В процессе работы двигателя, сгораемое топливо в камерах превращается в энергию и отработанные газы, которые нуждаются в удалении, поскольку необходимо освободить пространство для следующей смеси топлива. Поршень приводится в движение выделяемой энергией, при этом она же служит силой выдавливания отработанных газов из системы. Чтобы этот процесс происходил беспрепятственно, важно создать на другой стороне разреженную среду.
С этой целью в конструкции автомобиля используют трубы для выхлопных систем, нередко, для соединения которых, используется гофра.
Почему же разреженный воздух в системе так важен? Именно благодаря такому состоянию воздуха достигается быстрое освобождение камеры от газов. Получается что-то вроде эффекта пылесоса. Поэтому камера становится максимально свободной для приема новой порции топливной смеси. Каким же образом достигается разреженность в системе? Этот эффект образуется в результате действия сил инерции газов. После выброса выхлопных газов, давление повышается, а следом создается разреженная атмосфера.
Препятствовать процессу покидания газов из цилиндра могут дополнительные изгибы в системе, а также всевозможные элементы или неисправности, как то неправильно смонтированная гофра. Как следствие, в камеру поступает неполная порция топливной смеси, и общая мощность двигателя значительно снижается. Для избегания подобных проблем, нередко используют прямоточные выхлопные системы, порой с увеличенным диаметром трубы. Это позволяет отработанным газам беспрепятственно покидать систему.
Прямоточная система состоит из коллектора, который может разветвляться на количество цилиндров в двигателе. Следующим элементом является катализатор, который обеспечивает частичное очищение газов.
После этого выхлоп направляется в резонатор, где происходит снижение скорости движения газов и первичное глушение шума выброса. Затем на пути системы расположен глушитель, который снижает до минимума шумы выхлопа. В этой части могут располагаться датчики и фильтр сажи. Каждый из узлов может соединять с другим гофра.
Если взять для примера стандартную выхлопную систему, то, как правило, она насчитывает несколько мест, которые затрудняют скорое и беспрепятственное перемещение газов в системе. Отсутствует сажевый фильтр, а резонатор в такой системе идет с пониженным сопротивлением. Наиболее же уязвимое место в такой системе – это выпускной коллектор. Его необходимо менять в первую очередь.
Конструкция коллектора зависит от его длины. К примеру, короткий будет иметь конструкция 4-1. Это означает, что четыре отвода будут сходиться в одну трубу. Если же это длинный участок, то, скорее всего, он имеет конструкцию 4-2-1. Согласно такой схеме четыре отвода соединяются попарно, то есть в две трубы, а затем эта пара в одну трубу. Короткий вариант конструкции коллектора больше подходит для мощных машин и тех, кто любит скорость, поскольку прибавляет мощности при 6000 тыс. оборотов в минуту. Второй же вариант больше подойдет для городского движения. При этом следует помнить, что изменение конфигурации выхлопной системы приводит к необходимости настройки в системе подачи топлива автомобиля, а гофра поможет соединить участки.
Что касается резонатора, то его необходимо установить на том участке системы, где давление газов понижается. Это необходимо для повышения мощности двигателя.
На этом участке отражателем нагнетается скорость движения газов, увеличивается объем продувки камер двигателя, что приводит к повышению общей мощности за счет увеличения оборотов. И чтобы снизить влияние на уменьшение разреженности воздуха в системе, глушитель следует установить на максимальном удалении от резонатора. Для их крепления подойдет специальная гофра.
Можно сказать, что в стандартной системе широкий фрагмент трубы на конце участка играет роль глушения звука выхода отработанных газов до отметки в 100Дб. Но если произвести замену наконечника на тип А, тогда мощность двигателя значительно увеличивается. При этом и громкость выхлопа также возрастает до недопустимых, в пределах города норм, 120Дб.
