, заменив жиклеры, сделав пробный запуск, чтобы увидеть, как работает двигатель, а затем изменить размер жиклеров на один или два размера больше или меньше, пока не будут достигнуты наилучшие результаты.Или, чтобы сэкономить время, настройку можно выполнить на динамометрическом стенде.

ПРИМЕЧАНИЕ: Изменение давления топлива в карбюраторе НЕ приведет к изменению соотношения A / F (если вы не увеличите давление настолько, что вы заставите поплавковый игольчатый клапан внутри карбюратора открыть и затопить двигатель).

На двигателях с электронным впрыском топлива соотношение воздух / топливо можно изменить, перепрограммировав компьютер для увеличения подачи топлива путем увеличения времени включения или продолжительности каждого импульса форсунки.Существуют также интерфейсные модули для некоторых приложений, которые изменяют сигналы датчика кислорода, чтобы заставить компьютер думать, что топливная смесь беднее, чем она есть на самом деле, поэтому он добавляет больше топлива для обогащения смеси.

Перенастройку системы EFI лучше всего выполнять тем, кто знает, что делает. Вы действительно можете напортачить, если испортите карту калибровки топлива в компьютере. Карта на самом деле представляет собой алгоритм, который сообщает компьютеру, сколько топлива нужно добавить в двигатель, в зависимости от скорости, нагрузки, расхода воздуха и температуры.

Карта A / F определяется запуском двигателя на различных оборотах и ​​нагрузках при одновременном контроле смеси A / F с помощью широкополосного кислородного датчика в выхлопе. В зависимости от того, что вы хотите, смесь A / F затем настраивается с различными приращениями оборотов для увеличения мощности без перегрузки двигателя или траты топлива. Динамометрическая настройка также является хорошим способом убедиться, что смесь A / F не становится опасно обедненной в определенных точках, что может привести к детонации и повреждению двигателя.

LAMBDA : ЕЩЕ ОДИН СПОСОБ УКАЗАНИЯ СООТНОШЕНИЯ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО

Другой способ выразить соотношение воздух / топливо — использовать греческую букву Лямбда .Этот символ выглядит как прописная буква «L» и в основном представляет собой инженерное или научное значение, разработанное людьми, которые изобрели кислородный датчик (Robert Bosch Corp.). Он также широко используется в Европе. Многие анализаторы выхлопных газов и испытательные машины показывают как числовое соотношение воздух / топливо, так и / или значение лямбда. Значение определяется путем измерения количества несгоревшего кислорода в выхлопных газах.

Когда соотношение воздух / топливо стехиометрическое (независимо от типа топлива), значение лямбды будет ЕДИНИЦЫ (1.00 если быть точным).

Если топливно-воздушная смесь БЫЛА (больше стехиометрического отношения или 14,7 для бензина), значение лямбда будет ВЫШЕ 1,00.

Если смесь воздух / топливо БОГАТА (меньше стехиометрического отношения), лямбда будет НИЖЕ 1,00.

Значение лямбда рассчитывается путем деления фактического значения отношения A / F на стехиометрическое соотношение).

Пример: значение лямбды для отношения A / F 16: 1 будет (16, разделенное на 14.7) или 1.088.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы просмотреть или загрузить эту статью в виде файла PDF

---

Статьи по теме:

Как работает электронный впрыск топлива

Как впрыск топлива влияет на выбросы

Диагностика впрыска топлива

Проблемы впрыска топлива

Впрыск топлива: диагностика безвозвратного EFI

Топливные форсунки (устранение неисправностей)

Как диагностировать и ремонтировать проблемы карбюратора

Накладка топливного бака?

Подстройка топлива — это регулировка, которую компьютер двигателя (PCM) производит в топливной смеси для поддержания сбалансированного соотношения воздух / топливо.Коррекция топлива обычно отображается на диагностическом приборе в виде показаний в процентах.

Для минимальных выбросов компьютер двигателя пытается поддерживать баланс топливной смеси в пределах 14,7: 1 (14,7 частей воздуха на одну часть топлива). Если соотношение воздух / топливо меньше 14,7: 1 (скажем, 12: 1), топливная смесь БОГАТА. Богатая топливная смесь может производить больше мощности (до определенного предела), но она также увеличивает расход топлива и выбросы. И наоборот, если топливная смесь больше 14,7 к одному (скажем, 16 к одному), она БЕДЕННАЯ.Бедная топливная смесь снижает расход топлива, но также может увеличить выбросы, если топливно-воздушная смесь настолько бедная, что не может воспламениться и вызывает пропуски зажигания.

Компьютер двигателя контролирует соотношение воздух / топливо через кислородный датчик (и) в выпускном коллекторе (ах). Кислородный датчик — это, по сути, индикатор RICH или LEAN. Когда двигатель работает на обедненной смеси (слишком много воздуха и недостаточно топлива), датчик O2 выдает сигнал низкого напряжения, который сообщает компьютеру двигателя, что необходимо больше топлива.Когда двигатель работает на богатой смеси (слишком много топлива и недостаточно воздуха), датчик O2 выдает сигнал более высокого напряжения, который сообщает компьютеру двигателя, что двигатель получает слишком много топлива, и сокращает подачу топлива. На транспортных средствах, которые имеют датчик воздуха / топлива с широким соотношением сторон (WRAF) или датчик A / F, датчик сообщает компьютеру точный датчик топлива в воздухе, чтобы компьютер мог увеличивать или уменьшать подачу топлива по мере необходимости.

Для точных значений корректировки подачи топлива требуется точный сигнал обратной связи от кислородного датчика, иначе компьютер двигателя не сможет определить, является ли топливная смесь богатой или бедной.

При первом запуске холодного двигателя нагревателям внутри кислородных датчиков может потребоваться от 10 до 30 секунд или более, чтобы нагреть датчики до рабочей температуры. До тех пор, пока эта точка не будет достигнута, и система управления с обратной связью по топливу не перейдет в «замкнутый контур», топливная смесь фиксируется на предварительно определенном значении, поэтому регулировка топливной коррекции не производится. Но как только кислородные датчики нагреваются и температура охлаждающей жидкости становится достаточно высокой, чтобы компьютер перешел в замкнутый цикл, компьютер начинает генерировать значения корректировки топлива и вносить корректировки в топливную смесь.

Когда двигатель выключен, значения коррекции топлива сохраняются в памяти компьютера, поэтому в следующий раз, когда автомобиль будет двигаться, он сможет продолжить с того места, где остановился. Стирание памяти компьютера с помощью диагностического прибора или путем отключения аккумулятора или источника питания PCM для очистки кодов также стирает значения корректировки топлива, что означает, что компьютер должен начать заново учить корректировки топлива при следующем запуске двигателя.

Как считать топливный отсек

Значение корректировки топливоподачи считывается при подключении диагностического прибора к диагностическому разъему OBD II, расположенному под панелью приборов (со стороны водителя рядом с рулевой колонкой).Когда ключ включен, диагностический прибор инициализируется и начинает связываться с бортовым компьютером автомобиля. В зависимости от инструмента и транспортного средства может потребоваться ввести год автомобиля, марку, модель и VIN-код двигателя, прежде чем диагностический прибор сможет считывать данные.

Двигатель должен быть запущен и работать, чтобы прочитать информацию о корректировке топлива. В зависимости от диагностического прибора и того, как настроены параметры его меню, вы выбираете вариант, позволяющий считывать данные системы в реальном времени.Это отобразит длинный список выходов датчиков и других показаний, называемых PID (идентификаторы параметров). В этом списке будут два значения коррекции топлива для рядных четырех- и шестицилиндровых двигателей и четыре значения коррекции топлива для двигателей V6 и V8 (по одной паре для каждого ряда цилиндров).

