Бедная или богатая смесь бензина и воздуха
В данной статье расскажем, что такое бедная или богатая смесь бензина и воздуха. Какие пропорции оптимальны для работы двигателя.
Смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха (со стандартным содержанием кислорода), принято называть нормальной. Если на ней работает двигатель, его мощность достаточно высока при неплохой экономичности.
Уменьшим поступление воздуха до 12,5-13 кг. Смесь обогатится (бензином) — станет мощностной, потому что, сгорая в цилиндрах наиболее быстро, создает максимальное давление на поршни, а значит высокую мощность. Правда, экономичность ухудшается на 15-20%.
Бедная или богатая смесь
Зависимость основных характеристик двигателя от состава топливно-воздушной смеси
Если стремиться к экономичности, воздуха к смеси следует немного добавить — до 16 кг на 1 кг бензина. Такую смесь называют экономичной. Расход бензина становится минимальным, правда потеря мощности до 8-10% в сравнении с "мощностной". Смесь такого состава называют обедненной. Если при сгорании на 1 кг бензина затрачивается 11-12 кг воздуха, смесь называют богатой. Дальнейшее обогащение 5-6 кг воздуха на 1 кг топлива приводит к тому, что способность смеси к воспламенению ухудшается настолько, что двигатель может остановиться.
Нельзя обеднять смесь беспредельно: когда воздуха больше 20 кг на 1 кг бензина, воспламенение от искры станет ненадежным и может прекратиться. Пока он работает на бедной смеси, нечего ждать достаточной мощности и, как ни странно, экономичности. Ведь тяговые характеристики машины ухудшаются настолько, что водитель вынужден ее "подхлестывать", переходя на пониженную передачу там, где легко ехал на высшей.
На слишком богатой смеси, мощность мотора существенно снижается, а расход бензина увеличивается. Значит, богатая или, хуже, переобогащенная смесь — это избыток бензина или недостаток воздуха.
Топливная смесь
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 оставляющая неиспользованных компонентов. В отработавших газах (до первого датчика кислорода в системе выпуска) два основных продукта сгорания – углекислый газ СО2 (13,7 % по объему) и водяной пар H2O (13,1 %). Азот воздуха не горюч, – этот балласт занимает 71,5%. Правда, в реальном двигателе не все так гладко, как в теории. Даже при сжигании стехиометрической смеси в отработавших газах присутствуют СО (до 0,7 %) и СН (до 0,2 %). А на режимах с высокими температурами могут появиться и токсичные оксиды азота NOx – около 0,1 %.
С этими дозами ядов трехкомпонентный каталитический нейтрализатор справляется практически стопроцентно, это его штатный режим работы. Первые два он «доокислит» (дожжет), а оксиды NOx восстановит до безвредного азота N2.
Карбюратор и при самой грамотной регулировке не может гарантировать стехиометрии даже на основных режимах работы, не говоря уже о переходных. Отсюда экологические проблемы. Это основная причина того, что о карбюраторах (при всей их простоте и привлекательности для кого-то) автомобильный мир постепенно забывает.
Но убавим немного воздуха. При λ = 0,8. 0,9 получается смесь для режимов высокой мощности, ибо скорость ее сгорания самая высокая. Но некоторая часть «заряда» в цилиндре не успевает прореагировать, доли СО и СН, как и расход топлива, несколько выше, чем при стехиометрии.
Еще меньше воздуха? Слишком богатая смесь горит неэффективно. Расход топлива велик, мощность снижена, в отработавших газах много токсичных продуктов – СО, СН и С. Первый из них – окись углерода, «угарный газ без цвета и запаха». Из-за дефицита кислорода он «недоокислился» до СО2. Второй – «углеводороды», пары горючего, не успевшие воспламениться и выброшенные в трубу. Третий – появившиеся в ходе реакций частицы углерода (черная копоть), которым тоже не хватило воздуха, чтобы догореть.
Копоть нарушает работу свечей – угольные «мостики» прерывают искрообразование – и в нейтрализаторе дожигается слишком много топлива, он перегревается, а при температурах свыше 1000 о С ему приходит конец. Поэтому система самодиагностики, обнаружив, что в каком-то цилиндре слишком много пропусков воспламенения, отключает его форсунку – и сигнализирует: «проверь двигатель!»
Ну а если окислителя так мало, что смесь невозможно зажечь, ее называют переобогащенной. Именно поэтому плотные бензиновые пары в баке не взрываются даже при неисправном, сильно искрящем электрическом указателе уровня топлива.
