LotrOnLine

Przy wykonywaniu zabieg? technicznych, związanych z naprawą i obsługą, szczególnie często można się spotkać z narzekaniami na przepały i spadek mocy silnika. W przypadku silników gaźnikowych wykrywanie usterek rozpoczyna się zawsze od całkowitej kontroli urządzenia zapłonowego i gaźnika. Sprawdzanie innych części konstrukcyjnych samochodu jest uzasadnione jedynie w?czas, gdy przekonamy się o prawidłowości funkcjonowania omawianych zespołów.

W silnikach gaźnikowych kontrola zapłonu praktycznie nie może być oddzielona od kontroli gaźnika z uwagi na fakt, iż objawy usterek obu zespoł? wzajemnie się ‘pokrywają. Na przykład, zerwany opornik przeciwzakł?eniowy może wywołać takie samo zjawisko, jak gaźnik wytwarzający ubogą mieszankę.

W nowoczesnych silnikach gaźnikowych w celu podwyższenia mocy i obniżenia zużycia paliwa stosuje się skomplikowane gaź-niki, składające się z wielu element? konstrukcyjnych. Samodzielny układ gaźnikowy ma za zadanie:

- wytwarzanie mieszanki w okresie biegu jałowego, – wytwarzanie bogatej mieszanki niezbędnej do rozruchu, – wytwarzanie mieszanki do pracy przy obciążeniu częściowym, – usuwanie zakł?eń w wytwarzaniu mieszanki, powstających przy nagłym otw.arciu przepustnicy, – wzbogacanie mieszanki, niezbędne do uzyskania mocy maksymalnej przy całkowitym otwarciu przepustnicy.

Jeśli wśr? części konstrukcyjnych, spełniających wyszczeg?nione i z wielu punkt? widzenia samodzielne zadania, przynajmniej jedna ma usterkę, w?czas do jej wykrycia konieczne jest przeprowadzenie co najmniej pięciu rżnych badań.

W celu dokonania całkowitej i niezbędnej regulacji urządzenia wytwarzającego mieszankę należy wymontować gaźnik z sil- nika i następnie na odpowiednim stanowisku, przy zastosowaniu odpowiednich pomiar? hydraulicznych, należy przeprowadzić kontrolę, względnie kalibrowanie części konstrukcyjnych pracujących przy podawaniu paliwa. Jest to praca wyjątkowo żmudna i wykonanie jej jest celowe jedynie w?czas, o ile już przedtem stwierdziliśmy taka właśnie konieczność.

Do tego rodzaju wstępnego określania usterek może być zastosowany analizator spalin, spotykany wśr? nowoczesnych urządzeń do kontroli zapłonu i silnika. Nie może być on stosowany do dokładnej analizy spalin, tym niemniej stanowi istotną pomoc przy szybkim wykrywaniu usterek gaźnikowych. Wyraża się ona między innymi r?nież tym, że w przypadku poszczeg?nych przyrząd? na ich podziałowkę nanosi się skład mieszanki, zamiast procentowej zawartości ocenianego składnika spalin. Biorąc pod uwagę, iż przyrządy te wykazują usterki gaźnikowe drogą pośrednią, zakres ich zastosowania może być określony przez ocenę zależności pomiędzy tworzeniem mieszanki a składem spalin.

Jak wiadomo silniki gaźnikowe pracują z niezbędnym nadmiarem powietrza, co w praktyce oznacza, że paliwo dostarczone przez gaźnik .musi wraz z zassanym powietrzem tworzyć mieszankę ben-zynowo-powietrzną do pewnego stopnia zmienną. Wymaganie to rzutuje na zadanie gaźnika względnie na regulację zastosowanych w nim części konstrukcyjnych. Jeśli nadmiar powietrza względnie związany z tym skład mieszanki zmienia się, to fakt ten oddziałuje na skład spalin, a w stopniu proporcjonalnym do tej zmiany zmienia sio. r?nież moc silnika i jednostkowe zużycie paliwa. W celu skonkretyzowania wymagań dotyczących działania gaźnika warto zagadnienie to przeanalizować dokładniej.

Tlen do procesu spalania w silniku gaźnikowym dostaje się do cylindra w okresie suwu ssania, a niezbędne do tego celu powietrze dostarcza do cylindra paliwo przeznaczone do spalenia. Ilość ekonomicznie spalanego paliwa, tak jak w każdym procesie spalania, zdeterminowana jest ciężarem wpływającego powietrza. Jeśli znamy budowę cząsteczkową węglowodoru użytego jako paliwo, w?czas ilość powietrza teoretycznie niezbędna do procesu spalania może być określona za pomocą r?nań reakcji. Proporcja składnik? mieszaniny, jaka może być określona teoretyczną ilością powietrza i związanym z nią ciężarem paliwa, nosi nazwę teoretycznego składu mieszanki. Teoretyczny skład mieszanki stwarza optymalne warunki spalania jedynie dla mieszanki jednorodnej.