Показаны два типа значений коррекции подачи топлива:

Кратковременная регулировка подачи топлива (STFT) — это то, что компьютер двигателя делает с топливной смесью прямо сейчас.

Это значение быстро меняется и может сильно колебаться в зависимости от нагрузки двигателя, скорости, температуры и других условий эксплуатации).
Обычно значения варьируются от отрицательных 10 процентов до положительных 10 процентов, хотя показания могут увеличиваться на 25 процентов и более в любом направлении.

Долгосрочная корректировка топливоподачи (LTFT) — это долгосрочное среднее значение того, что компьютер двигателя делал для балансировки топливной смеси в течение заданного интервала времени.
Это значение является более точным индикатором корректировки топливной смеси для компенсации изменений в соотношении воздух / топливо, которые происходят внутри двигателя.

STFT B1 — Цилиндр двигателя с краткосрочной коррекцией топлива, ряд 1
STFT B2 — Цилиндр двигателя с краткосрочной коррекцией топлива, ряд 2
LTFT B1 — Цилиндр двигателя с долгосрочной коррекцией подачи топлива, ряд 1
LTFT B2 — долгосрочный Топливная отделка цилиндров двигателя, ряд 2

Как узнать, какой ряд цилиндров 1 или 2 на двигателе V6 или V8? Банк 1 будет блоком цилиндров, который имеет цилиндр номер один в порядке зажигания двигателя. Для получения дополнительной информации об увольнении см. Следующее:

Приказ об увольнении (Chevy)

Приказ об увольнении (Chrysler)

Приказ об увольнении (Ford)

Что означают значения корректировки топливоподачи

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ значения корректировки топлива означают, что компьютер двигателя добавляет топливо (увеличивая ширину импульса или время включения топливных форсунок), чтобы добавить больше топлива в двигатель.Другими словами, он пытается ОБОГНИТЬ топливную смесь, потому что считает, что топливно-воздушная смесь двигателя слишком бедная.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ (-) значения коррекции топлива означают, что компьютер двигателя вычитает топливо (уменьшая ширину импульса или время включения топливных форсунок), чтобы уменьшить количество топлива, впрыскиваемого в двигатель. Это делается для ОБЕДИНЕНИЯ топливной смеси, чтобы компенсировать то, что она воспринимает как богатые условия работы.

Помните, все это основано на том, что кислородные датчики сообщают компьютеру двигателя.Если датчики O2 показывают LEAN, компьютер добавляет топливо и генерирует ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ значение корректировки топлива. Если датчики O2 показывают RICH, компьютер выполняет компенсацию путем вычитания топлива и генерирует ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ значение корректировки топлива.

Считывая значения корректировки топливоподачи STFT и LTFT на диагностическом приборе при работающем двигателе, вы можете определить, является ли воздушно-топливная смесь богатой (отрицательные проценты регулировки подачи топлива) или бедной (положительные проценты регулировки подачи топлива).

Какие значения коррекции подачи топлива должны быть

В идеале, STFT и LTFT должны находиться в пределах нескольких процентных пунктов от нуля, когда двигатель работает на холостом ходу или поддерживает постоянные обороты.Помните, что STFT может немного подпрыгивать, как если бы вы внезапно открывали дроссельную заслонку или снижали скорость. Но LTFT может сказать вам, является ли в среднем топливо / смесь богатой или бедной.

Хорошие значения LTFT должны быть как можно ближе к нулю, хотя они могут варьироваться от 5 до 8 процентов в зависимости от состояния двигателя. Если LTFT повышается примерно на 10 процентов или выше, это обычно указывает на проблему, которую необходимо диагностировать.

Значения LTFT, которые увеличиваются примерно на 20–25 процентов, обычно устанавливают код бережливого производства P0171 или P0174.

Значения LTFT, которые опускаются до отрицательных 20–25, обычно устанавливают расширенный код P0172 или P0175.

Этот инструмент сканирования отображает значение STFT, равное 25 процентам. Обычно это указывает на проблему,
, но в в этом случае двигатель не работает (обороты двигателя равны нулю). Как только двигатель запустится
и переходит в замкнутый цикл, начнут изменяться показания коррекции топлива.

Как проблемы с топливом, зажиганием и двигателем влияют на регулировку топливной системы

Обедненные топливные смеси — более распространенная проблема, чем богатые топливные смеси, хотя и то, и другое может случиться в зависимости от причины.
Для обедненных топливных смесей на диагностическом приборе будут генерироваться ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ показания корректировки топливоподачи выше, чем обычно.
БОГАТЫЕ топливные смеси будут генерировать ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ значения коррекции топлива.

Возможные причины обедненных топливных смесей:

Утечка воздуха или вакуума во впускном коллекторе, рядом с корпусом дроссельной заслонки или в соединениях вакуумного шланга.

Слабый топливный насос, который не создает достаточного давления или объема

Ограничения топливопровода (например, защемленный шланг или забитый фильтр)

Слабый регулятор давления топлива, который не поддерживает адекватное давление топлива

Утечки воздуха в водопроводе PCV

Датчик грязного массового расхода воздуха (MAF), не считывающий расход воздуха в двигатель

Грязные или мертвые топливные форсунки

Пропуски зажигания (загрязненная свеча зажигания, слабая катушка зажигания или плохой провод свечи зажигания, который вызывает пропуски зажигания, позволяет несгоревшему кислороду пройти в выхлопную систему и ввести в заблуждение датчики O2)

Утечки компрессии (плохой выпускной клапан, который пропускает несгоревший кислород в выхлоп и обманывает датчики O2)

Трещина в выпускном коллекторе или утечка через прокладку (допускает попадание несгоревшего воздуха в выхлоп и вводит в заблуждение датчики O2)

Неисправный датчик O2 (сигнал закорочен на массу, поэтому датчик постоянно показывает бедную смесь)

Возможные причины топливных смесей RICH включают:

Утечка в форсунке

Чрезмерное давление топлива из-за неисправного регулятора давления топлива или сужения обратного топливопровода

Сильно загрязненный воздушный фильтр или ограничения в системе забора воздуха

Ограничения по выпуску (засоренный нейтрализатор, раздавленная выхлопная труба или забит глушитель)

Неисправный датчик O2 (выход закорочен на напряжение, поэтому он все время показывает БОГАТО)

Использование корректировки топливоподачи для диагностики проблем

Используйте обрезку топлива для диагностики утечек вакуума и подачи топлива.При работе двигателя на холостом ходу посмотрите на значения краткосрочной корректировки топлива (STFT) и долгосрочной корректировки топливоподачи (LTFT). Нормальный диапазон может составлять плюс или минус 8, но лучше всего приближение к нулю. Если числа +10 или выше для STFT и LTFT, ваш двигатель работает в режиме LEAN. Разверните двигатель до 1500–2000 об / мин и удерживайте его примерно полминуты. Если значения топливной коррекции снова снизятся до более нормального значения, это подтверждает, что в двигателе есть утечка вакуума на холостом ходу. Это связано с тем, что утечки вакуума оказывают меньшее влияние на топливную смесь при увеличении частоты вращения двигателя и нагрузки.

Если показания корректировки топливоподачи не сильно меняются, бедное топливо скорее связано с проблемой подачи топлива (слабый топливный насос, засорение топливного фильтра, грязные топливные форсунки или негерметичный регулятор давления топлива), чем из-за утечки вакуума.