В процессе эксплуатации автомобиля любая деталь подлежит износу. Элементы кузова и подвески прослужат дольше, поскольку при изготовлении они рассчитаны на работу в агрессивной среде и условиях. Есть узлы и детали, которые подвержены более быстрому износу и устареванию. К ним можно отнести тормозные колодки (изнашиваются при прямом использовании), шестерни в коробке переменных передач, которые подвержены большим нагрузкам, гофра и прочее. Что же можно сказать о выхлопной системе?
Этот узел также подвержен механическим повреждениям, со стороны тех же камней на дороге. Но больший урон ей приносит агрессивная среда химических веществ, содержащихся в выхлопных газах и высокой температуры. Например, температура коллектора при работе достигает 1300 градусов. Чтобы избежать расплавления, его изготавливают из жаропрочного чугуна. На стыке коллектора и трубы, который соединяет гофра, температура может доходить до 1100 градусов, а катализатор может достигнуть температуры в 1050 и т.д.
Однако, такие температуры достигаются внутри самой системы, а не снаружи, поэтому там обстановка чуть полегче. Но при этом на внешнюю часть воздействует перепад температур окружающей среды, а также всевозможные химические соединения, которыми устраняют гололед на проезжей части.
Таким образом срок службы выхлопной системы составляет около 3-4 лет, а если ее корпус выполнен не из легированной стали, то и того меньше.
Основная нагрузка приходится на места соединения узлов. Особенно из различных материалов. При этом часто используется гофра. Во избежание протекания отработанных газов и нарушения герметичности используют герметик для выхлопной системы, способный выдержать до 1090 градусов.
Неисправность глушителя очень просто установить. В этом случае даже не нужен визуальный осмотр. Глушитель, требующий ремонта слышно за версту. Громкий неприятный звук способен заставить обернуться даже самого выдержанного человека.
Глушитель, который появился на заре автомобилестроения, позволил внести покой в городские кварталы городов, которые зачастую нарушал рёв моторов первых транспортных средств. Громкий чихающий звук несовершенных моторов давил на барабанные перепонки и распугивал местную детвору.
Приближение автомобиля в конце 19 века было слышно за квартал. Использование глушителя позволило решить эту звуковую проблему. Машины стали ездить тише не нарушая сон и покой городских обитателей.
Глушитель автомобиля является составным элементом системы отведения выхлопных газов, образующихся при работе двигателя. Его главная задача заключается в принудительном подавлении шума, возникающего при отводе отработанных газов сгорающего топлива.
Первые глушители являли собой примитивную конструкцию относительно слабо, подавляющую шумы. В результате высоких температур выхлопных газов низкокачественный материал элемента приходил в негодность и начинал резонировать во время работы мотора.
Качественный современный глушитель способен эффективно подавлять шумы преобразую их в приятное «урчание» из выхлопной трубы. Материал, используемый для производства изделия отличается высоким уровнем устойчивости к перепадам температурного режима и коррозии.
Конструкция и устройство глушителя практически всех моделей автомобилей от различных производителей не отличаются между собой. Она проста и тем не менее эффективна.
Именно она принимает первая раскалённые отработанные газы из камеры сгорания мотора. Очень часто их температура может достигать 1000 градусов.
Именно поэтому приёмная труба изготавливается из тугоплавких материалов устойчивых к высоким температурам. Как правило, производители автомобилей используют сплав чугуна и стали
Его задача заключается в нейтрализации максимального количества вредных веществ в отработанных газах до менее опасных элементов. Работа катализатора направлена на минимизацию ущерба для окружающей среды, в которую поступают выхлопные газы
3. Передний глушитель
Он ещё называется резонатором, так как поглощает звуки, издаваемые проходящими через него выхлопными газами автомобиля. Кроме всего прочего, он минимизирует вибрацию, снижая скорость прохождения газов.
Именно передний глушитель снижает шумность транспортного средства, принимая на себя основной удар поступающих с высокой скоростью раскалённых газов от сгораемого топлива
Окончательно снижает шумность работы машины и отводит в окружающую среду выхлопные газы. Их температура снижается до минимального безопасного уровня.
Работа глушителя и всей системы отвода выхлопных газов сопряжена с высокими температурами. Всё это приводит с течением времени к повреждению поверхности глушителя.