Начнем обеднять смесь, добавляя к стехиометрической воздуха. Смесь с λ = 1,05. 1,1 обеспечивает наилучшую экономичность, но с ощутимым недобором мощности. Такая смесь горит медленней, а лишний воздух равносилен балласту, уносящему в трубу часть полезной теплоты. При сильном обеднении смеси (в основном, у двигателей с непосредственным впрыском топлива в цилиндры) начинают так быстро расти выбросы NOx ,что обычный нейтрализатор с ними не справляется. Это сильно усложняет систему очистки отработавших газов. Но для двигателей, работающих преимущественно при стехиометрии (то есть обычных инжекторных) эта тема не актуальна. Наконец, смесь, в которой так много воздуха, что она не воспламеняется, называют переобедненной. Так, если при резком открытии дросселя мотор «проваливает», – значит, впрыск топлива не поспевает за поступлением воздуха. Хорошо известная причина – засорение топливного фильтра на входе в бензонасос!
Итак, сегодня для наиболее распространенных инжекторных двигателей оптимальной считается стехиометрическая смесь. Такова их основная настройка, прописанная в так называемых «заводских прошивках». Экономичность и мощность двигателя – на приемлемом уровне, вреда для экологии минимум. Ну а знать или не знать, как работает система, ваше личное дело. Немногие представляют себе устройство современного компьютера, а пользуются же! Важно вовремя замечать неполадки, – а устранить их обязан сервис.
Для простоты укрепления знаний можно обратиться к житейским примерам, – например, к газовой плите или деревенской печке. Если при работающем двигателе уменьшить подачу воздуха, закрыв дроссель, то ЭСУД синхронно снизит подачу топлива. А кухонная печка начнет выделять угарный газ СО.
О том, что угарного газа выделялось много, говорят черные, обугленные головешки. Почему уголь не сгорел? – Не хватило кислорода. Значит, оксида углерода СО было немало. Будь в печи пламя, как в кузнечном горне, – белое, ревущее – остался бы в ней только светлый (минеральный, не горючий) пепел.
Ну а с выстуженной печкой обращение иное. С поверхности холодных дров летучие углеводороды испаряются слабо. А цепная реакция горения устойчива и вообще возможна лишь при условии, что температура в очаге быстро достигнет градусов 800. Поэтому начинать растопку надо с мелкого топлива, но в большом количестве, чтобы поверхность горения была как можно большей. Это сухой хворост, стружки, щепки, береста, газеты. Налицо немало общего с двигателем.
Напомним, при пуске совсем холодного бензин слабо испаряется – и получить нужный состав смеси, не прибегая к каким-то дополнительным мерам, затруднительно. Поэтому контроллер прикажет форсункам настолько увеличить подачу бензина, чтобы смесь в цилиндрах смогла воспламеняться. А по мере прогрева двигателя расход топлива, в соответствии с «прошивкой мозгов», по определенному закону снижается.
Но печка – это пример «дикого», неорганизованного, горения. Гораздо показательнее экспериментировать с газовой горелкой. Бедную газо-воздушную смесь иной раз и не запалишь: хлопок – а огня нет! Если же загорится, то шумно, неустойчиво, временами даже отрываясь от горелки.
На снимках – опыты с портативной горелкой. При минимальном притоке воздуха богатая смесь от пьезо-искорки даже не загорается. От спички – неохотно. Пламя желтоватое, вялое – сразу закоптило наш стальной стержень. Затем прибавили воздуха – и получили смесь, которая отлично загорается от искры. Пламя голубое, ровное, горячее, копоти нет, стержень нагрелся докрасна. Вот эта регулировка – наилучшая.
Всякий двигатель, сжигающий топливо, неспроста называют тепловым – в нем есть та же «печка», только с лучше организованной работой. И задача, по большому счету, та же: максимум эффективности при минимуме вреда. Остается напомнить (см. график): невозможно при одном и том же составе смеси одновременно добиться максимума мощности и минимума расхода топлива. Посему оптимальной для наиболее распространенных инжекторных двигателей считается стехиометрическая смесь. С нею и мощность достаточная, и экономичность приемлемая, и вред природе – минимальный.
Подписи к фото:
1. Так горит богатая газово-воздушная смесь. Пламя горелки желтоватое и, в сравнении с правильной регулировкой, – «прохладное». Подопытный стержень закопчен.
2. Сжигаем газово-воздушную смесь оптимального состава. Пламя голубое, стержень нагрет докрасна. А позади него пламя уже не голубое – оно подсвечено частицами окалины и т. п., отрывающимися от поверхности металла.