Показания корректировки топливоподачи LTFT, которые имеют тенденцию к увеличению, также могут быть результатом небольшого пропуска зажигания, который еще не достаточно плох, чтобы установить код пропуска зажигания, но достаточно плох, чтобы вызвать падение экономии топлива. Причиной может быть одна или несколько загрязненных свечей зажигания, которые время от времени дают пропуски зажигания, или слабая катушка зажигания или плохой провод свечи, из-за которого иногда случаются пропуски зажигания.Для получения дополнительной информации о диагностике пропусков зажигания щелкните здесь.

Вы можете использовать корректировку топливоподачи для определения загрязненных топливных форсунок. Если показания корректировки топливоподачи LTFT имеют тенденцию к увеличению (ПОЛОЖИТЕЛЬНО), это означает, что система управления с обратной связью по топливу компенсирует воздушно-топливную смесь, которая со временем становится все беднее. Наиболее вероятная причина — грязные топливные форсунки. Подача топлива может быть ограничена скоплением отложений лака внутри форсунок. Исправление здесь — очистить форсунки.Если после очистки форсунок значения регулировки подачи топлива возвращаются к норме, это означает, что проблема решена. Если значения корректировки подачи топлива не меняются после очистки форсунок, состояние бедного топлива может быть связано с низким давлением топлива или утечками воздуха / вакуума.

Вы можете использовать показания корректировки топливоподачи для проверки реакции кислородных датчиков и компьютера двигателя на изменения, которые вы вносите в топливную смесь. Пока двигатель работает на холостом ходу, временно отсоедините вакуумный шланг. Вы должны увидеть, как показания корректировки топливоподачи STFT сразу же подскочат и станут ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ, а LTFT должен начать ползать в ответ на искусственно обедненную топливную смесь, которую вы только что создали, отсоединив вакуумный шланг.

Чтобы проверить насыщенный отклик, вы можете подать немного паров пропана из небольшого пропанового баллона в корпус дроссельной заслонки или в соединение вакуумного шланга на впускном коллекторе. На этот раз вы должны увидеть падение показаний коррекции топлива, при этом STFT станет ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ, а LTFT будет постепенно снижаться в ответ на богатую топливную смесь.

Отсутствие изменений в показаниях корректировки топливоподачи при создании искусственно обедненной или богатой топливной смеси указывало бы на то, что компьютер двигателя НЕ работает в замкнутом контуре или что кислородный датчик (и) не реагирует на изменения в топливной смеси.

Щелкните здесь, чтобы загрузить или распечатать эту статью.

---

---

Другие статьи о топливных системах:

Соотношение воздух / топливо

Уравновешивание топлива от Wells Manufacturing (файл PDF).

Ford P0171 и P0174 Коды обедненной смеси

Как впрыск топлива влияет на выбросы

Наиболее распространенные коды неисправностей (и их причины)

Датчики массового расхода воздуха

Датчики кислорода

Датчики воздушного топлива с широким соотношением сторон (WRAF)

Подробнее на Проверьте индикаторы двигателя и диагностику кодов неисправностей

Диагностика диагностического прибора

Расшифровка бортовой диагностики

КОДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ Справка

Советы по диагностике OBD II

Помощь с DTC P0300 Коды случайных пропусков зажигания

Устранение неисправностей топливных форсунок

Устранение неисправностей электронного впрыска топлива Диагностика насоса

Нажмите здесь, чтобы увидеть больше автомобильных технических статей

Карбюратор и воздух / топливо — Super Chevy Magazine

1/8

Настройка карбюратора для подачи в двигатель правильной топливно-воздушной смеси всегда была задачей, которая практически невозможна для большинства владельцев хотродов и тюнеров.В прошлом большинство настройщиков двигателей смотрели на свечу зажигания, выхлопное отверстие и первые 6 дюймов коллектора на предмет надлежащего цвета, а затем предполагали, какое изменение размера жиклера необходимо. Одним из недостатков этого метода является то, что коллектор и свеча зажигания могут указывать только на то, какая смесь была при точных оборотах в минуту и ​​условиях нагрузки, при которых проводилась проверка свечи, поэтому вы в основном настраивали пробой и ошибкой.

Теперь новый, более научно-современный метод проверки топливно-воздушной смеси — это использование инфракрасного анализатора выхлопных газов и / или кислородного датчика с расширенным диапазоном в выхлопной системе; теперь топливная смесь может быть считана при любых оборотах и ​​нагрузке, которые вы хотите видеть.Содержимое выхлопных газов двигателя может быть считано, чтобы указать, какая смесь воздух / топливо находится при любых оборотах в минуту или при любой нагрузке и насколько эффективно двигатель сжигает топливо.

Правильная настройка любого двигателя может иметь большое значение между хорошо работающим двигателем и двигателем, который всегда звучит и работает так, как будто он нуждается в настройке. Для большинства хот-родеров одна из самых больших загадок заключается в том, как запустить двигатель, чтобы получить правильное соотношение воздух / топливо, необходимое для вашего двигателя, чтобы не только обеспечить управляемую мощность, когда вы хотите ехать быстро, но и двигатель с правильной топливно-воздушной смесью, когда вы едете в плотном потоке или при движении по шоссе.

2/8

Если топливно-воздушная смесь слишком богата для двигателя при работе на крейсерских скоростях, двигатель может перегружаться и засорять свечи зажигания, а если топливно-воздушная смесь слишком бедная, двигатель может давать пропуски зажигания на холостом ходу. и при малых нагрузках или склонны к перегреву или перегреву. Правильная топливно-воздушная смесь для всех условий вождения позволит вам получить всю мощность двигателя, пробегая как можно больше миль из топливного бака без перегрева или повреждения двигателя из-за слишком бедной смеси воздуха / топлива. топливная смесь.

Новые достижения в технологии анализа выхлопных газов и технологии кислородных датчиков с расширенным диапазоном позволили считывать и / или записывать фактическое состояние воздушно-топливной смеси практически в любых условиях движения. В прошлом анализаторы выхлопных газов, как правило, были большими и дорогими, но новые устройства на рынке не только компактны и портативны, но и доступны по цене.

Производительные и сменные карбюраторы, продаваемые сегодня, имеют обычную настройку или впрыскивание, если карбюратор не рассчитан на конкретный двигатель и топливо.Карбюратор, не созданный и не настроенный для конкретного двигателя, выхлопной системы и топлива, должен подавать топливно-воздушную смесь, достаточно богатую для различных двигателей (но это не всегда так). Если карбюратор подает слишком бедную топливно-воздушную смесь, двигатель будет работать медленно, перегрев или бедная смесь может вызвать повреждение двигателя. Если карбюратор подает слишком богатую топливно-воздушную смесь, двигатель может перегружаться, засорять свечи зажигания, работать медленно и терять мощность.

Правильный выбор карбюратора может облегчить работу по точной настройке топливно-воздушной смеси, мои любимые сменные карбюраторы: для умеренного двигателя — Quadrajet, Edelbrock Thunder или Performer 650 кубических футов в минуту или меньше, на высокопроизводительном двигателе I предпочитаю карбюраторы Mighty Demon от Barry Grant Inc.или Holley 4150 л.с., на двигателе с наддувом карбюраторы с наддувом, доступные от Barry Grant, дали нам выдающиеся результаты.

Используемое топливо (насос или гонка), плотность воздуха (т.е. высота, барометрическое давление, температура воздуха, влажность), степень сжатия, распределительный вал, выхлопная система, кривая времени зажигания, состояние двигателя, давление топлива, поток воздуха через Воздухоочиститель и т. д. повлияют на настройку карбюратора, необходимую для получения правильной топливной смеси для вашего двигателя.

