Tíhlá a bohatá směs – Známky a příčiny chyb (2020)

Spalovací motory ICE jsou hlavní jednotkou, na které pracuje většina moderních automobilů. Princip fungování tohoto motoru je starý více než 150 let! Veškeré elektronické, inteligentní plnění nových motorů vás stále nezachrání od typických problémů a nemocí spalovacích motorů.

Nejčastějším problémem je bohatá palivová směs. Pokud je směs příliš bohatá, může i vaše moderní auto se vstřikovacím motorem začít vypadat jako staré, třesoucí se auto z konce 19. století.

Jaké jsou příznaky bohaté směsi v motoru?

Nemusíte být zkušeným automechanikem, abyste rozpoznali známky bohaté směsi – nelze je přehlédnout a je těžké je ignorovat. Pokud motor vašeho auta běží na bohatou směs, můžete si všimnout řady zvláštních příznaků:

• Z tlumiče výfuku je slyšet praskání a výstřely, a to i při volnoběhu;
• Černý nebo šedý kouř vycházející z výfukového potrubí;
• Na přístrojové desce se rozsvítila oranžová ikona „Check Engine“;
• Počítačová diagnostika odhalila chybu P 0172;
• Dynamika selhává – auto je „něčím brzděno“, zároveň „klopýtá“;
• Spotřeba paliva se výrazně zvýšila;
• V nejhorším případě auto jednoduše odmítne nastartovat za studena;

Obsluhovat auto s takovými problémy je velmi obtížné, někdy až nemožné. Nezkušené majitele aut to může vyděsit: v hlavě se jim rýsují obrázky spokojených mechaniků na autoservisu a součty s nulami. Princip léčby onemocnění v raném stádiu tomuto případu dokonale vyhovuje. S tímto problémem nemá smysl začínat. Jak neignorovat výše uvedené příznaky.

Co je to bohatá směs?

Pokud si vezmete název „Spalovací motor“ a prozkoumáte jej, uvidíte, že název obsahuje jeho základní princip fungování: v jeho válcích dochází ke zážehu a spalování paliva. Spalovací proces není možný bez kyslíku. Proto, aby reakce probíhala normálně, motor vyžaduje konstantní průtok kyslíku (vzduchu). Nejzajímavější je, že ve vzduchu není dostatek kyslíku pro správné spalování (pouze 20 %). Pro normální průběh reakce spalování paliva ve válcích potřebuje motor 15x více vzduchu než paliva (benzín, nafta).

Fráze Rich Mixture není nic jiného než porušení tohoto poměru – do motoru je dodáváno více paliva, než je nutné. Úpravy se provádějí na běžném provozu spalovacího motoru: větší množství benzínu prostě nestihne spálit a je dodáváno s výfukovými plyny do výfukového systému. Auto nedostává dostatek výkonu, motor sytí. V některých případech může být paliva tolik, že benzín jednoduše zaplaví válce.

Důvody pro tvorbu bohaté nebo chudé směsi

Nejčastěji se bohatá směs nevytváří proto, že se dodává více paliva, než je nutné, ale proto, že se dodává méně vzduchu, než je nutné. Nejčastějším a nejčastějším důvodem je ucpaný vzduchový filtr. Bohužel mnoho motoristů zapomíná, že některé komponenty je potřeba pravidelně měnit, i když vypadají jako nové. Vzduchový filtr je jednou z těchto součástí, kterou je třeba měnit nejméně každých 30 tisíc kilometrů a u silných automobilů – ještě častěji.

Také přívod vzduchu může být „přerušen“ nefunkčním snímačem tlaku vzduchu – je třeba jej upravit. Spárován s ním je snímač tlaku paliva, který dokáže dodávat podhodnocená data i elektronické řídicí jednotce motoru. Na jejich základě začne blok pumpovat více paliva do válců a obohacuje směs. Jak jsme se dozvěděli výše, zhoršuje výkon a dynamiku, řídící jednotka to nemá ráda a dodává ještě více benzínu. Z toho plyne výrazně rostoucí spotřeba paliva.