W cylindrze silnika spalinowego nie można dokonać idealnego wymieszania i rozpylenia paliwa. Rozpylanie dokonywane jest za pośrednictwem tłoka kosztem pracy, niezbędnej do ekspansji. Ograniczenie pracy ssania, kt?a może być uzyskana bez istotnego zmniejszenia ilości doprowadzanego powietrza, nie stwarza możli-ści absolutnie doskonałego rozpylenia, a w pewnych fazach pracy nawet odparowanie paliwa napotyka r?nież trudności. Należy wiać zdawać sobie sprawę, z faktu, iż mieszanka paliwowo-powietrzna dostarczana do cylindra silnika gaźnikowego nie jest jednorodna i że nie jest rozpylona w stopniu doskonałym.

Za pomocą rozważań teoretycznych można wykazać, że w określonych granicach przestrzeni sprawność obiegu teoretycznego jest najbardziej korzystna w?czas, gdy spalanie przebiega z prędkością nieskończenie wielką, względnie przy stałej objętości. Jeśli pominiemy rząd reakcji wyrażający dokładność spalania, w?czas stwierdzenie to będzie miarodajne r?nież dla obieg? rzeczywistych. Należy tu jednak wziąć pod uwagę fakt, iż wzrost prędkości spalania w pewnym stopniu oddziałuje zwrotnie na rząd reakcji. W oparciu o poprzednie rozważania można stwierdzić, że najlepszą sprawność, a także największą moc możemy osiągnąć drogą doboru prędkości spalania.

Przy spalaniu jednorodnej mieszaniny paliwa i powietrza posuwanie się frontu płomienia i ilość paliwa spalanego w jednostce czasu określane są przez koncentrację paliwa w mieszance. Koncentracja paliwa wyrażona jest przez masę paliwa zassanego przy wymianie ładunku G; i masę powietrza znajdującego się w cylindrze G;, zaś skład mieszanki r może być przedstawiony jako iloraz tych dw?h wielkości Z punktu widzenia chemii spalania możemy rozrżnić trzy charakterystyczne składy mieszanki, a mianowicie składy odpowiadające dolnej i g?nej granicy zdolności zapłonu oraz skład teoretyczny (stechiometryczny), odpowiadający właściwym proporcjom chemicznym. Poza granicznymi wartościami zdolności zapłonu dolną ra = 0,0514 i g?ną jf = 0,125 zapłon elektryczny nie wywoła spalania, ponieważ mieszanka jest już tu pozbawiona możliwości zapłonu. Z punktu widzenia pracy silnika zakres koncentracji może więc zawierać się jedynie pomiędzy obiema podanymi wartościami. W praktyce bardziej znana jest wartość składu mieszanki wyrażona przez wskaźnik proporcjonalności, kt?y dla najbardziej ubogiej i jeszcze zapalnej mieszanki wynosi 1:19, zaś dla najbogatszej ok. 1:8. W praktyce technicznej skład mieszanki dostarczanej do silnika może być określony jeszcze jednym wskaźnikiem, a mianowicie nadmiarem powietrza a. Jest to wspłczynnik podający tę wielokrotność ilości powietrza teoretycznie niezbędnego do spalania, ktra dostaje się do cylindra. Jeśli zatem nadmiar powietrza jest mniejszy od l, to możemy m?ić o mieszance bogatej, jeśli zaś większy – o mieszance ubogiej.

W zakresie określonym przez dolną i g?ną wartość graniczną składu mieszanki charakterystyki silnika zmieniają się w tak wielkim stopniu, że przy regulacji gażnika nawet pomiędzy tymi wartościami należy jeszcze szukać najbardziej idealnych proporcji składnik? mieszanki. Wpływ zmiany składu mieszanki wywierany na silnik można najlepiej prześledzić na krzywej formowania się mieszanki, zdjętej przy stałych obrotach i stałym położeniu przepustnicy Charakterystyka wytwarzania mieszanki, kształtowanie się mocy i jednostkowego zużycia paliwa przy stałych obrotach, w przypadku rżnych nadmiar? powietrza kresu można stwierdzić, że jeśli koncentracja paliwa jest mała (nadmiar powietrza duży), to z jednej strony jednostkowe zużycie paliwa g w silniku jest niekorzystne, z drugiej strony moc silnika N jest mała. Jeśli ilość paliwa dostarczanego do silnika będziemy stopniowo zwiększać, a więc jeśli będziemy wzbogacać mieszankę, to jednostkowe zużycie paliwa początkowo będzie się stopniowo poprawiać, a następnie, po osiągnięciu pewnej wartości optymalnej będzie wykazywać tendencję wzrastającą. Eksploatacja silnika może wchodzić w rachubę jedynie w zakresie składu mieszanki pomiędzy. W tym zakresie, zależnie od stanu roboczego i warunk?, może być wybrany ten konkretny skład mieszanki, kt?y w danym przypadku jest najbardziej celowy. Mieszanki uboższe od &kładu odpowiadającego najlepszemu jednostkowemu zużyciu paliwa i bogatsze ^d składu odpowiadającego największej mocy, z punktu widzenia eksploatacji nie mogą być stosowane, ponieważ w obydwu tych zakresach poza niekorzystnym zużyciem paliwa r?nież moc silnika jest mniejsza.