Первым делом необходимо получить правильную кривую опережения зажигания для двигателя и используемого топлива, затем необходимо проверить давление топлива, чтобы убедиться, что оно имеет надлежащее давление в системе при всех условиях нагрузки двигателя.Если давление топлива упадет ниже надлежащего, воздушно-топливная смесь карбюратора станет обедненной, что может привести к повреждению двигателя. Как только будет подтверждена правильность кривой опережения зажигания, многие из проблем, которые мы видим, могут быть связаны с тем, что топливная смесь не соответствует потребностям двигателя.

3/8

Момент зажигания и кривая опережения Перед проверкой топливовоздушной смеси необходимо правильно настроить опережение зажигания и кривую опережения.Независимо от того, какую систему зажигания вы используете, если синхронизация зажигания не соответствует потребностям двигателя, двигатель не будет вырабатывать всю потенциальную мощность, заложенную в нем. Любой дистрибьютор, производительный заменяющий или оригинальное оборудование должен проверить механические кривые и кривые опережения вакуума, а затем адаптировать их к двигателю и используемому топливу. (Примечание: распределители MSD имеют очень консервативную механическую кривую опережения, и в комплект поставки входят втулки и пружины для получения желаемой кривой).

У

Barry Grant Inc. есть очень хороший справочник по рекомендуемой начальной синхронизации с использованием продолжительности работы распределительного вала при подъеме клапана 0,050, что я считаю очень полезным, просто перейдите на веб-сайт Barry Grant и щелкните руководство по выбору демона. Кривая опережения, которую мы видим, наиболее часто используемая на двигателе Chevrolet V-8 с умеренным кулачком 9: 1, составляет 12 градусов начального момента плюс еще 24 градуса механического опережения при 3600 об / мин, если используется опережение вакуума, оно должно обеспечивать МАКСИМАЛЬНО 10 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ градусов при разряде двигателя выше 12 дюймов! Двигатель, оснащенный горячим кулачком или впускным коллектором с воздушным зазором / гонкой, может хорошо реагировать на 18 градусов начальной синхронизации в сочетании с более короткой кривой механического опережения 18 градусов при 3200–3400 об / мин.

Если двигатель не имеет достаточного опережения угла опережения зажигания, ему может не хватать мощности, плохо реагировать на дроссельную заслонку, использовать слишком много топлива и вызывать перегрев двигателя, в то время как если двигатель имеет слишком много опережения зажигания, двигателю может не хватать мощности , гудок, использовать слишком много топлива или также вызвать перегрев двигателя.

Правильная установка угла опережения зажигания создаст максимальное давление в цилиндре примерно при 12 градусах после прохождения поршнем верхней мертвой точки, только тогда вы сможете получить всю энергию из топлива, создав максимальную мощность и эффективность двигателя.Есть два метода, которые мы используем для проверки кривой опережения распределителя: лучший метод включает использование испытательного стенда распределителя для проверки и настройки как механической, так и вакуумной кривых опережения, а второй выбор — использование времени опережения обратного набора. свет, чтобы проверить кривые опережения при работе двигателя при различных оборотах двигателя и условиях вакуума.

4/8

Считывание смеси воздух / топливо Бедная топливная смесь (слишком мало топлива для количества воздуха в цилиндре) может вызвать помпаж или пропадание двигателя на холостом ходу и частичное открытие дроссельной заслонки, спотыкание при ускорении, перегрев двигателя, причину недостаток мощности и возможный отказ двигателя из-за обедненной топливовоздушной смеси.Богатая топливная смесь (слишком много топлива для количества воздуха в цилиндре) может привести к загрузке двигателя на холостом ходу, загрязнению свечей зажигания, а также к потере мощности или замедленной работе. Существует несколько различных методов определения правильности топливовоздушной смеси, среди которых следующие:

1. Считывание показаний свечей зажигания с помощью увеличительного стекла с подсветкой. Этот метод включает в себя осмотр основания изолятора свечи зажигания (белая часть свечи) на предмет легкого окрашивания изолятора чуть выше того места, где изолятор проходит через стальной корпус.Если смесь слишком бедная, она не оставит цвета, в то время как богатая смесь сделает топливное кольцо более заметным. Излишне богатые смеси придадут пробке сажистый вид.

Снятие коллектора и изучение цвета выпускного отверстия в головке блока цилиндров и первых 6 дюймов выпускного коллектора также используется как способ определить, какая смесь воздух / топливо, но коллектор и искра Цвет свечи может только показать, какой была топливно-воздушная смесь при той нагрузке, при которой вы проводили проверку.

Во времена этилированного топлива и точечного зажигания этот метод работал хорошо, но сегодня использование неэтилированного топлива и высокоэнергетических систем зажигания значительно усложнило этот метод, потому что на свече зажигания виден очень мало цвета и, следовательно, работа для эксперта. Осмотр изолятора свечи зажигания на предмет признаков детонации, которая проявляется в виде пятнышек алюминия, может быть эффективным способом определить, не слишком ли опережает момент зажигания для октанового числа используемого топлива.

2.Второй метод заключается в использовании синхронизированного ускорения или максимальной скорости для энергосистемы, это включает в себя изменение струйной обработки методом проб и ошибок для получения наилучших результатов. Получение правильной смеси для крейсерского полета (которая представляет собой смесь воздуха и топлива, на которой работает двигатель при движении в условиях небольшой нагрузки, таких как круговые круги и условия желтого флага) не так просто, поскольку это включает в себя впрыскивание карбюратора для получения максимального вакуума, а затем испытание и ошибка, чтобы получить лучшую управляемость двигателя.

При настройке смеси мощности и круиза всегда рекомендуется оставаться немного богатым, чтобы избежать поломки двигателя.Смесь холостого хода устанавливается с помощью тахометра, чтобы получить максимальную скорость от каждого винта холостого хода, а затем снижаться, чтобы получить падение скорости на 20 об / мин; это известно как метод бережливого падения.

5/8

3. Самый простой и точный метод, который мы нашли, — это использование инфракрасного анализатора выхлопных газов. Этот тип устройства позволяет нам определить, какая смесь воздух / топливо, путем считывания выхлопных газов.Используя инфракрасный анализатор выхлопных газов, можно проверить кривую впрыска карбюратора (топливно-воздушная смесь) на холостом ходу, крейсерском режиме или при нагрузках, а затем адаптировать его к тому, что нужно вашему двигателю для наилучшей работы в любых условиях гонки / движения. Высокие показания NOx, полученные с помощью анализатора выхлопных газов, можно использовать в качестве метода для определения того, не слишком ли опережает угол опережения зажигания, создавая чрезмерное тепло в камере сгорания цилиндров.

4. Дополнительный метод проверки топливовоздушных смесей — использование широкополосного кислородного датчика, установленного в выхлопном коллекторе, датчик считывается с помощью цифрового расходомера воздуха / топлива, прибор, из которого я получил наилучшие результаты, это доступны в Innovate Motorsports.Этот метод определяет воздушно-топливную смесь, глядя на кислород / несгоревшие горючие вещества в выхлопных газах двигателей; показания могут быть очень точными, но ложные показания могут быть созданы из-за утечки выхлопных газов, пропусков зажигания двигателя или большого перекрытия кулачка при более низких оборотах в минуту (эти ложные показания вызваны неправильным считыванием кислородным датчиком лишнего кислорода в выхлопе из-за пропусков зажигания, утечка выхлопных газов или кулачок с высоким перекрытием)

Продувка с помощью инфракрасного газоанализатора или широкополосного датчика кислорода Самый точный и простой способ проверить впрыск (воздушно-топливная смесь) двигателя — это наблюдать за показаниями CO по инфракрасному газу анализатор и / или широкополосный датчик кислорода.Сначала поместите пробоотборный зонд в выхлопную трубу, а затем прибор будет считывать выхлоп и выдает показания, необходимые для определения топливно-воздушной смеси. Инфракрасный анализатор выхлопных газов и / или широкополосный датчик кислорода позволяет проверять частичную дроссельную заслонку воздушно-топливной смеси, что в противном случае практически невозможно, показания любого метода можно считывать в реальном времени или записывать, а затем воспроизводить. Важно отметить, что любые изменения, кроме смены жиклеров и других основных регулировок, должны выполняться опытным специалистом по карбюраторам.