Důvod bohaté palivové směsi se může skrývat i v samotné elektronické řídicí jednotce motoru. Mohou to být chyby v jeho programu, ale také nesprávné změny v něm provedené. Samouci a prostě nezkušení řemeslníci „ladí“ řídicí jednotku a záměrně zvyšují podíl paliva ve směsi. Tímto způsobem můžete dosáhnout malého nárůstu výkonu, ale je mnohem jednodušší narušit rovnováhu a dosáhnout opačného výsledku.

Palivové čerpadlo může také narušit poměr benzínu a vzduchu a napumpovat do systému mnohem více paliva, než je nutné. A nejobtížnějším důvodem k určení je porucha vstřikovačů ve válcích. Mohou se ucpat nebo zdeformovat a pak může rovnováha směsi vzduchu a paliva kolísat v libovolném směru.

Následky jízdy bohaté nebo chudé směsi

Jízdou s bohatou směsí nevzejde nic dobrého. Pokud se problém nevyřeší včas, může to mít následující důsledky:

• vyhoření a další poškození tlumiče a katalyzátoru, protože vyhozené palivo začne hořet ve výfukovém systému – odtud černý kouř, praskání a výstřely;
• Na stěnách výfukového systému motoru se tvoří olejový sediment, který jej ucpává a po delší době může být nutné systém kompletně vyčistit;
• procento škodlivých nečistot ve výfukových plynech se prudce zvyšuje, což poškozuje životní prostředí a snižuje životnost katalyzátoru;
• nepředvídatelné propady dynamiky (za horka) mohou být velmi nebezpečné jak pro vás, tak pro ostatní účastníky silničního provozu.

Takže při prvním náznaku obohacení palivové směsi je lepší okamžitě navštívit autoservis. Problém navíc velmi rychle a snadno určí čtečka paměti palubního počítače – zobrazí chybu P0172. V mnoha případech jsou také opravy levné a poměrně rychlé.

Podle statistik se problémy spojené s bohatou směsí často vyskytují u automobilů: Opel Astra, Vectra, Volkswagen Passat B3 (jednovstřik), Audi 80, A4 (vstřikovač), Nissan, Peugeot 308, Citroen, Volvo, Mazda, Ford Focus, BMW, Renault

