Понимание того, что происходит внутри камеры сгорания и что выходит из выпускного клапана, имеет решающее значение для решения проблемы выбросов или управляемости проблемы. А диагностировать пропуски зажигания и проблемы с выбросами на современных двигателях становится все труднее. Вы должны понимать, что произошло и что произойдет в тот момент, когда свеча зажигания воспламенит топливо. Вы также должны знать, о чем думали инженеры, когда пытались создать идеальное сгорание.
Двигатель внутреннего сгорания никогда не будет идеальным, но мы очень близки к этому. За последние 25 лет двигатели продвинулись вперед не только с точки зрения выбросов, но и мощности. Двигатели, произведенные менее десяти лет назад, были бы разрушены из-за более обедненного сгорания, которое мы наблюдаем сегодня. Это стало возможным благодаря перемещению порта топливной форсунки в цилиндр и усовершенствованию процесса сгорания.
Некоторые безнаддувные двигатели 2016 года будут иметь степень сжатия 12:1. В 1964 году у Chrysler 426 HEMI степень сжатия была всего 10,25:1. Производитель двигателей 1960-х годов мог построить HEMI с двигателем со степенью сжатия 12:1, но для этого требовался «гоночный газ», и всегда существовала вероятность того, что неисправность карбюратора, клапанного механизма или системы зажигания может вывести двигатель из строя в мгновение ока. если он работал слишком обедненным и имел проблему детонации. В современном двигателе соотношение 12:1 может быть достигнуто с помощью газового насоса и литых поршней при очень низком уровне выбросов и гарантии на выбросы в 80 000 миль.
Что изменилось? Инженеры знают больше о том, что происходит внутри камеры сгорания, чем когда-либо прежде, благодаря высокоскоростным камерам и компьютерным моделям. Кроме того, вычислительная скорость микропроцессоров намного выше, чем 15 лет назад. Модуль может быстрее вносить изменения в искру и подачу топлива, обрабатывая больше входных данных датчиков, чем когда-либо прежде. Это обеспечило почти идеальное сгорание.
Идеальный автомобиль внутреннего сгорания мог бы подавать точное количество топлива и воздуха в камеру сгорания. Ядро искры достигало своего пика, когда смесь была должным образом перемешана и поршень находился в правильном положении. Фронт пламени будет распространяться равномерно, и ему не придется бороться с турбулентностью.
Если бы произошло идеальное сгорание, вы бы не получили ничего, кроме воды и углекислого газа в качестве побочного продукта. Не было бы ни несгоревшего топлива, ни кислорода. Это также произойдет при правильной температуре, поэтому оксиды («гиперактивный» кислород, активируемый более высокими температурами) не будут соединяться с азотом и углеродом с образованием оксидов азота (NOx) и монооксида углерода (CO). Этому идеальному автомобилю не потребуется никакого устройства для контроля выбросов.
Поскольку мы еще не там, у нас есть системы рециркуляции отработавших газов (EGR), впрыск вторичного воздуха и каталитические нейтрализаторы.
Теоретически свечи зажигания не менялись 100 лет. На практике они являются одним из наиболее совершенных компонентов двигателя. В современных двигателях область, где создается искра, представляет собой гораздо меньшую и более тонкую часть электрода, в то время как зазоры между свечами почти такие же.
Но самым большим изменением является размещение и диаметр современной свечи зажигания, поскольку двигатели стали меньше в размерах, но их сложность вдвое больше, чем 25 лет назад.
Все жалуются на свечи зажигания в Ford 5.4 Triton V8, потому что их трудно снять, но мало кто задается вопросом, зачем их туда поставили. Свечи зажигания на Triton длинные и узкие, поэтому электроды идеально расположены рядом с выпускными и впускными клапанами и не мешают распределительным валам, клапанам и впускным каналам. Форд использовал штекер диаметром 12 мм с наперстком и лентой электрода. Расположение было определено с помощью компьютерного моделирования, чтобы обеспечить равномерное распространение фронта пламени по камере сгорания и сжигание всего топлива. Это означает, что каталитическому нейтрализатору не нужно иметь дело с несгоревшими углеводородами.
Системы рециркуляции отработавших газов подают небольшое количество инертного газа в камеру сгорания для контроля температуры. Поскольку выхлопные газы обычно не сгорают, это снижает температуру сгорания и снижает выбросы NOx из двигателя.
Когда в камере сгорания происходит нагревание до температуры около 1300° C или 2500° F, кислород и азот начинают соединяться друг с другом и образуют NOx и CO.
При подаче выхлопных газов в камеру сгорания воздушно-топливная смесь разбавляется инертными выхлопными газами. Это замедляет процесс сгорания и снижает температуру сгорания до уровня, при котором NOx не образуется.
Новые автомобили с регулируемыми фазами газораспределения как на выпускном, так и на впускном распределительных валах могут регулировать синхронизацию таким образом, чтобы небольшое количество выхлопных газов всасывалось обратно в камеру во время такта впуска через выпускные клапаны. Это делается за счет включения фаз газораспределения и подъема распределительного вала. За прошедшие годы автомобили смогли опережать и задерживать распределительные валы быстрее, а приводы имели большую степень вращения.
Проблема с идеальным сгоранием заключается в том, что оно должно происходить в широком диапазоне температур двигателя и воздуха. Современный двигатель по-прежнему испытывает трудности с запуском и контролем выбросов при холодном запуске.
Системы впрыска вторичного воздуха закачивают наружный воздух в поток выхлопных газов, чтобы можно было сжечь несгоревшее топливо. Ранние системы имели воздушный насос с ременным приводом. Более новые аспирационные системы используют вакуум, создаваемый импульсом выхлопа, для втягивания воздуха в трубу. В новейших системах для нагнетания воздуха используется электродвигатель. Эти системы имеют решающее значение для срока службы каталитического нейтрализатора.
В идеальных условиях трехкомпонентный катализатор может уменьшить примерно от 50% до 95% выбросов NOx и 99,9% несгоревшего топлива. Это последняя остановка для загрязняющих веществ, и если датчики системы выбросов выше по потоку скомпрометированы, они могут компенсировать только определенную часть до выбросов выхлопной трубы увеличиться.
Чтобы правильно диагностировать автомобиль с высоким уровнем выбросов, вы должны иногда думать как инженер. Современные двигатели могут работать на грани между детонацией и максимальной топливной экономичностью, потому что они способны чувствовать, контролировать и адаптироваться.
Чувствительная часть означает, что на транспортном средстве больше датчиков, таких как датчики кислорода выше и ниже по потоку. Эти датчики более чувствительны и могут показывать гораздо большее разрешение. Кроме того, модули, обрабатывающие информацию, могут быстро использовать информацию для составления схемы корректировок топлива, кривых зажигания и фаз газораспределения.
Управление процессом сгорания стало проще благодаря регулируемым фазам газораспределения, электронному зажиганию и непосредственному впрыску. Эти технологии обеспечивают правильную топливно-воздушную смесь в камере сгорания и ее воспламенение в оптимальное время для достижения наиболее эффективного и мощного процесса сгорания.
Современные двигатели также могут лучше адаптироваться к таким условиям, как изменение качества топлива, температуры окружающей среды и требований водителя, обнаруживая и контролируя процесс сгорания почти в режиме реального времени.
Ремонт Mercedes:проблемы с пропусками зажигания
Проблемы с расходом масла
Диагностика масляного насоса с большим пробегом
Что такое камера сгорания? - Функции и типы
Диагностика и понимание 5 наиболее распространенных проблем с рулевым управлением