Бедная смесь: признаки и причины появления
Пришлось лично столкнуться с такой проблемой, как обедненная смесь, выяснить все причины. Поэтому хочу рассказать по личному опыту, на что обращать внимание в первую очередь. Сегодня узнаем в начале, что вообще собой представляет обедненная смесь, как она влияет на двигатель. А также, узнаем, какими признаками и причинами она сопровождается.
Ошибка P0171 — бедная смесь
Что это такое?
Для начала нужно понимать, в чем отличие между богатой и бедной смесью. Итак, все прекрасно понимают, что топливо состоит не только из «горючки», но и определенной доли воздуха. В зависимости от режима, типа работы ДВС и ещё массы факторов, смешивание перечисленных компонентов может производиться в разных пропорциях. Если взять средние порции, то это в пределах 1 кг. бензина на 14-15 кг. воздуха. То есть это средние показатели, при которых мотор работает стабильно.
Но, если, к примеру, уменьшить количество воздуха, скажем до 12 кг., то соответственно часть бензина возрастает. Но, при этом увеличивается мощность, расход топлива. Если сократить еще количество воздуха, то смесь становится обогащенной, то есть богатой.
В случае, когда количество воздуха возрастает, наблюдаем обратный эффект, когда топливная смесь становится обедненной. Соответственно уменьшается мощность, и при этом сокращается потребление топлива.
Богатая и бедная смеси
То есть, бедная смесь это когда:
Признаки обедненной смеси
Признаков на самом деле много, причем они могут даже напоминать проблемы связанные с другими узлами. Итак, можно выделить:
• Не стабильная работа на холостом ходу. Тут стоит также обратить внимание на регулятор холостого хода, возможно, забился и т.д.
• При попытке тронуться с места ДВС глохнет.
• При нажатии на педаль акселератора, нет реакции или она очень слабая.
• Мотор не тянет даже без нагрузки.
К примеру, если взять карбюраторные машины, то автомобиль не редко начинает «чихать», если смесь бедная. На инжекторах происходят хлопки, взрывы в выхлопной системе.
Кроме того, определить, какая смесь, нормальная, обедненная или наоборот богатая, поможет цвет свечей. Но, тут нюанс, определяется это только на инжекторных моторах. Например, если цвет свечей коричневатый, то ДВС в порядке. Но, если оттенок светлый, белый, свидетельствует о том, что в топливной смеси слишком много воздуха, значит смесь обедненная.
Свеча с белым налетом — бедная смесь
Если цвет свечей темный, но наоборот недостаток воздуха.
Черные свечи — богатая смесь
Но, точную причину сложно определить только по нагару. Кроме того, нагар может свидетельствовать о неправильно выставленном зажигании, это уже другой вопрос. Вообще среди автомобилистов уже давно замечена закономерность, если хлопки в выпускном коллекторе короткие и как бы одиночные, то это свидетельствует о богатой смеси. А вот, взрывы, хлопки протяженные, частые, то уже точно, смесь бедная. Если последнее, то машина и вовсе начнет глохнуть, дергаться, может вообще не завестись.
Причины и диагностика
При компьютерной проверке автомобиля, сканер зачастую фиксирует такую ошибку, как обедненная смесь, под кодом Р0171. Коды ошибок различных датчиков, тоже могут свидетельствовать о проблемах с топливообразованием. Итак, какие же причины поступления большего воздуха или малого количества топлива?
1. Датчик воздуха, он же ДМРВ.
ДМРВ Лада Калина 2007. Фото — drive2.ru
В первую очередь обращать внимание нужно на всевозможные датчики. Наиболее чаще проблемы с бедной смесью появляются тогда, когда ДМРВ попросту засорен или «умер». К примеру, если он загрязненный, то «мозги» реагируют на показания с замедлением, отчего подается неверная «команда» на форсунки, на поставку воздуха в увеличенном объёме. На неисправности с ДМРВ, как правило, реагирует ЭБУ, если в течение определенного времени, была замечена поставка большего количества воздуха. К примеру, код ошибка на отечественных Lada — Р0103.
2. Проблемы с клапаном EGR.