Moderní systém řízení motoru zajišťuje, že v jeho válcích hoří ekologická směs vzduchu a paliva. Někteří motoristé ale změnou firmwaru, včetně těch ovlivňujících složení směsi, chtějí dosáhnout ještě většího výkonu nebo nižší spotřeby paliva.
Fyzikální zákony jsou stejné pro jakoukoli technologii. Ale to, co je našim očím u pístového motoru skryto, je u proudového motoru někdy vidět zvenčí. Je zvláště jasný u leteckých motorů s plynovou turbínou. Dobře vyladěný motor AL-31 má plamen přídavného spalování, který není nažloutlý jako u motorů mnoha jiných firem, ale průhledně modrý, což svědčí o vysoké čistotě spalování a nižší spotřebě paliva. Ale dosáhnout takového výsledku bez ohrožení stability motoru není zdaleka snadné.
Tak se spaluje palivo v motoru prvotřídního auta. Moderní automobilový motor, který obdržel podobnou „ideologii“, se stal mnohem moudřejším. Stroj zbaví člověka starostí, diagnostikuje se, hlásí „boláky“ a řekne vám, kdy se obrátit na odborníky.
V Rusku lidé nazývají jakoukoli hořlavou látku – benzín, petrolej, motorovou naftu, alkohol, plyn – palivo, ačkoli bez okysličovadla nemůže nic hořet. Nejčastěji se jedná o vzdušný kyslík. Co a jak hoří ve válcích rozšířených benzínových motorů?
Palivo rozstřikované vstřikovači se odpařuje v kanálcích před sacími ventily. Ve válcích hoří plynná pracovní směs paliva a vzduchu. ona“homogenní„(stejné složení v celém objemu) – takový elektronický řídicí systém motoru (ECM) se snadněji ovládá. Ale pokud někdo jiný provozuje auto s karburátorem, pak pro něj platí mnoho – rozdíl je pouze ve způsobech regulace provozních režimů.
Zejména pro spolehlivé zapálení je důležité, jak spolu souvisí hmotnosti vzduchu a paliva v pracovní směsi. Nazývá se směs 14,7 g vzduchu a 1 g benzínu stechiometrické. Vzduchu je přesně tolik, kolik je potřeba pro úplné spálení benzínu. Pro usnadnění se odchylky od tohoto ideálu posuzují tzv součinitel přebytku vzduchu λ. V našem příkladu. Pokud je λ větší než jedna, směs se nazývá chudá, méně – bohatý. Při λ = 1 je možná úplná oxidační reakce a nezůstanou žádné nevyužité složky. Ve výfukových plynech (před první lambda sondou ve výfukovém systému) jsou dva hlavní produkty spalování – oxid uhličitý CO2 (13,7 % obj.) a vodní pára H2O (13,1 %). Dusík ve vzduchu není hořlavý – tento balast zabírá 71,5 %. Pravda, ve skutečném motoru není vše tak hladké jako teoreticky. I při spalování stechiometrické směsi je ve výfukových plynech přítomen CO (do 0,7 %) a CH (do 0,2 %). A v podmínkách s vysokými teplotami se mohou objevit toxické oxidy dusíku NOx – asi 0,1%.
Třísložkový katalyzátor si s těmito dávkami jedů poradí téměř stoprocentně, to je jeho běžný provozní režim. První dva „zcela zoxiduje“ (spálí) a zredukuje oxidy NOx na neškodný dusík N₂.
Karburátor ani při nejkompetentnějším seřízení nemůže zaručit stechiometrii ani v hlavních provozních režimech, nemluvě o přechodových. Proto ty problémy životního prostředí. To je hlavní důvod, proč automobilový svět postupně zapomíná na karburátory (přes veškerou jejich jednoduchost a pro někoho přitažlivost).
Ale ztlumme trochu vzduchu. Při λ = 0,8. 0,9 vytváří směs pro režimy vysokého výkonu, protože rychlost jeho spalování je nejvyšší. Některé „náplně“ ve válci však nemají čas reagovat, podíly CO a CH, stejně jako spotřeba paliva, jsou o něco vyšší než u stechiometrie.
Ještě méně vzduchu? Příliš bohatá směs nehoří efektivně. Spotřeba paliva je vysoká, výkon je snížen a ve výfukových plynech je mnoho toxických produktů – CO, CH a C. Prvním z nich je oxid uhelnatý, „bezbarvý oxid uhelnatý bez zápachu“. Kvůli nedostatku kyslíku je „podoxidován“ na CO₂. Druhým jsou „uhlovodíky“, palivové výpary, které se nestihly vznítit a byly vyhozeny do komína. Třetí jsou uhlíkové částice, které se objevily při reakcích (černé saze), které také neměly dostatek vzduchu k vyhoření.
Saze narušují činnost zapalovacích svíček – uhlíkové „můstky“ přerušují tvorbu jisker – a v měniči se spálí příliš mnoho paliva, přehřívá se a při teplotách nad 1000 o C končí. Proto autodiagnostický systém, který zjistil, že v určitém válci je příliš mnoho vynechání zapalování, vypne vstřikovač – a signalizuje: „zkontrolujte motor!“
No a když je oxidačního činidla tak málo, že se směs nedá zapálit, říká se příliš obohacený. Husté benzínové výpary v nádrži proto neexplodují ani při vadném, vysoce jiskřícím elektrickém ukazateli hladiny paliva.
