Бензин

Работа двигателя на холостом ходу и обледенение карбюратора

Трудности пуска горячего двигателя могут наблюдаться при повторном пуске двигателя, остановленного после длительной работы с большой нагрузкой. При остановке двигателя вентиляция подкапотного пространства прекращается, и за счет излучения тепла от двигателя карбюратор может нафеться до весьма высоких температур. При этом бензин будет испаряться в поплавковой камере и во всех каналах карбюратора. Далее в зависимости от конструкции карбюратора пары бензина собираются в нем и выдавливают жидкий бензин во впускную систему,или пары бензина попадают в смесительную камеру карбюратора и во впускную систему или непосредственно в атмосферу.
При вытеснении жидкого бензина во впускную систему двигателя (это явление называется «перколяцией») создается слишком богатая смесь и нормальная работа карбюратора становится невозможной. В случае испарения бензина в смесительную камеру или в атмосферу уровень топлива в поплавковой камере понижается и пуск двигателя может быть осуществлен только после подачи бензонасосом необходимого количества бензина.
Наиболее эффективным решением этой проблемы до недавнего времени считали отвод образующихся паров бензина в атмосферу. Однако в последние годы в связи с развернувшейся борьбой за оздоровление воздушных бассейнов городов способы решения такой проблемы пересматриваются, так как загрязнение атмосферы недопустимо.
С испарением бензина связана и неудовлетворительная работа горячего двигателя на холостом ходу, когда при небольшом расходе бензина и невысокой скорости его прокачки по топливной системе температура бензина возрастает. Это явление особенно опасно в условиях жаркой погоды после работы двигателя с полной нагрузкой (во время езды или при кратковременных остановках). В результате испарения части бензина в таких условиях может образоваться чрезмерно богатая рабочая смесь, что приведет к неровному холостому ходу и в крайних случаях — к остановке двигателя вследствие «затопления» карбюратора из-за «перколяции» бензина.
Трудности горячего пуска и работы двигателя на холостом ходу связаны с теми же качествами бензина, которые обусловливают их склонность к образованию паровых пробок. Опыт показал, что наиболее важной и определяющей проблемой, связанной с испарением бензина в топливной системе двигателя, является образование паровых пробок. Установлено, что бензин, обеспечивающий отсутствие паровых пробок, не вызывает затруднений с пуском горячего двигателя и в работе двигателя на холостом ходу.
Испарение бензина во впускной системе двигателя сопровождается понижением температуры топливно-воздушной смеси вследствие того, что тепло, необходимое для испарения бензина (теплота испарения), отнимается от воздуха, в котором происходит испарение, и от металлических деталей впускной системы. Отмечено, например, что при температуре окружающего воздуха 7,5°С температура дроссельной заслонки через две минуты после пуска двигателя снижается до -14°С. Исследованиями установлено, что снижение температуры во впускной системе двигателя зависит от испаряемости бензинов.
Вследствие понижения температуры топливно-воздушной смеси влага, находящаяся в воздухе, конденсируется на холодных деталях впускной системы, образуя корочки льда. Образование льда на жиклерах нарушает нормальное истечение бензина, обедняет горючую смесь и ведет к снижению числа оборотов коленчатого вала двигателя.
На некоторых двигателях может происходить обледенение диффузора. Это явление обычно наблюдается при установившейся работе двигателя на больших оборотах в холодную сырую погоду. Образование льда на стенках диффузора сужает его сечение и усиливает разряжение, а следовательно, увеличивает подачу бензина. Чрезмерное обогащение смеси ведет к падению мощности двигателя и повышению удельного расхода топлива. Степень обледенения карбюратора зависит от температуры и влажности воздуха, конструкции впускной системы, испаряемости бензина и скрытой теплоты испарения входящих в его состав компонентов.

Наиболее благоприятные условия для обледенения карбюратора создаются в холодный сырой день, во время дождя или тумана. Наибольшее количество перебоев в работе двигателя вследствие обледенения карбюратора наблюдается при 100%-ной относительной влажности и температуре окружающего воздуха около 4,5°С. При температуре свыше 10°С обледенение карбюратора уже невозможно, а при температуре ниже -2°С даже в насыщенном воздухе находится слишком мало влаги, чтобы вызвать обледенение карбюратора. Благоприятные условия для этого наиболее часто создаются в районах с ярко выраженным морским климатом.
При использовании легко испаряющихся топлив почти полное испарение их заканчивается в карбюраторе, поэтому он охлаждается больше и обледеняется чаще и в более широком интервале температур и относительной влажности воздуха. Исследования показали, что во всех случаях повышение температуры перегонки 10, 50 и 90% бензина уменьшает обледенение карбюратора. Наибольший эффект дает повышение температуры перегонки 10% бензина, наименьшее влияние оказывает температура испарения 90% бензина. Предотвращение обледенения карбюратора путем повышения температуры испарения 10% бензина не применяется, так как это ухудшает пусковые свойства бензина.
Склонность бензинов вызывать обледенение карбюратора иногда связывают с количеством легких фракций в бензине, выкипающих до 100°С. Результаты определения продолжительности работы двигателя до остановки из-за обледенения карбюратора в зависимости от содержания фракций, выкипающих до 100°С, в 17 образцах товарных бензинов.
Эффективным средством борьбы с обледенением карбюратора является подогрев смеси или воздуха во впускном трубопроводе двигателя. Подогрев смеси должен быть таким, чтобы при полном испарении топлива температура смеси не снижалась ниже 3°С, т.е. той температуры, при которой конденсирующаяся влага еще не замерзает во впускной системе двигателя при любой влажности воздуха. Подогрев впускного трубопровода снижает коэффициент наполнения камер сгорания и уменьшает мощность двигателя.
Для борьбы с обледенением карбюратора в последнее время стали использовать специальные антиобледенительные присадки к бензинам. Было установлено, что присадки уменьшают количество перебоев. В качестве антиобледенительных присадок применяются различные спирты и их производные.
Весьма перспективны в качестве антиобледенительных присадок поверхностно-активные вещества, препятствующие «прилипанию» льда к металлу. Такие соединения оказываются эффективными в значительно меньших концентрациях, чем спирты и их производные.
Следует отметить, что эффективность антиобледенительных присадок в разных двигателях неодинакова. Оптимальная концентрация присадок в бензине должна подбираться с учетом различий конструктивных особенностей двигателей, поэтому зарубежный опыт использования присадок подобного типа может быть перенесен на отечественные автомобильные двигатели только после соответствующих испытаний.

Т а б л и ц а

Влияние присадок на число случаев прекращения работы двигателя вследствие обледенения карбюратора

 

Топливо

Концентрация

Число остановок двигателей

 

присадки, вес.%

двух различных автомобилей

Бензин без присадки

 

8,5

7,0

Бензин с присадкой:

 

 

 

изопропиленовыи спирт

0,5

1,3

0,7

то же

1,0

0

0

поверхностно-активная

 

 

 

присадка МРА

0,005

2,5

1,7

то же

0,01

2,5

0,7