На фото: клапаны EGR Opel Astra H
Данный клапан отвечает за возвращение в цилиндр определенного количества отработанного газа. На клапан подаются сигналы от ЭБУ, который, в свою очередь получает и анализирует показания от датчика температуры «охлаждайки», давления масла, датчика дросселя, датчика температуры во впускном коллекторе и т.д. То, есть если какой-то из перечисленных выше датчиков, подает неправильные данные, ЭБУ это может растолковать неправильно и направить на клапан EGR, сигнал, по которому последний откроется на большее время и добавит отработанных газов, больше чем нужно. Но, зачастую причина банальней, клапан сломан, засорен, отчего и работает не правильно. Код ошибки РО404.
3. Проблемы с впускной системой, неисправности датчика положения дроссельной заслонки (ДПДЗ).
На фото: ДПДЗ Volvo 740
Проведите диагностику дроссельной заслонки, возможно, она загрязнена или работает не правильно. Помните, что положение заслонки должно отвечать температуре мотора (если заслонка автоматическая) либо положению педали газа. На горячем ДВС заслонка должна быть открыта, на холодном повернутой под определенным углом, зависит от модели машины. Соответственно, если заслонка работает не правильно, значит и воздушная заслонка формирует неверное количество воздуха. Проверьте ДПДЗ, код ошибки — Р2135.
4. Датчик абсолютного давления (ДАД) во впускном коллекторе. Он отвечает за определение плотности воздуха и формирование топливной смеси. Если на ЭБУ подаются неверные значения, то соответственно смесь может быть, как бедной, так и богатой. Коды в зависимости от машины отличаются, Р0107, Р0108, Р0106 и т. д.
Датчик абсолютного давления УМЗ 4216
5. Регулятор холостого хода. Не редко воздух подсасывается в местах установки ДХХ, если не герметичное соединение, загрязненный датчик и тому подобное. Выход, проверить герметичная ли посадка, прочистить РХХ, по необходимости заменить. При сканировании могут появляться такие коды ошибки — Р1509, Р1513, Р1514 и т.д., относящиеся к этому датчику.
6. Проблемы с ГРМ. Обратите внимание, как выставлены метки, в каком состоянии ролики и т.д. Проверьте в целом систему натяжителей.
7. Датчик кислорода он же лямбда-зонд. Сбои в работе данного датчика зачастую и становятся причиной появления бедной смеси. Прогоревший катализатор, так же и фиксируется сканером, как бедная смесь катализатор. Проверьте и его, диагностика выдает, как правило, коды — Р0135, Р0134, Р0136, РО133.
8. Проверьте работоспособность топливного насоса, может он качает не достаточное количество топлива. Заодно проверьте регулятор давления в рампе на герметичность. Не лишним будет проверить топливные фильтры.
9. Почистите форсунки, не редко из-за некачественного топлива они просто загрязняются, отчего подается обедненная смесь.
10. Отдельное внимание уделите проверке карбюратора, если тип ДВС таковой. Проверьте, правильно ли выставлен «поплавок», не загрязнены ли жиклеры, игла и т.д. Проверьте на герметичность соединения впускного топливопровода к карбюратору, топливный насос, воздушный клапан, фильтр и т.д.
Заключение
В итоге, хотелось бы подчеркнуть основное, что узнать точную причину появления бедной смеси, поможет компьютерная диагностика, если визуально все проблемы были исправлены. Нужно понимать, что на современных автомобилях, практически любая неисправность фиксируется в виде кода ошибки. Поэтому сканирование специальным оборудованием, позволяет точно установить причину неполадки и не привести к более серьезным неисправностям.
Богатая смесь
ДВС- двигатели внутреннего сгорания – это основной агрегат, на котором работает большинство современных авто. Принципу работы данного двигателя более 150 лет! Вся электронная, интеллектуальная начинка новых двигателей все равно не спасает от типичных проблем и болезней ДВС.
Наиболее распространенная проблема – богатая топливная смесь. Если смесь слишком богатит – даже Ваш современный автомобиль с инжекторным двигателем сможет стать похожим на старый, трясущийся авто, конца 19 века.
Какие признаки богатой смеси в работе двигателя?
Не нужно быть опытным автомехаником, чтобы распознать признаки богатой смеси – их невозможно не заметить и тяжело игнорировать. Если двигатель Вашей машины работает на обогащенной смеси, Вы можете заметить целый рад особых признаков:
- Из глушителя могу быть слышны хлопки и выстрелы, даже на холостом ходу;
- Черный, или серый дым, выходящий из выхлопной трубы;
- Загорелся оранжевый значок “ Check Engine ” на панели;
- При компьютерной диагностике обнаружилась ошибка P 0172;
- Динамика проваливается – машину «что-то удерживает», одновременно она «спотыкается»;
- Значительно увеличился расход топлива;
- В самом плохой случае – машина просто откажется заводиться на холодную;
Эксплуатация авто с такими проблемами весьма затруднительна, иногда даже невозможна. Неопытных автовладельцев может это напугать: в голове рисуются образы довольных мастеров на СТО и суммы с нулями. Принцип лечить болезнь на ранней стадии подходит к данному случаю как нельзя лучше. Запускать данную проблему не стоит. Как не стоит игнорировать вышеперечисленные симптомы.