Каждый без исключения водитель слышал как работает повреждённый глушитель. Шумность автомобиля в движении особенно на низких передачах существенно возрастает. Всё это создаёт определённый дискомфорт для водителя и прочих участников дорожного движения.
Слабым звеном любого глушителя, конечно же является сварочный шов. Он при интенсивном использовании машины начинает истончаться под воздействием высокой температуры.
В конечном итоге материал прогорает и начинать пропускать выхлопные газы. Посторонний звук, появляющийся при работе мотора является одним из первых признаков появления проблемы.
Зачастую активное использование машины в зимний период времени приводит к коррозийному поражению поверхности глушителя. Процессы образования очагов ржавчины ускоряются при использовании на дорогах солевой противогололёдной смеси и перепадов температуры.
Практически каждый автомобиль на своём веку «видел» смену и ремонт глушителя не менее одного раза за период эксплуатации.
Важность конструктивного элемента выхлопной системы не нужно преуменьшать. Именно глушитель способен нормализовать работу мотора и комфортную езду на машине.
Спасибо за внимание, удачи вам на дорогах. Читайте, комментируйте и задавайте вопросы. Подписывайтесь на свежие и интересные статьи сайта.
Система выхлопа в дизельных двигателях с турбонаддувом ATD и AXR
Перед системой выхлопа стоит задача отводить отработанные газы и при этом поддерживать количество вредных веществ в отработавших газах на минимальном уровне (режим работы каталитического конвертора). Кроме того, системой выхлопа снижаются до минимума шумы, возникающие при сгорании.
Конструкция системы выхлопа зависит от модели двигателя. Детали системы выхлопа свинчены между собой или соединены зажимными хомутами и могут заменяться по отдельности.
Теплозащитные экраны на пути прокладывания труб препятствуют сильному тепловому излучению на нижние детали кузова. После демонтажа все самоконтрящиеся гайки и прокладки должны всегда заменяться. Крепежные кольца и резиновые буферы тоже заменяются.
Срок службы системы выхлопной трубы
Выхлопная труба в вашем автомобиле рассчитана на 60 000 км пробега. Разумеется, срок ее службы зависит также от условий эксплуатации вашего автомобиля. Если вы преимущественно ездите на короткие расстояния, то внутри системы выхлопа выпадает значительно больше конденсата, сажи и агрессивных кислот, чем при поездках на дальние расстояния с хорошо прогретым двигателем.
- Выхлопную трубу с установленным каталитическим конвертором реже поражает коррозия, чем другие узлы, т.к. там газы сгорания вытекают еще с температурой от 800 до 1000°С.
- В выхлопной трубе и оконечном глушителе отработанные газы значительно снижают свою температуру; в оконечном глушителе у них температура всего 150–300°С. Поэтому в оконечном глушителе появляется больше всего водяного конденсата. Он смешивается с продуктами сгорания, образуя агрессивные кислоты, вызывает сквозную коррозию металла выхлопной трубы изнутри наружу.
- Передние части системы выхлопа при движении на большие расстояния могут страдать от температурных нагрузок, когда горячий металл при дожде постоянно подвергается воздействию холодного душа. Материал может треснуть или сломаться.
- Брызги воды или соленая вода способствуют коррозии снаружи. Удары камнями или о твердый грунт так же, как и колебания, возникающие при дефектных подвесках трубы или их отсутствии, тоже сокращают срок службы выхлопной трубы.
- Следует избегать неблагоприятных условий, которые могут привести к появлению высоких температур в каталитическом конверторе. Автомобиль нельзя припарковывать так, чтобы он оказывался вблизи легко воспламеняющихся материалов.
- Применение дополнительной антикоррозийной защиты или антикоррозийных средств для выпускного коллектора и выхлопных труб, каталитических конверторов и теплозащитных экранов не продлит жизнь системе выхлопа. Эти вещества могут воспламениться во время поездки.