Отправной точкой для топливовоздушных смесей для большинства гоночных двигателей является: Холостой ход: от 1 до 3 процентов CO или смесь воздух / топливо 14,1-13,4: 1 Круизные обороты: от 1 до 3 процентов CO или 14,2-14,0: 1 смесь воздух / топливо. Смесь мощности и ускорение: 6,6% CO или смесь воздух / топливо 12,0: 1 для обычного двигателя; В высокоэффективных двигателях с улучшенной конструкцией камеры сгорания, таких как Pro-Stock или Winston Cup, в некоторых случаях используется немного более бедная энергетическая смесь с 4-процентным содержанием CO или соотношением воздух / топливо 13,0: 1.

Настройка воздушно-топливной смеси с помощью инфракрасного анализатора выхлопных газов Показания инфракрасного анализатора выхлопных газов будут указывать на соотношение воздух / топливо, пропуски зажигания в двигателе, эффективность сгорания двигателя и чрезмерный нагрев камеры сгорания (детонация), глядя на выхлопные газы CO. Показания инфракрасного газоанализатора — это показания, которые мы используем для определения соотношения воздуха и топлива. (Примечание: CO — это частично сгоревшее топливо.)

6/8

Другие показания, которые предоставляют анализаторы выхлопных газов: HC (углеводороды): количество несгоревшего топлива или индикатор пропусков зажигания в двигателе, лучшая смесь дает вам самый низкий уровень углеводородов.

CO2: продукт полного сгорания, лучшая смесь дает наивысшее значение CO2.

O2: высокое значение O2 указывает на бедную смесь; негерметичность выхлопных газов или нагретый кулачок двигателя. Примечание: если O2 выше 2–3%, показания CO могут быть неточными.

NOx (оксиды азота): газ, образующийся из-за чрезмерного нагрева камеры сгорания, во многих случаях высокие показания могут быть связаны с чрезмерной синхронизацией зажигания, создающей детонацию, которая может привести к повреждению двигателя.

Лучшие воздушно-топливные смеси (CO) для мощности и крейсерского режима будут сжигать весь кислород в цилиндре и создавать наименьшее количество пропусков зажигания (HC) в двигателе, а идеальная воздушно-топливная смесь для каждой частоты вращения двигателя и условий нагрузки также приведет к КПД двигателя (CO2) должен быть наивысшим.

Настройка с помощью цифрового измерителя воздуха / топлива Метод цифрового измерителя воздуха / топлива с использованием кислородного датчика с расширенным диапазоном требует, чтобы вы знали, какая воздушно-топливная смесь требуется вашему двигателю для каждого режима движения, эти данные должны быть доступны с вашего двигателя Builder или вы можете использовать инфракрасный анализатор выхлопных газов, чтобы помочь вам определить, какая топливно-воздушная смесь нужна вашему двигателю для оптимальной работы. Метод измерителя воздуха / топлива использует широкополосный кислородный датчик для определения топливной смеси путем анализа несгоревших горючих веществ в выхлопных газах.

Датчик кислорода с расширенным диапазоном измерения может считывать смеси воздух / топливо от 9 до 1 или на бедной стороне он может считывать смеси воздух / топливо от 19 до 1 или ниже (стандартный датчик кислорода точен только для смесей воздух / топливо от 14,7 до 1). Преимущество этого метода заключается в чрезвычайно быстром времени реакции для показаний, но он может быть менее точным на двигателе с гоночным кулачком или в системе с наддувом в условиях испытаний при небольшой нагрузке / низких оборотах из-за избыточного кислорода в выхлопе, создаваемого перекрытие кулачков или продувка нагнетателей на низких оборотах двигателя и в условиях низкой нагрузки.

7/8

Цифровой измеритель воздуха / топлива Innovate Motorsports может позволить вам отбирать и записывать данные воздушно-топливной смеси со скоростью 12 замеров в секунду в течение периода до 44 минут, эти данные могут позволить вам настроить топливную смесь на идеальную кривую топливно-воздушной смеси, которую может помочь вам установить инфракрасный анализатор выхлопных газов.Использование инфракрасного анализатора выхлопных газов, хотя и более медленное по времени реакции, имеет то преимущество, что он не только считывает содержание кислорода / несгоревших горючих веществ в выхлопных газах, но также позволяет вам определять воздушно-топливную смесь, наблюдая за показаниями CO; частоту пропусков зажигания в двигателе можно определить, наблюдая за показаниями HC; КПД двигателя можно определить, наблюдая за показаниями CO2, а детонацию, вызванную чрезмерно опережающим моментом зажигания, можно увидеть, наблюдая за показаниями NOx.

Испытания на автомобиле После подтверждения правильности основного состояния двигателя и настройки (давление топлива, кривая времени и т. Д.), А также проверки отсутствия утечек вакуума следующим шагом является определить, какая смесь воздух / топливо находится на холостом ходу через 3000 об / мин. Если крейсерская смесь выключена, сначала замените жиклеры, чтобы получить правильную воздушно-топливную смесь в диапазоне 2500–3000 крейсерских оборотов в минуту. Затем проверьте и установите смесь холостого хода. Если топливно-воздушная смесь слишком бедная на холостом ходу или частично дроссельной заслонке, а винты смеси холостого хода не обеспечивают достаточной регулировки, коррекция может включать увеличение жиклера холостого хода.

Если смесь все еще обеднена при 1000–1800 об / мин, ограничение канала холостого хода на карбюраторе, таком как Quadrajet или Edelbrock Performer или серии Thunder, возможно, придется немного увеличить, чтобы обеспечить подачу большего количества топлива при частичной дроссельной заслонке. Такое бедное состояние при частичном открытии дроссельной заслонки приведет к отказу двигателя или его споткнувшемуся, это связано с обедненной топливно-воздушной смесью, эта проблема очень распространена на многих карбюраторах с высокими рабочими характеристиками, которые продаются сегодня. Если топливно-воздушная смесь слишком богата на холостом ходу и частично дроссельной заслонке, жиклер / ограничение холостого хода может быть слишком большим и, возможно, потребуется заменить его на меньший.

Следующим этапом является дорожное испытание с использованием портативного инфракрасного анализатора выхлопных газов и / или широкополосного кислородного датчика для проверки крейсерской скорости впрыска топливовоздушной смеси и основного жиклера с последующей проверкой рабочей воздушно-топливной смеси под нагрузкой. Во время дорожных испытаний вы можете считывать, а затем корректировать воздушно-топливную смесь, чтобы вы могли корректировать их на холостом ходу, крейсерском режиме / малом газе и на полной мощности.

Настройка карбюратора Карбюратор имеет ускорительный насос, холостой ход, главные жиклеры и, в большинстве случаев, систему питания, которая предназначена для подачи правильной воздушно-топливной смеси в соответствии с требованиями двигателя.Система холостого хода будет иметь жиклер / ограничение холостого хода, которое необходимо изменить для подачи желаемой топливной смеси для работы двигателя на холостом ходу и на холостом ходу. Для карбюратора, в котором используется силовой клапан, размер главного жиклера определяет, какая воздушно-топливная смесь подается в двигатель при небольшой нагрузке / крейсерской скорости (1500 об / мин и выше). Ограничение силового клапана (под силовым клапаном) является определяющим фактором того, какую воздушно-топливную смесь будет подавать карбюратор, когда силовой клапан открыт; 6,5-дюймовый силовой клапан будет открыт и будет подавать более богатую топливно-воздушную смесь, необходимую при высоких требованиях к мощности, в любое время, когда вакуум ниже 6.5 точка открытия.