Что такое богатая смесь?
Если взять название «Двигатель внутреннего сгорания» и рассмотреть его, Вы увидите, что в названии кроется его основной принцип работы: в его цилиндрах происходит воспламенение и сгорание топлива. Процесс горения невозможен без кислорода. Поэтому для нормального течения реакции двигателю необходим постоянный приток кислорода (воздуха). Самое интересное в том, что кислорода в воздухе недостаточно для полноценного горения (всего 20%). Для нормального течения реакции сгорания топлива в цилиндрах двигателю нужно раз в 15 больше воздуха, чем топлива (бензина, дизеля).
Словосочетание Богатая Смесь ни что иное, как нарушение данной пропорции – в двигатель подается больше топлива, чем необходимо. Вносятся коррективы в нормальную работу ДВС: большее количество бензина просто не успевает сгорать и подается с выхлопными газами в выхлопную систему. Автомобиль недополучает необходимой мощности, двигатель захлебывается. В отдельных случаях топлива может быть так много, что бензин просто зальет цилиндры.
Причины образования богатой или бедной смеси
Чаще всего богатая смесь образуется не из-за того, что топлива подаётся больше чем нужно, а из-за того, что воздуха подаётся меньше чем необходимо. Самая банальная и распространённая причина — забитый воздушный фильтр. Увы, многие автомобилисты забывают о том, что некоторые узлы нужно регулярно менять, даже если они выглядят как новые. Воздушный фильтр — один из таких узлов, его нужно менять не реже, чем через каждые 30 тысяч км пробега, а на мощных авто — ещё чаще.
Также подачу воздуха может «срезать» неправильно работающий датчик давления воздуха — необходимо отрегулировать. В паре с ним работает датчик давления топлива, который также может поставлять заниженные данные электронному блоку управления двигателя. Исходя из них, блок начинает закачивать больше топлива в цилиндры, обогащая смесь. Она, как мы узнали выше, ухудшает мощность и динамику, блоку управления это не нравится, и он подаёт ещё больше бензина. Отсюда — сильно растущий расход топлива.
Причина богатой топливной смеси может скрываться и в самом электронном блоке управления двигателем. Это могут быть ошибки в его программе, но также и некорректно внесённые в неё изменения. Умельцы-самоучки и просто неквалифицированные мастера «тюнят» блок управления, намеренно повышая долю топлива в смеси. Так можно добиться небольшого прироста мощности, но куда легче нарушить баланс и добиться обратного результата.
Нарушать пропорции бензина и воздуха может и топливный насос, накачивая в систему куда больше топлива, чем нужно. И самая трудно определяемая причина — неисправности форсунок в цилиндрах. Они могут засориться или деформироваться, и тогда баланс воздушно топливной смеси может колебаться в любую сторону.
Последствия езды на богатой или бедной смеси
Ничего хорошего езда на богатой смеси не принесет. Если вовремя не решить проблему, то это может привести к таким последствиям:
- прогорание и прочие поломки глушителя и катализатора, т.к. выброшенное топливо начинает догорать в выхлопной системе — отсюда чёрный дым, хлопки и выстрелы;
- на стенках выпускной системы двигателя образуется маслянистый осадок, который её засоряет, и спустя длительное время может понадобиться полная чистка системы;
- резко возрастает процент содержания вредных примесей в выхлопных газах, что вредит окружающей среде и сокращает ресурс катализатора;
- непредсказуемые провалы в динамике (на горячую) могут быть очень опасны и для вас, и для других участников дорожного движения.
Так что при первых же признаках обогащения топливной смеси лучше тут же наведаться в автосервис. Тем более, что проблема очень быстро и легко определяется сканером памяти бортового компьютера — он выводит ошибку Р0172. Также во многих случаях ремонт оказывается недорогим и достаточно быстрым.
По статистике проблеммы связанные с богатой смесью часто возникают у автомобилей: opel (опель) астра, вектра, фольксваген пассат б3 (моновпрыск), ауди 80, а4 (инжектор), ниссан, пежо 308, ситроен, вольво, мазда, форд фокус, бмв, рено.