Снижение токсичности выхлопных газов
Топливо в основном состоит из углерода и водорода. При сгорании углерод соединяется с атмосферным кислородом, образуя углекислый газ (CO2), водород, соединяясь с кислородом (O2), образует воду (h3O). Например, из 1 л дизельного топлива образуется около 0,9 л воды, которая за счет теплоты сгорания незаметно удаляется через систему выхлопа. Зимой после запуска холодного двигателя вы часто можете наблюдать белые клубы выхлопа. Это водяной конденсат.
Даже в дизельном двигателе, работающем в отличие от бензинового двигателя с большим количеством воздуха, возникают ядовитые вещества, хотя и в сравнительно меньшем количестве. Снижение токсичности выхлопных газов необходимо для соблюдения строгих стандартов на отработанные газы и для дизельных двигателей TDI.
Для того чтобы система выхлопа работала безупречно, нужно обязательно заливать в бак только неэтилированный бензин. Каталитический конвертор выходит из строя из-за свинца, содержащегося в этилированном бензине. Кроме того, никогда не нужно ездить до полного опустошения топливного бака. Нерегулярная подача топлива приводит к перебоям в зажигании, за счет чего несгоревшее топливо попадает в систему выхлопа. Это может привести к перегреванию и повреждению каталитического конвертора.
Турбонагнетатель обеспечивает чистое сгорание
При большом количестве воздуха в камере сгорания топливо сгорает «чисто». Такие составные части отработавших газов, как окись углерода и сажа, образуются в очень незначительных количествах. Турбонагнетатель обеспечивает подачу большего количества всасываемого воздуха.
За счет этого при относительно небольших количествах впрыскиваемого топлива при сгорании возникает избыток воздуха. Это приводит к пониженному количеству вредных веществ в выхлопе. Турбонагнетатель использует отработанные газы, несущиеся со сверхзвуковой скоростью через выпускной коллектор, в качестве энергии привода. Газы проходят через корпус турбины, где ускоряют ротор насоса более чем до 100 000 об/мин. Ротор посредством вала приводит в действие колесо компрессора. Оно всасывает свежий воздух в корпус компрессора и отжимает его в камеры сгорания. Турбокомпрессорный наддув снижает количество вредных веществ в отработавших газах и шум, кроме того, повышает выход мощности и степень эффективности.
Вторичный воздух для запуска холодного двигателя
За счет системы вторичного воздуха достигается ускоренное нагревание и благодаря этому ранний режим готовности каталитического конвертора после запуска холодного двигателя.
Принцип: за счет чрезмерного обогащения рабочей смеси на этапе запуска холодного двигателя в отработавших газах содержится повышенная доля несгоревших углеводородов. За счет вторичного вдувания воздуха в каталитическом конверторе улучшается последующее окисление и, таким образом, уменьшается эмиссия вредных веществ. Высвобождающаяся энергия сокращает время подготовки к работе каталитического конвертора, за счет этого улучшается качество отработавших газов на стадии прогревания двигателя.
Функционирование: блок управления двигателем управляет через реле вторичным насосом для наддува вторичного воздуха. Воздух поступает к универсальным клапанам. Параллельно настраивается клапан наддува вторичного воздуха, который пропускает пониженное давление к универсальным клапанам для наддува вторичного воздуха. Благодаря этому каждый универсальный клапан открывает путь вторичному воздуху к выпускным каналам в головке блока цилиндров.
От вакуумной коробки трубопровод идет через возвратный клапан (к впускному трубопроводу) к клапану наддува вторичного воздуха. Свежий воздух поступает от корпуса воздушного фильтра к насосу вторичного воздуха.
Сигнальная лампочка отработавших газов
Если блок управления двигателем распознает сбои в работе, то это показывается путем включения сигнальной лампочки отработавших газов. Сигнальная лампочка отработавших газов может включаться в мигающем или постоянном режиме. В любом случае вы должны обратиться в мастерскую для того, чтобы опросить запоминающее устройство неисправностей.