Omawiana charakterystyka tworzenia mieszanki przedstawia składy charakterystyczne wyłącznie dla jednego stanu roboczego silnika przy n = const. W przypadku innych obrot? i ‘położeń przepustnicy oddziaływania związane z wymianą ładunku i tworzeniem mieszanki zmieniają w spos? istotny stany panujące w cylindrze silnika. Z tego względu poszczeg?nym stanom roboczym odpowiadają rżne składy mieszanki. Fakt ten dowodzi, że silnik gaźnikowy, choć w ograniczonym stopniu, wymaga jednak zmiennego składu mieszanki.

Zmiana wymagań w zakresie mieszanki przedstawiona jest w spos? przejrzysty na wykresie kształtowania mieszanki silnika Wołga M-21 (rys, 17). Wykres ten podaje najkorzystniejsze składy mieszanki kład mieszanki odpowiadający najbardziej korzystnemu jednostkowemu zużyciu paliwa silnika Wołga ki odpowiadające rżnym obrotom i ustawieniom przepustnicy. Zmienny charakter wyjnagań w odniesieniu do składu mieszanki, przedstawiony płaszczyzną, wskazuje na to, że oddziaływania związane z wymianą ładunku i wytwarzaniem mieszanki w istotny spos? modyfikują potrzeby silnika w zakresie mieszanki. Najbogatsza mieszanka, w przypadku małych obciążeń, jest potrzebna na biegu jało- wym i stosownie do tego koncentracja paliwa w mieszance przedstawiona na wykresie wzrasta w kierunku niższych obrot? i mniejszych otwarć przepustnicy.

Zmienne wymagania silnika w zakresie składu mieszanki nie mogą być spełnione nawet przy zastosowaniu najbardziej doskonałego gaźnika. Charakter podawania i rozbieżności między wymaganiami uzależnione są w pierwszym rzędzie od nowoczesności części konstrukcyjnych związanych z wytwarzaniem mieszanki.

Celem regulacji i kontroli gażnika, wykonywanych rżnymi metodami, jest jak najbardziej doskonałe zaspokojenie wymagań w zakresie mieszanki rzeczywistej. Efektywność tej pracy uzależniona jest od tego, w jakim stopniu przyjęte charakterystyki uda się przybliżyć do wymagań silnika. Og?ne wymagania stawiane gaźnikom wynikają z dążeń w kierunku uzyskania najbardziej korzystnej i ekonomicznej pracy silnika. Dążąc do uzyskania największej mocy i najkorzystniejszego zużycia jednostkowego paliwa należy oczywiście brać pod uwagę specyfikę tworzenia mieszanki. Ze wzglądu na zjawiska związane z procesem spalania i tworzeniem mieszanki żądamy od nowoczesnego gażnika, aby:

- przy pracy bez obciążenia dostarczał taką – stosunkowo bogatą – mieszankę, kt?a bez zbędnego zużycia paliwa zapewniałaby r?nomierny bieg jałowy, – przy obciążeniu częściowym zawsze wytwarzał skład mieszanki odpowiadający najkorzystniejszemu zużyciu jednostkowemu paliwa, wymaganemu przez silnik, – przy całkowitym otwarciu przepustnicy lub przy pełnym, obciążeniu umożliwiał uzyskanie maksymalnej mocy przez odpowiednie wzbogacenie mieszanki, – przy nagłym naciśnięciu pedału przyspieszania, przez kr?kotrwałe wzbogacenie mieszanki, usuwał przejściowe zakł?enia towarzyszące tworzeniu się mieszanki, – ułatwiał rozruch silnika za pomocą urządzenia rozruchowego sterowanego ręcznie lub działającego automatycznie. Możliwość kontroli gażnika, wykonywanej za pomocą analizy spalin, polega na obserwowaniu spalin, kt?e żywo reagują na zmianę składu mieszanki. Oddziaływanie to może być obserwowane za pośrednictwem zawartości CO w spalinach, a częściowo r?nież procentowej ilości Zawartości mogą być oceniane metodami stosunkowo prostymi. Spośr? pomiar? stosowanych w praktyce należy wyodrębnić te, kt?e oparte są na zasadzie oceny przewodnictwa cieplnego, wt?nego utleniania produkt? spa-iania oraz absorbcji podczerwieni spalin.