5.1.3. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя
Состав горючей смеси, оцениваемый коэффициентом избытка воздуха α, оказывает большое влияние на мощность и экономичность двигателя.
При полностью открытом дросселе максимальная мощность двигателя достигается при коэффициенте избытка воздуха α = 0.8–0.9, а минимальный расход топлива (наибольшая экономичность) при коэффициенте α = 1.05–1.15.
Но по мере прикрытия дросселя (изменение нагрузки) изменяется и состав горючей смеси, соответствующий максимальной мощности и наибольшей экономичности. На рис. 5.6 показана связь между мощностью и экономичностью двигателя и составом горючей смеси при различных положениях дроссельной заслонки. Кривые а и а' характеризуют изменение мощности и экономичности при полностью открытом дросселе, кривые б и б' и в и в' – при прикрытых положениях дросселя. Каждая из кривых соответствует постоянному числу оборотов и нагрузке двигателя.
Рис. 5.6. Изменение мощности и экономичности двигателя
Кривые показывают, что при уменьшении нагрузки по мере прикрытия дроссельной заслонки значения максимальной мощности и минимального расхода топлива смещаются влево, коэффициент избытка воздуха понижается, смесь обогащается. Это объясняется тем, что дросселирование двигателя понижает скорость воздушного потока в карбюраторе. При этом ухудшение качества распыливания топлива и процесса сгорания смеси приводит к необходимости обогащения смеси. Выделив на кривых точки, соответствующие максимальной мощности и минимальным удельным расходам топлива, и соединив эти точки пунктиром, получим кривые А и Б. Кривая А характеризует изменение коэффициента избытка воздуха в зависимости от нагрузки при максимальной мощности. Кривая Б характеризует изменение коэффициента избытка воздуха в зависимости от нагрузки при наибольшей экономичности.
Кривые показывают, что при частичных нагрузках (прикрытая дроссельная заслонка) максимальная мощность, развиваемая двигателем, достигается на обогащенных смесях, при коэффициенте избытка воздуха от 0.9 до 0.6, а наибольшая экономичность достигается при α = 0.9–1.15.
5.1.4. Характеристика желаемого карбюратора
Для карбюраторных двигателей при различной нагрузке (различные положения дросселя) установлена связь между мощностью и экономичностью двигателя и коэффициентом избытка воздуха (рис. 5.6).
Если график, изображенный на рис. 5.6, повернуть на 90° против часовой стрелки и оставить на нем только кривые А и Б, то на новом графике (рис. 5.7) кривая А будет показывать, как должен изменяться состав горючей смеси в зависимости от изменения нагрузки двигателя при реализации максимальной мощности, а кривая Б – как должен изменяться состав горючей смеси в зависимости от изменения нагрузки двигателя при наибольшей экономичности.
Основные требования, которым должен отвечать карбюратор при работе с различными нагрузками и постоянным числом оборотов, следующие:
На холостом ходу и малых нагрузках двигателя дроссель прикрыт. Скорость воздушного потока незначительна. Температурный режим двигателя понижен. Условия для распыливания и испарения топлива неблагоприятны. Для устойчивой и бесперебойной работы двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь (α = 0.7–0.8).
При увеличении нагрузки дроссель постепенно открывается. Скорость воздушного потока возрастает. Температурный режим двигателя повышается. Условия для распыливания и испарения топлива улучшаются. Для экономичной работы карбюратор должен приготовлять горючую смесь, постепенно обедняющуюся по мере открытия дросселя. Коэффициент избытка воздуха должен при этом увеличиваться до α = 1.05–1.15. Автомобильный карбюраторный двигатель преобладающее время работает на режимах неполных нагрузок. Поэтому приготовление экономичной горючей смеси является необходимым для понижения расхода топлива.
При полностью открытом дросселе для обеспечения максимальной мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь. Коэффициент избытка воздуха должен при этом понижаться до ? = 0.8–0.9.
На рис. 5.7 кривая В отвечает перечисленным требованиям и представляет собой характеристику желаемого карбюратора при работе двигателя на различных нагрузках.
Рис. 5.7. Характеристика желаемого карбюратора
Перечисленные требования к карбюратору не исчерпывают всех условий, необходимых для работы двигателя на различных эксплуатационных режимах. Рассмотрим эти дополнительные условия:
При пуске двигателя дроссель практически закрыт. Скорость воздуха незначительна. Температурный режим двигателя понижен. Условия смесеобразования неблагоприятны. Карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь, характеризуемую коэффициентом α = 0.5–0.6.
В случае резкого изменения нагрузки вследствие большей инерции топлива его расход возрастает медленнее, чем расход воздуха. Это вызывает временное обеднение смеси, перебои в работе двигателя и затрудняет процесс разгона машины. Для того чтобы резкое открытие дросселя не сопровождалось обеднением смеси, карбюратор должен обладать способностью кратковременно обогащать смесь до такого состава, при котором достижимо нормальное нарастание оборотов.