Если лампочка горит в прерывистом режиме, то налицо дефект, который при этом состоянии движения может вызвать повреждение каталитического конвертора. В этом случае можно ехать только при пониженной мощности. Если лампочка горит постоянно, то это означает, что имеется неисправность, ухудшающая состав отработавших газов. Нужно считать информацию в запоминающем устройстве неисправностей блока управления двигателем и автоматической коробкой передач.
В бензиновых и дизельных двигателях, наряду с турбонаддувом и системой рециркуляции выхлопных газов, чистоту отработавших газов обеспечивают каталитические конверторы. В бензиновых двигателях это регулируемые каталитические конверторы с лямбда-зондами, в дизельных двигателях нерегулируемые каталитические конверторы окисления. Этот каталитический конвертор преобразует окись углерода и углеводороды в углекислый газ и воду.
Регулируемый каталитический конвертор в разрезе:
Упомянутая система рециркуляции отработавших газов обеспечивает снижение окиси углерода. К этой системе относятся клапан рециркуляции отработавших газов, который при прогретом двигателе часть газов отводит назад в камеру сгорания. Это снижает температуру сгорания и, следовательно, долю вредных веществ в выхлопе.
Конструкция каталитического конвертора окисления: в корпусе из высококачественной стали 1 размещается ячеистое керамическое тело 2. Оно покрыто слоем оксида алюминия 3, за счет чего его поверхность увеличивается в 700 раз. На этот опорный слой методом напыления нанесен в качестве катализатора благородный металл платина 4.
Выброс твердых частиц является особенностью дизельных двигателей. Она значительно более высокого уровня, чем у бензиновых двигателей. Частицы большей частью состоят из углерода (сажи). Остаток составляют связанные с сажей соединения углеводорода, аэрозоли топлива и смазочных масел, а также сульфаты в зависимости от содержания серы в используемом топливе.
Частицы сажи представляют собой цепи частиц углерода с очень большой специфической поверхностью, к которой присоединены несгоревшие или сгоревшие частично углеводороды. В большинстве случае это альдегиды (с большим количеством молекул) с назойливым запахом. Вызванное ими загрязнение, снижение видимости и запах, безусловно, вредны для окружающей среды.
Кроме запахов, присоединившихся к саже, предполагается ее вредное воздействие на здоровье. По этому поводу нет документального подтверждения, но, тем не менее, при разработке современных дизельных двигателей, разумеется, первостепенное значение имеет устранение твердых частиц.
Рециркуляция отработавших газов
Возможностью снижения неизбежных высоких температур в камерах сгорания дизельного двигателя, несущих ответственность за высокую долю окиси углерода, является впуск отработавших газов. За счет рециркуляции отработавших газов может уменьшаться количество окиси углерода также и в бензиновых двигателях. Для этого из выхлопных газов двигателя системой, регулируемой клапанами, отделяется часть потока. У клапана рециркуляции в Polo конусовидная форма толкателя, которая позволяет получить различное поперечное сечение отверстия при разном подъеме клапана. При этом возможны также промежуточные величины. Количество дозируется и направляется обратно во впускной трубопровод в зависимости от нагрузки на двигатель.
Оценка потенциала дизельного двигателя: при повышенном качестве топливно-смазочных веществ и при применении самой современной технологии достигается уровень требований EN 4.
Разумеется, отработавшие газы не могут сжигаться еще раз, т.к. в них почти не содержится способных к сгоранию веществ. Но при этом уменьшается приток свежего воздуха для сгорания, и это влияет на снижение температуры и, следовательно, на снижение доли окиси углерода.
Управление клапана зависит от характеристик блоков управления двигателем. В бензиновом двигателе функция самодиагностики блока управления системой зажигания/впрыска Motronic J220 контролирует регулировку рециркуляции отработавших газов. В двигателях TDI настройка системы рециркуляции отработавших газов осуществляется блоком управления непосредственным впрыском дизельного двигателя J248 посредством клапана системы рециркуляции отработавших газов N18 непосредственно к клапану рециркуляции отработавших газов.