Карбюратор, в котором используются дозирующие стержни в первичных жиклерах, такие как Quadrajet или Edelbrock Performer / Thunder Series, будет использовать дозирующие стержни для изменения соотношения воздух / топливо как для мощности, так и для требований к круизной смеси двигателя; чем больше диаметр дозирующего стержня, тем беднее будет топливовоздушная смесь. Система ускорительного насоса добавляет топливо при открытии дроссельных заслонок, регулировка объема и продолжительности работы ускорительного насоса осуществляется в основном методом проб и ошибок.

Для карбюратора типа Demon / Holley чаще всего используется комбинация 0,031-дюймового сквиртера с розовым кулачком насоса, мы часто модифицируем пружину включения ускорительного насоса на карбюраторах типа Demon / Holley и карбюраторах Edelbrock Performer / AFB. чтобы сделать насос более активным и помочь избежать проблем с колебаниями при разгоне. На приведенной выше диаграмме показаны газы в выхлопных газах, считываемые инфракрасным анализатором выхлопных газов, и то, как изменяются газы при изменении топливно-воздушной смеси.

Если вы покупаете двигатель, который был настроен или разработан на динамометрическом стенде и работает на динамометрическом стенде, было бы неплохо попросить изготовителя двигателя предоставить вам начальную синхронизацию и кривую опережения зажигания, которую они рекомендуют для вашего двигателя а также выясните, какую воздушно-топливную смесь они рекомендуют для двигателя как при максимальной мощности, так и при нагрузках на крейсерские обороты, а затем убедитесь, что они совпадают с двигателем в автомобиле. Если возможно, когда производитель двигателя запускает двигатель на динамометрическом стенде, попросите их использовать счетчик воздуха / топлива, такой как блок Innovate Motorsports, а затем вы можете использовать записанные данные для настройки кривой топлива для подачи в двигатель той же воздушно-топливной смеси. что производитель двигателя использовал на стенде.

Многие двигатели, для которых мы проверили время искры зажигания и кривые топливно-воздушной смеси, имели правильную синхронизацию зажигания и топливно-воздушные смеси для работы на высоких оборотах / полностью открытой дроссельной заслонке, но нуждаются в большой настройке на низких оборотах. об / мин / частичный дроссель / нормальные условия вождения. В большинстве случаев, когда двигатель работает на динамометрическом стенде двигателя, они проверяют максимальную мощность только при использовании коллекторов гоночного типа с открытым выхлопом и подают в двигатель внешний воздух в карбюратор без воздушного фильтра.

Кривые топливовоздушной смеси и опережения зажигания должны быть скорректированы для реальных условий эксплуатации моторного отсека вашего автомобиля с горячим воздухом, поступающим из радиатора и выхлопной системы, наряду с изменениями противодавления выхлопных газов, создаваемыми коллектором и глушителями, которыми вы являетесь использование которого может привести к тому, что двигатель не будет работать с той же мощностью, что и на динамометрическом стенде.

Правильно настроенная система подачи топлива и зажигания позволит вашему двигателю работать на полную мощность и обеспечит вас более работающим, более надежным хотродом! Использование инфракрасного анализатора выхлопных газов и / или кислородного датчика с расширенным диапазоном действия с последующим считыванием данных свечей зажигания (на наличие признаков детонации) — лучший способ узнать, подходит ли воздушно-топливная смесь для вашего двигателя.Если вы потратите время на правильную настройку топливной системы вашего двигателя, это не только позволит вам раскрыть всю его мощность, но и поможет избежать разрушения дорогостоящего двигателя производительности из-за неправильной настройки топливной системы. Более подробное объяснение использования инфракрасного анализатора выхлопных газов для пяти газов при диагностике топливной системы в Интернете можно найти на сайте: www.automotiveu.com.

Правильное соотношение воздух-топливо в 6 различных условиях (с таблицей)

Последнее обновление 9 декабря 2020 г.

Что такое соотношение воздух-топливо?

Воздушно-топливное отношение (AFR) — это массовое соотношение между количеством воздуха и топлива, которые смешиваются вместе в камере сгорания транспортного средства.Это соотношение необходимо корректировать, чтобы топливо сжигалось правильно и эффективно.

Ищете хорошее онлайн-руководство по ремонту? Щелкните здесь, чтобы увидеть 5 лучших вариантов.

Если передаточное число слишком богатое или слишком бедное, двигатель не будет сжигать оптимально топливовоздушную смесь, что может вызвать проблемы с производительностью или израсходовать слишком много топлива. Идеальное соотношение воздух-топливо, при котором все топливо сжигается без избытка воздуха, составляет 14,7: 1. Это называется «стехиометрической» смесью. В данном случае у вас 14.7 частей воздуха на каждую 1 часть топлива.

Но при некоторых условиях не все топливо можно смешать и испарить с воздухом. Некоторые из различных условий будут объяснены в статье ниже.

Прежде чем мы обсудим соотношение воздух-топливо при различных условиях, позвольте мне сначала рассказать о различных типах отношения воздух-топливо на транспортном средстве.

• БОЛЬШОЕ соотношение воздух-топливо : Воздуха меньше, чем в идеальном AFR. Это может быть хорошо для мощности, но плохо для экономии топлива и выбросов.(пример: 13: 1)
• LEAN соотношение воздух-топливо : Воздуха больше, чем в идеальном AFR. Это может быть хорошо для экономии топлива и выбросов, но плохо для мощности. (пример: 16: 1)
• ИДЕАЛЬНОЕ соотношение воздух-топливо : существует правильная смесь воздуха и топлива для правильного сгорания. (пример: 14,7: 1)

Правильное соотношение воздух-топливо в различных условиях

Теперь, когда вы понимаете, что такое соотношение воздух-топливо и как оно может повлиять на процесс внутреннего сгорания, мы рассмотрим, какой воздух лучше всего- топливные соотношения приведены для различных условий.

Запуск

При запуске автомобиля все компоненты двигателя, такие как головка цилиндров, блок цилиндров и впускной коллектор, остаются холодными. В этом случае для запуска двигателя требуется дополнительное количество топлива, поэтому временно требуется обогащенная топливная смесь.

Более простой способ описать это — то, что на старых автомобилях с карбюраторами, воздушная заслонка использовалась, чтобы блокировать воздух, чтобы в двигатель подавалось больше топлива для запуска автомобиля.

При запуске двигателя соотношение воздух-топливо может составлять от до 9: 1 , что делает его очень богатым.

Прогрев (холостой ход)

После запуска, когда двигатель все еще работает на холостом ходу, температура охлаждающей жидкости все еще низкая, и требуется больше топлива, чем обычно, пока автомобиль не прогреется до рабочих температур. Таким образом, в этом случае необходим богатый AFR около 12: 1 .

См. Также: Сколько газа ДЕЙСТВИТЕЛЬНО расходуется на холостом ходу?

Ускорение

Когда педаль акселератора нажимается для набора скорости, в цилиндр поступает больше воздуха, чтобы удовлетворить потребность в дополнительной мощности, поэтому, естественно, требуется больше топлива.При полностью открытой дроссельной заслонке соотношение воздух / топливо может составлять около 11: 1, (очень богатый), в то время как умеренное ускорение может означать примерно 13: 1 (богатое) соотношение воздух / топливо.