Začneme naklánět směs přidáním vzduchu na stechiometrickou úroveň. Směs s λ = 1,05. 1,1 poskytuje nejlepší účinnost, ale se znatelným nedostatkem energie. Tato směs hoří pomaleji a přebytečný vzduch je ekvivalentní zátěži, která přenáší část užitečného tepla do komína. Při velmi chudé směsi (hlavně u motorů s přímým vstřikováním paliva do válců) začnou emise NOx narůstat tak rychle, že si s nimi konvenční měnič neporadí. To značně komplikuje systém čištění výfukových plynů. Ale pro motory pracující primárně na stechiometrii (tedy konvenční vstřikovací motory) toto téma není relevantní. Nakonec se nazývá směs, ve které je tolik vzduchu, že se nevznítí příliš ochuzený. Pokud tedy motor „selže“ při prudkém otevření škrticí klapky, znamená to, že vstřikování paliva nestíhá proudit vzduch. Známým důvodem je ucpaný palivový filtr na vstupu palivového čerpadla!
Takže dnes je pro nejběžnější vstřikovací motory považována za optimální stechiometrická směs. Toto je jejich základní nastavení, předepsané v tzv. „továrním firmwaru“. Účinnost a výkon motoru jsou na přijatelné úrovni s minimálním poškozením životního prostředí. To, zda víte nebo nevíte, jak systém funguje, je vaše věc. Málokdo si představí strukturu moderního počítače, ale používá ji! Je důležité upozornit na problémy včas a služba je musí opravit.
Chcete-li snadno posílit své znalosti, můžete se obrátit na každodenní příklady, například plynový sporák nebo vesnický sporák. Pokud se za chodu motoru sníží přívod vzduchu uzavřením škrticí klapky, ECM současně sníží přívod paliva. A kuchyňský sporák začne uvolňovat oxid uhelnatý CO.
To, že se uvolnilo hodně oxidu uhelnatého, naznačují černé, ohořelé zápalky. Proč uhlí nehořelo? – Nebyl dostatek kyslíku. To znamená, že tam bylo hodně oxidu uhelnatého CO. Kdyby byl v peci plamen jako v kovářské kovárně – bílý, hučící – zůstal by v ní jen lehký (minerální, nehořlavý) popel.
U studeného sporáku je léčba jiná. Těkavé uhlovodíky se z povrchu studeného palivového dřeva odpařují slabě. A řetězová reakce spalování je stabilní a obecně možná pouze v případě, že teplota v ohništi rychle dosáhne 800 stupňů, proto je třeba začít podpalovat malým palivem, ale ve velkém množství, aby byla spalovací plocha co největší. Jsou to suché klestí, hobliny, štěpky, březová kůra a noviny. S motorem je toho hodně společného.
Připomeňme, že při úplném studeném startu se benzín mírně odpařuje – a je obtížné získat požadované složení směsi, aniž bychom se uchýlili k nějakým dodatečným opatřením. Regulátor proto nařídí vstřikovačům, aby zvýšily přísun benzínu natolik, aby se směs ve válcích mohla vznítit. A jak se motor zahřívá, spotřeba paliva v souladu s „firmwarem mozku“ klesá podle určitého zákona.
Kamna jsou ale příkladem „divokého“, neorganizovaného spalování. Mnohem objevnější je experimentovat s plynovým hořákem. Někdy nemůžete zapálit špatnou směs plynu a vzduchu: bavlnu – ale žádný oheň! Pokud se rozsvítí, bude hlučné, nestabilní a občas dokonce spadne z hořáku.
Fotografie ukazují pokusy s přenosným hořákem. Při minimálním průtoku vzduchu se bohatá směs ani nezapálí od piezo jiskry. Ze zápasu – neochotně. Plamen byl nažloutlý a pomalý – okamžitě kouřil naši ocelovou tyč. Pak přidali vzduch a dostali směs, která se dokonale zapálí od jiskry. Plamen je modrý, rovnoměrný, horký, nejsou tam žádné saze, tyč je rozžhavená. Tato úprava je nejlepší.
Jakýkoli motor, který spaluje palivo, se z nějakého důvodu nazývá tepelný motor – má stejný „sporák“, jen s lépe organizovanou prací. A úkol je celkově stejný: maximální účinnost s minimálním poškozením. Zbývá připomenout (viz graf): při stejném složení směsi nelze současně dosáhnout maximálního výkonu a minimální spotřeby paliva. Proto je stechiometrická směs považována za optimální pro nejběžnější vstřikovací motory. S ním je výkon dostatečný, účinnost přijatelná a poškození životního prostředí minimální.

Popisky k fotkám:
1. Takto hoří bohatá směs plynu a vzduchu. Plamen hořáku je nažloutlý a ve srovnání se správným nastavením „chladný“. Experimentální prut je zakouřen.
2. Spálíme směs plynu a vzduchu optimálního složení. Plamen je modrý, tyč je rozžhavená do červena. A za ním už plamen není modrý – osvětlují ho částečky vodního kamene atd., slézající z povrchu kovu.