В каждом случае принцип работы заключается в том, чтобы отвести назад как можно больше отработавших газов, не нарушая работы двигателя. Чем лучше это удается сделать, тем сильнее понижается температура в камерах сгорания, что приводит к снижению эмиссии окиси углерода.
Из-за значительно отличающейся конструкции впускного и выпускного коллектора система рециркуляции отработавших газов в 4-цилиндровом двигателе TDI с буквенным обозначением AXR выглядит несколько по-другому.
Рециркуляция отработавших газов в 3-цилиндровом бензиновом двигателе AWY и AZQ
У многих из нас всегда есть страх перед выхлопной системой. Все мы знаем, что вся нагревается из-за горячих выхлопных газов, поступающих из двигателя, в результате чего немало людей получали от нее ожоги. Особенно об этом знают владельцы мотоциклов, в которых выхлопные трубы расположены в непосредственной близости к ногам. Но как сильно на самом деле нагревается выхлопная система? Все ли элементы системы нагреваются равномерно? Смотрите подробный ролик об этом на примере автомобиля S2000, который снят с помощью специального тепловизора.
Это . Автор этих роликов на этот раз снял видео о работе выхлопной системы автомобиля. Видео снято с самого запуска двигателя. Затем автор после хорошей прогазовки показал нам, как нагреваются все компоненты выхлопной системы.
Отличный ролик, который детально показывает нам систему отвода горячих газов из камеры сгорания двигателя.
Обратите внимание, на видео наложены данные различных компонентов выхлопной системы (верхний левый угол). Как видите например глушитель, вопреки страхам, на самом деле нагревается не очень сильно. Хотя отдельные компоненты выхлопной системы действительно очень горячие.
Правда стоит отметить, что видео снято, когда автомобиль стоит на месте на холостом ходу. А как будет выглядеть выхлопная система глазами тепловой камеры во время движения автомобиля? Это также интересно было бы посмотреть. Надеемся, что автор ролика ответит на этот вопрос в скором времени.
Для тех кто не видел другие ролики снятые с помощью тепловой комеры вот список.
Любой отказ любого двигателя любого транспортного средства вызывает массу острых ощущений, потому что он происходит (в большинстве случаев) в тот самый момент, когда Вы требуете от него максимальной отдачи: взлет, набор высоты, уход на второй круг… Можно подумать, что если в момент обгона (это уже про автомобили) двигатель чихнет с провалом мощности, то все будут в диком восторге…
Так что же лучше? Одеть розовые - «да то ж иномарка, чё ей будет…» или, прочитав «Руководство по эксплуатации» от «А» до «Я», быть готовым к внезапному отказу? Мое мнение, что второй вариант предпочтительнее, а лучший вариант - предотвратить отказ….. А что для этого надо? - Грамотная эксплуатация при своевременном обслуживании вместе с контролем и диагностикой.
Отказы кривошипного механизма и цилиндро-поршневой группы наиболее опасны из-за «внезапности» и тяжести последствий. Основная масса таких отказов связана с нарушениями процесса сгорания. Возникает необходимость контроля и понимания данного процесса.
Нормальное сгорание топливовоздушной смеси
Топливо-воздушная смесь сжимается во время хода поршня вверх и в определенный момент, называемый «моментом зажигания», воспламеняется электрической искрой. Существует также термин «опережение зажигания» - величина, измеряемая в градусах поворота коленвала (ПКВ) или в миллиметрах движения поршня и показывающая опережение момента зажигания времени достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).