Крейсерская (постоянная скорость)

В этом состоянии двигатель уже прогрет, а топливно-воздушная смесь близка к стехиометрическому соотношению, которое составляет примерно 14,7: 1 . Это позволяет добиться наилучшего сочетания экономии топлива, выбросов и мощности.

Тяжелые грузы

При тяжелых нагрузках, например при движении в гору или буксировке прицепа, транспортному средству требуется, чтобы двигатель производил большую мощность.Это означает, что при высоких нагрузках требуется хорошее соотношение воздух / топливо, подобное ускорению. AFR будет где-то около 12: 1 .

Замедление

В этом состоянии педаль акселератора отпускается, что означает, что от двигателя не требуется никакой выходной мощности, кроме как для поддержания его работы. На этом этапе будет существовать воздушно-топливное соотношение примерно 17: 1 (бедное), так как потребности в топливе в этот момент очень низкие. На этом этапе также очищаются выхлопные газы.

Таблица соотношения воздух / топливо

Состояние	Общее соотношение воздух / топливо
Запуск	9: 1
Разогрев (холостой ход)	12: 1
Разгон	11: 1 до 13: 1
Крейсерская (постоянная скорость)	14,7: 1
Тяжелая нагрузка (буксировка / подъем)	12: 1
Замедление (отходящий газ )	17: 1

Симптомы неправильного соотношения воздух / топливо

Вот несколько общих признаков, что у вас слишком богатое или слишком бедное соотношение воздух / топливо:

Слишком богатое соотношение воздух / топливо

• Двигатель может выделять черный дым из выхлопных газов.
• Высокий расход топлива
• Сильный запах несгоревшего топлива

Слишком бедное соотношение воздух / топливо

• Двигатель заикается или дергается
• Плохое ускорение
• Неровный холостой ход; автомобиль будет вибрировать

Причины неправильного соотношения воздух / топливо

Добавление прямого контроля соотношения воздух / топливо

Фото 1: Компоненты устройства контроля воздуха / топлива балансира.По часовой стрелке сверху слева: жгут проводов, блок обработки и индикации, инструкция по эксплуатации, приварная заглушка, кислородный датчик NTK и заглушка (для работы без датчика).

Прямое измерение соотношения воздух / топливо (массового отношения воздуха к топливу) в течение многих лет использовалось как золотой стандарт для оптимизации характеристик двигателя в автогонках. Тем не менее, хотя мы говорим о регулировании смеси и обеднении в работе силовых установок наших самолетов, мы не знаем фактическую смесь напрямую и обычно выполняем регулировки, используя температуру выхлопных газов в качестве прокси для соотношений A / F.Дэйв Хиршман недавно написал отличную вступительную статью («Опирайтесь на меня», AOPA Pilot, февраль 2018 г.), в которой превозносит достоинства мониторинга соотношения A / F в самолетах. Наша цель здесь состоит в том, чтобы более подробно изучить теорию мониторинга соотношения A / F, описать полную установку и проанализировать результаты и рабочие данные, которые, надеюсь, позволят другим строителям домов сделать свои собственные установки.

Общие сведения

Автомобильная промышленность, руководствуясь стандартами загрязнения окружающей среды, начала использовать каталитические нейтрализаторы еще в 1975 году.Это создало потребность в методе прямого измерения отношения A / F в автомобилях, сначала для оптимизации эффективности каталитического нейтрализатора, а затем для минимизации выбросов и оптимизации экономии топлива и обеспечения работы в замкнутом контуре с электронным впрыском топлива. Примерно в 1990 году компания Bosch представила датчик кислорода, совместимый с автомобильными приложениями (читай: рентабельный), и эта технология остается по сей день в качестве ключевого компонента эффективных и минимально загрязняющих окружающую среду транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания. Дополнительным побочным эффектом, который мы обсудим позже в отношении работы авиационного двигателя, была необходимость исключить свинец из бензина, поскольку свинец загрязняет каталитические нейтрализаторы и ухудшает работу кислородного датчика.

Теория соотношения воздух / топливо и работа авиационных двигателей

Как пилоты, мы уже знакомы с концепцией соотношения A / F благодаря использованию регуляторов смеси в процессе обеднения. И вы, возможно, уже знаете, что оптимальное соотношение масс составляет 14,7 к 1, что означает, что для полного сгорания каждого фунта бензина требуется 14,7 фунта воздуха, чтобы обеспечить точное количество молекул кислорода, необходимое для полного сгорания бензина. С точки зрения химии это известно как стехиометрическая смесь.Соотношение менее 14,7 дает богатую смесь с избытком бензина, а соотношение более 14,7 — бедную смесь с избытком кислорода.

Обычно работа на стехиометрической смеси приводит к пиковым температурам выхлопных газов (см. Рисунок 1). Пиковые CHT обычно возникают в диапазоне от -30 до -50 градусов EGT, богатых пиками, и пиковая мощность при -100 до -120 градусов EGT, богатых пиками. С нашими авиационными двигателями с воздушным охлаждением непрерывная работа на максимальной мощности и стехиометрической смеси приведет к разрушительным температурам и внутреннему давлению, поэтому мы взлетаем и набираем высоту с богатой смесью, где избыток топлива обеспечивает необходимое охлаждение и защиту от детонации, и крейсерский полет с высоким пиковым уровнем при работе на 75% мощности и на обедненной или богатой пиковой нагрузке при работе ниже 75% мощности, независимо от вашего убеждения.

Спонсор освещения авиашоу:

Рис. 1: Типичное изображение CHT, EGT и мощности в зависимости от смеси воздух / топливо.

Эффективность и риски при пиковой нагрузке продолжают оставаться предметом больших споров. Сторонниками наклона пика являются очень информативные статьи Джона Дикина на сайте AVweb «Pelican’s Perch» о работе двигателей1 и, конечно же, люди из GAMI. С другой стороны, и Lycoming ² , и Continental ³ по большей части выступают за лучшую мощность, богатую пиковыми нагрузками, и очень осторожную, хорошо оснащенную работу с наклоном пика для максимального диапазона, если необходимо! Фактически, большинство руководств по эксплуатации двигателей Lycoming рекомендует экономичный круиз с мощностью менее 75% на пике EGT ^4,5 .

Если не знать, где находится пик, EGT само по себе является относительно бессмысленным числом. Пиковая температура также зависит от настроек мощности и других факторов, поэтому повторяющаяся настройка смеси требует повторного определения пика EGT. Наша цель при мониторинге соотношения A / F — уйти от использования EGT в качестве прокси для соотношения A / F и иметь возможность устанавливать смесь напрямую и предсказуемо.

Мониторы A / F и пригодность для авиации

Датчики кислорода для автомобилей должны контролировать соотношение смеси только в узкой области, по обе стороны от стехиометрической, и поэтому классифицируются как узкополосные.Для самолета датчик кислорода должен иметь возможность измерять смесь в гораздо более широком диапазоне, что требует несколько иной технологии широкополосного датчика. Такие устройства производят компании Bosch и NTK. В прошлом эти датчики легко загрязнялись содержанием свинца в топливе, что делало их непригодными для использования на газе, но современные конструкции более терпимы. Датчик NTK отмечен как более устойчивый к этилированному топливу. Мониторы доступны от нескольких компаний, ориентированных в первую очередь на сообщество автогонщиков.Одной из популярных моделей является серия AEM Electronics X, в которой используется датчик Bosch LSU 4.2. Другой — Ballenger Motorsports AFR500v2, который может использовать датчик Bosch или NGK / NTK Wideband O ₂ , последний из которых имеет репутацию гораздо более толерантного к этилированному топливу, и поэтому я выбрал его. Кроме того, у него прямоугольный дисплей, который легче сочетается с моей панелью, чем круглые дисплеи, характерные для большинства других устройств.

