Принцип работы инжекторного двигателя

Расскажем про основные принципы работы инжекторного двигателя авто и какая смесь считается стехиометрической.

Топливовоздушная смесь

Приготавливается вне камеры сгорания двигателя и поступает в цилиндры на такте впуска. Чтобы мотор работал оптимально, топливо необходимо подавать в цилиндр в определенной пропорции с воздухом. Наиболее полное сгорание происходит, если смесь состоит из 14,7 части воздуха и одной части паров бензина. Такое соотношение "воздух—топливо" называется стехиометрическим.

Степень отклонения реального состава топливовоздушной смеси от стехиометрического определяется коэффициентом избытка воздуха λ:
  • λ=1 - реальный расход воздуха соответствует теоретической потребности;
  • λ меньше 1 - воздуха недостаточно для стехиометрического сгорания, смесь обогащенная. В диапазоне λ=0,95—0,8 двигатель развивает максимальную мощность;
  • λ>1 - смесь обедненная. В диапазоне λ=1,05—1,2 достигается максимальная топливная экономичность;
  • λ>1,3 - смесь становится трудно воспламеняемой, двигатель начинает работать с перебоями.
Влияние коэффициента воздуха a на мощность Р и удельный расход воздуха: а) богатая смесь (недостаток воздуха), б) бедная смесь (избыток воздуха)

Идеального состава смеси, при котором все факторы имели бы оптимальные значения, не существует. Например, для обеспечения эффективной работы каталитического нейтрализатора необходимо точно поддерживать стехиометрический состав смеси, при этом двигатель будет работать не оптимально с точки зрения топливной экономичности.

С другой стороны, для сокращения времени прогрева нейтрализатора до рабочих температур двигатель должен поработать на обедненных смесях. Чтобы разобраться, какая топливовоздушная смесь и при каких условиях является оптимальной для мотора, рассмотрим основные рабочие режимы.

Режимы работы инжекторного двигателя

Холодный пуск

При холодном пуске всасываемая топливовоздушная смесь обедняется. Это происходит в результате недостаточного перемешивания воздуха с топливом, недостаточного испарения топлива и усиленного оседания топлива на стенках впускных труб. Для компенсации этого явления и облегчения пуска холодного двигателя требуется подача дополнительного количества топлива в момент пуска (a<1).

После пусковая фаза

После пуска при низких температурах на короткое время требуется обогащение смеси (a<1) путем подачи дополнительного количества топлива, пока не повысится температура в камере сгорания и не улучшится смесеобразование в цилиндре. Дополнительно за счет богатой смеси достигается больший крутящий момент, что способствует переходу к нужным оборотам холостого хода.

Прогрев двигателя

За пуском и послепусковой фазой следует прогрев. При пониженных температурах смесеобразование ухудшено (из-за слабого перемешивания воздуха с топливом), во впускной трубе образуется пленка топлива, которая испаряется только при достижении высоких температур. Поэтому при пониженных температурах топливовоздушную смесь необходимо обогащать (a<1).

У двигателей, оснащенных каталитическим нейтрализатором, в диапазоне температур от + 15 до +40°С топливовоздушная смесь обедняется (a>1). Это делается специально для быстрого прогрева нейтрализатора до рабочих температур.

Частичные нагрузки

Для двигателей, оснащенных катализатором, при частичных нагрузках необходимо точно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси (a=1). Для двигателей без нейтрализатора главным критерием оптимальности смеси является минимальный расход топлива (a=1,05—1,2).

Полная нагрузка

При полностью открытой дроссельной заслонке двигатель должен достигать наибольшего крутящего момента или максимальной мощности. Смесь должна быть обогащенной до a=0,8—0,9.

Ускорение

При быстром открытии дроссельной заслонки состав топливовоздушной смеси кратковременно обедняется вследствие ограниченной способности топлива к испарению при повышении давления во впускной трубе. Поэтому для предотвращения этого явления и достижения хороших разгонных характеристик автомобиля смесь необходимо обогащать (a<1).

Принудительный холостой ход

В этом режиме автомобиль замедляется, двигаясь по инерции. С целью экономии топлива в определенном диапазоне оборотов двигателя топливоподача может полностью прекращаться.

Высотная коррекция

С ростом высоты над уровнем моря плотность воздуха падает. Значит при движении в горах всасываемый в мотор воздух имеет меньшую массу, чем на равнине. Если это явление не учитывать в расчетах, то топливовоздушная смесь будет переобогащаться, что приведет к проблемам с пуском авто и повышенному расходу топлива.
Что ещё почитать