Процесс сгорания начинается в конце такта сжатия, когда поршень, сжимая топливо-воздушную смесь, приближается к ВМТ. В момент зажигания (А) искровой разряд вызывает мгновенный (около 10-5с или одной сотой доли микросекунды) разогрев смеси до температуры более 1000°С в очень малом объеме между электродами свечи, приводящий к термическому разложению, ионизации молекул топлива и кислорода и воспламенению смеси. Возникает очаг горения, насыщенный продуктами сгорания, и поверхность раздела между ним и несгоревшей смесью (фронт пламени). Если объем очага достаточен для прогрева и воспламенения соприкасающихся с ним слоев смеси (это зависит, в основном, от мощности искрового разряда, температуры и давления смеси в конце такта сжатия), то процесс сгорания начинает распространяться по объему камеры сгорания от свечи в сторону еще не сгоревшей смеси со скоростью менее 1 м/с. Турбулентные потоки, возникающие при наполнении и сжатии смеси, искривляют и разрушают четкие границы фронта пламени: объемы горящих компонентов внедряются в негорящую смесь. Площадь поверхности фронта резко возрастает, а вместе с ней повышается и скорость распространения фронта - до 50-80 м/с.(точка (В) на индикаторной диаграмме).
Ускоряющееся движение фронта вызывает все более быстрое воспламенение и сгорание новых порций смеси. В результате температура и давление в камере сгорания резко увеличиваются. Точка С, соответствующая максимуму давления (5…6 МПа), примерно совпадает с моментом достижения фронтом пламени стенок цилиндра. Уменьшение количества смеси и теплоотвод от газов в стенки цилиндра приводят к падению скорости сгорания. Температура продуктов сгорания, достигнув максимума (более 2000°С) несколько позже, чем давление, начинает падать вместе с началом движения поршня вниз. Процесс сгорания, занявший З0 - 400 ПКВ, закончился. Начинается процесс расширения - такт рабочего хода.
Нормальный процесс сгорания характеризуется следующими параметрами:
Скорость распространения пламени - 50-80 м/с.
величина и момент максимального давления - 5-6 МПа, 12…150 после ВМТ
величина и момент максимальной температуры - 2100-2300°С, 25…300 после ВМТ.
На указанные параметры существенное влияние оказывают многие факторы:
1. Конструкция и размеры камеры сгорания;
2. Степень сжатия;
3. Количество остаточных газов;
4. Опережение зажигания;
5. Мощность искры;
6. Скорость вращения коленвала;
7. Температура стенок камеры сгорания;
8. Температура топливовоздушной смеси;
9. Давление топливовоздушной смеси;
10. Качество топливовоздушной смеси;
11. Свойства топлива;
12. Состояние двигателя.
Только часть из этих параметров эксплуатант может контролировать и еще меньшую часть обязан контролировать. При выполнении требований по установке, эксплуатации и обслуживания двигателя все параметры будут в норме, и производитель гарантирует нормальный процесс сгорания, т.е. нормальную работу двигателя.
Это в идеале, а в реальных условиях эксплуатации получить аномальный процесс сгорания не сложно, учитывая особенности национального воздухоплавания и бензиноварения.
Возникает необходимость контролировать сам процесс сгорания. Самый доступный способ - контроль температур: головки цилиндра (ТГЦ) и выхлопных газов (ТВГ).
ТГЦ - комплексный параметр. На величину ТГЦ оказывает влияние температура сгорания и эффективность система охлаждения. Инерционность параметра зависит от теплопроводности материала головки.
ТВГ - параметр, косвенно характеризующий процесс сгорания топлива. Измерение практически безинерционно. Существенным недостатком данного параметра является неоднозначность и сложность анализа. Для полноценного использования указателя ТВГ как оперативного и диагностического средства контроля необходимо, как минимум, знать нормальные значения ТВГ и влияние на них различных изменений в условиях эксплуатации и отклонений в процессе сгорания. На рис 2. Представлен типовой график зависимости ТВГ от частоты вращения коленвала.
II. Нарушения процесса сгорания
Наиболее распространенные причины нарушения процесса сгорания:
Неисправность топливной системы
Неисправность системы зажигания
Выстрелы (хлопки)
Калильное зажигание
Дизелинг
Детонационное сгорание
Бензин с низким октановым числом или фальсифицированный бензин
Неисправность топливной системы
Под данной неисправностью подразумевается любое нарушение или отказ, вызывающие обеднение или обогащение топливо-воздушной смеси.