Фото 2: Заглушка, приваренная к выхлопной трубе.

Установка

На фото 1 показаны компоненты комплекта Ballenger AFR500v2, состоящего из блока дисплея, датчика, соединительного кабеля и установочной заглушки датчика. Последний необходимо приварить к выхлопной трубе, рекомендуется на расстоянии от 1 до 4 футов от выхлопного отверстия. Учитывая, что цилиндры могут достигать пика EGT при различных настройках смеси, необходимо принять решение о том, где лучше всего разместить датчик. У меня двойная выхлопная система «два в один», в которой цилиндры 1 и 3 объединены справа, а 2 и 4 — слева.Цилиндры 1, 3 и 4 достигают пика примерно при одинаковой смеси, а цилиндр 2 достигает пика примерно на 0,5 галлона в час раньше. Я решил установить датчик на стороне цилиндра 1 и 3. Заглушка крепления датчика изготовлена ​​из нержавеющей стали, и на фото 2 она приварена к правой выхлопной трубе. На фото 3 изображена труба с датчиком кислорода.

Фото 3: Датчик кислорода установлен в пробке.

Изначально контроллер / дисплей был временно установлен поверх слепящего экрана при выполнении тестовых прогонов и установления долгосрочной жизнеспособности системы.Кабель, соединяющий дисплей и датчик, должен пройти через межсетевой экран. Зная о такой возможности, Балленджер дает инструкции о том, как разобрать кабельный соединитель, чтобы уменьшить его размер и облегчить проникновение межсетевого экрана.

Конструкция монитора соотношения A / F Ballenger AFR500v2 превосходна. Однако размер дисплея значительно больше, чем площадь панели, которую я хотел выделить для этой функции, и не включает никакого затемнения.Несмотря на призыв Балленджера не открывать и не модифицировать модуль управления, инженер-электрик во мне не удержался от замены его на внешний меньший дисплей с автоматическим затемнением. На фото 4 показана окончательная установка.

Фото 4: Готовая установка. Дисплей соотношения воздух / топливо расположен в верхней части панели над магнитным компасом.

Тестовые полеты и результаты

После установки я решил выполнить два тестовых полета: первый на высоте 3000 футов, второй — на высоте 6500 футов.Для моей комбинации опор Lycoming I / O-390 и Hartzell мощность 75% приходится на 2500 об / мин и давление в коллекторе 24,6 дюйма. Поскольку Лайкоминг рекомендует работать с наклоном пика только при мощности менее 75%, испытание на высоте 3000 футов было проведено примерно при 65%, что соответствует давлению в коллекторе 23,5 дюйма. На рисунке 1 показан хорошо известный график Лайкоминга мощности, CHT и EGT в зависимости от расхода топлива. Пик EGT соответствует стехиометрической смеси, и по мере того, как смесь отклоняется от богатой стороны, пик CHTs немного опережает пик EGT.

Рис. 2: EGT, соотношение A / F и расход топлива на галлон в зависимости от расхода топлива при давлении в коллекторе 3000 футов, 2500 об / мин и 23,5 дюйма.

На рис. 2 показаны результаты испытаний EGT, отношения A / F и расхода топлива на галлон при 3000 футов, 2500 об / мин и давлении в коллекторе 23,5 дюйма. На рисунке 3 показаны те же данные для теста при давлении в коллекторе 6500 футов и 23,4 дюйма. На рисунках 4 и 5 показаны EGT и воздушная скорость в зависимости от соотношения A / F и расхода топлива как на высоте 3000 футов, так и 6500 футов. Первое, на что следует обратить внимание, это то, что пик EGT на самом деле происходит практически при соотношении A / F, равном 14.7. Как прекрасна реальность теории соответствия! И датчик A / F работает правильно. Далее «расход бензина» равномерно увеличивается с наклоном. Как и ожидалось, воздушная скорость увеличивается и уменьшается пропорционально мощности.

Рис. 3: EGT, соотношение A / F и расход топлива на галлон в зависимости от расхода топлива при 6500 футов, 2500 об / мин и давлении в коллекторе 23,4 дюйма.

Просто для справки, так как тесты на 3000 футов проводились при 65% мощности и максимальной скорости 179 миль в час, скорость 75% мощности составляет около 185 миль в час. На высоте 6500 футов лучшая скорость составляет около 189 миль в час.

Рисунок 4: EGT и воздушная скорость в зависимости от отношения A / F при давлении в коллекторе 3000 футов, 2500 об / мин и 23,5 дюйма и давлении в коллекторе 6500 футов, 2500 об / мин и 23,4 дюйма.

Рис. 5: EGT и воздушная скорость в зависимости от расхода топлива при давлении в коллекторе 3000 футов, 2500 об / мин и 23,5 дюйма и давлении в коллекторе 6500 футов, 2500 об / мин и 23,4 дюйма.

Использование соотношения A / F

Хорошо, что теперь мы можем сделать с этими данными и что в этом хорошего? Что ж, возвращаясь к проверенному временем методу наклона, он состоит из мгновенного наклона к пику EGT, а затем корректировки смеси для смещения EGT от пика на заранее определенное количество градусов.Это число рекомендовано производителем или выбирается оператором в соответствии с их мнением о безопасной и желательной рабочей точке. Косвенным и желаемым результатом является конкретное и постоянное соотношение воздух / топливо.

Именно здесь прямая индикация соотношения A / F значительно упрощает процесс настройки круизной смеси. Просто выполните один прогон, чтобы определить и отметить соотношение A / F, которое приводит к желаемому смещению температуры EGT, и во всех будущих полетах установите смесь на это соотношение A / F.Измените настройку мощности или высоту и измените настройку смеси по мере необходимости, чтобы поддерживать желаемое соотношение A / F. Это так просто! Конечно, всегда следите за CHT — значениями и тенденциями — и убедитесь, что они находятся в приемлемом диапазоне.

Для достижения наилучших показателей скорости / производительности я обычно использую насыщенную температуру 85 F, что соответствует соотношению A / F около 12,5. В экономичном крейсерском режиме я пробегаю около 50 кренов в пике с отношением A / F около 16.

Тем не менее, при исследовании эксплуатационных рекомендаций мне стало ясно, что мы, как пилоты, многого не понимаем.Вторая боковая панель, «Соотношение A / F и связь с детонацией, предварительным зажиганием и безопасными условиями эксплуатации», является попыткой углубить это понимание.

Долгосрочная работа

Я пролетел несколько недель с этой установкой, и она мне очень понравилась. Забегая вперед, ключевой вопрос — каков будет долговечность датчика кислорода. Дэйв Хиршман в своей статье цитирует Клауса Савьера, основателя Light Speed ​​Engineering, калифорнийской фирмы, занимающейся разработкой и продажей электронных систем зажигания:

«Лямбда-манометры исключают возможность догадок.Пилоты, вылетающие из высокогорных аэропортов, могут с первого взгляда точно настроить смесь для достижения максимальной мощности перед началом разбега, а пилоты, выравнивающиеся на большой высоте в крейсерском режиме, могут легко и быстро настроить смесь для максимальной эффективности. Я летаю с лямбда-датчиками на двух своих самолетах в общей сложности 800 часов ».

Посмотрим!

Три месяца спустя…

По-прежнему сильна! Пока что производительность системы такая же, как и вначале.Судя по всему, новые кислородные датчики действительно устойчивы к небольшому количеству свинца в газе.