Количество воздуха (или кислорода), необходимое и достаточное для полного окисления топлива (в СО2 и Н2О), называется теоретически необходимым количеством воздуха (или кислорода). В среднем для сгорания 1 кг топлива необходимо 14,8 кг воздуха. В действительности эта величина сильно зависит от состава бензина (способа получения) и может колебаться от 13,8 до 15,2.
Количество воздуха, при котором происходит сгорание топлива, может отличаться от теоретически необходимого. В этом случае сгорание происходит с избытком или недостатком воздуха. Для оценки соотношения между топливом и воздухом используется коэффициент избытка воздуха альфа — отношение количества располагаемого для сгорания воздуха к теоретически необходимому.
При альфа 1,0 (избыток воздуха) смесь называется бедной. Многоцилиндровый двигатель может устойчиво работать в диапазоне альфа от 0,5 до 1,15.
Влияние коэффициента избытка воздуха на процесс сгорания и тепловое состояние двигателя даны на рис. 3 и 4.
У карбюраторных авиационных двигателей коэффициент избытка воздуха заключен в пределах 0,70…1,10. Чаще всего двигатели работают на богатой смеси с недостатком воздуха. Объясняется это тем, что двигатель развивает наибольшую мощность при богатой смеси 0,85…0,90. На взлетном режиме смесь обогащается до 0,75…0,80 для снижения рабочих температур головок цилиндров и выпускных клапанов. С уменьшением нагрузки (дросселированием) тепловое состояние двигателя становится менее напряженным, что дает возможность перейти на более бедные смеси. Работа на бедной смеси (1,05…1,10) сопровождается падением мощности (на 4…6%) и увеличением экономичности (на 10…15%) по сравнению с работой на составе смеси, соответствующей максимальной мощности двигателя. У многоцилиндровых двигателей, обычно страдающих неравномерностью распределения топлива по цилиндрам, приходится устанавливать состав смеси по наиболее бедно работающим цилиндрам. В этом случае редко удается обеспечить устойчивую работу при значениях альфа > 1,05 (для всего двигателя). Работа на бедных смесях возможна только при дросселировании, при мощностях порядка 0,6…0,9 номинальной мощности. На режиме малого газа смесь необходимо обогатить до 0,65…0,70 для обеспечения устойчивой работы и улучшения приемистости. Для надежного запуска холодного двигателя требуется еще большее обогащение смеси до 0,45…0,55.
Оптимальный состав топливо-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя должен обеспечивать карбюратор. Шесть систем карбюратора:
Поплавковая камера,
пусковая система,
система холостого хода,
промежуточная система,
система частичной нагрузки,
система полной нагрузки
отвечают за приготовление топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя.
Учитывая характеристику карбюратора можно сделать следующие выводы:
1. Небольшое обогащение топливо-воздушной смеси сопровождается уменьшением температуры головки цилиндра и выхлопных газов.
2. Небольшое обеднение топливо-воздушной смеси сопровождается значительным ростом температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Наиболее опасно обеднение смеси на режимах 4500…5000 об/мин и 6000…6800 об/мин.
3. Сильное обеднение или обогащение смеси вызывает значительное падение температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Т.к. падает скорость сгорания, максимум давления достигается в более поздний момент, что вызывает жесткую работу двигателя.
4. Сильное обеднение смеси (уменьшение подачи топлива) вызывает снижение мощности, происходит самопроизвольное падение оборотов, как правило до 4500 об/мин (наименьший удельный расход топлива).
5. Сильное обеднение или обогащение смеси в одном из цилиндров сопровождается повышенными вибрациями, падением температур данного цилиндра, пропусками зажигания и полным отключением цилиндра.
Основные причины обогащения смеси:
загрязнения воздушного фильтра,
повышенное давление топлива,
«тяжелый» воздушный винт.
Основные причины обеднения смеси:
подсос воздуха в топливную систему или впускной патрубок,
нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
снижение производительности насоса,
засорение элементов топливной системы,
неправильная установка крейсерского режима (при движении РУД от высоких оборотов к низким).
«легкий» воздушный винт.