При слишком большом обогащении или обеднении горючая смесь теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором из-за значительного избытка воздуха и небольшого количества бензина. Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5; для бедной а = 1,35. Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях снижается его мощность и экономичность.

—

Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры, она смешивается там с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь. В зависимости от соотношения бензина и воздуха различают следующие горючие смеси.

Нормальная горючая смесь состоит из 1 кг бензина и 15 кг воздуха. Это количество воздуха теоретически необходимо для полного сгорания 1 кг топлива.

Обедненная горючая смесь содержит в своем составе на 1 кг бензина от 15 до 17 кг воздуха.

Бедная горючая смесь имеет в своем составе свыше 17 кг воздуха на 1 кг бензина.

Обогащенная горючая смесь содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина.

Богатая горючая смесь на 1 кг бензина содержит менее 13 кг воздуха.

Для нормальной работы двигателя на разных режимах необходимо иметь различный состав горючей смеси.

При пуске холодного двигателя горючая смесь, приготавливаемая в карбюраторе, должна быть богатой, так как к моменту воспламенения часть паров бензина сконденсируется, осаждаясь на холодных стенках впускного трубопровода и цилиндров, и состав рабочей смеси окажется наилучшим для воспламенения от искры, появляющейся между электродами свечи зажигания.

На. холостом ходу для устойчивой работы двигателя горючая смесь должна быть обогащенной. Объясняется это тем, что в цилиндры поступает мало горючей смеси, а также наличием в них значительного количества остаточных отработавших газов. Поэтому рабочая смесь будет гореть медленно; для ускорения сгорания необходимо приготовлять обогащенную горючую смесь.

При эксплуатации автомобиля двигатель работает на разных режимах — в зависимости от дорожных условий. Например, если двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3000 об/мин развивает в данных дорожных условиях 30 л. с., а максимальная мощность при такой частоте вращения 50 л. е., то нагрузка на двигатель будет составлять 60%. Нагрузка характеризуется величиной открытия дроссельных заслонок, чем больше открыты заслонки, тем больше нагрузка. При одном и том же положении дроссельных заслонок частота вращения коленчатого вала может уменьшаться (преодоление крутого подъема) или увеличиваться (движение под уклон).

При средней нагрузке, когда от двигателя не требуется полной мощности, горючая смесь должна быть обедненной, что обеспечивает экономичную работу двигателя. Некоторое снижение мощности при работе двигателя на этой смеси не имеет значения, поскольку нагрузка на двигатель не полная.

При полной нагрузке, когда двигатель должен развивать максимальный крутящий момент, горючая смесь должна быть обогащенной. Эта смесь обладает наибольшей скоростью сгорания (30— 35 м/с) и обеспечивает получение максимальной мощности. При этом из-за недостатка воздуха (по сравнению с теоретически необходимым) часть топлива, содержащегося в смеси, полностью не сгорает и, следовательно, не обеспечивается экономичная работа двигателя, т. е. расход топлива увеличивается.

—

Горючая смесь, поступающая в цилиндры, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь. При приготовлении горючей смеси необходимо соблюдать некоторую пропорцию между топливом и воздухом. Состав горючей смеси характеризуется определенным массовым (весовым) соотношением между топливом и воздухом.

Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше иди меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой а и представляющим собой отношение действительного количества воздуха Lg, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха L0:

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то а = = 1, и такая смесь называется нормальной.

Горючая смесь с коэффициентом а < 1 называется богатой, так как она содержит воздуха меньше теоретически необходимого количества.

Горючая смесь с коэффициентом а > 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества.

Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают такие смеси: богатая (а = 0,7 – 0,85), обогащенная (а — 0,85 ч- 0,95), обедненная (а = 1,05 е 1,1) и бедная (а = 1,1 ^ 1,2).

При слишком сильном обогащении или обеднении горючей смеси она теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором — из-за большого избытка воздуха и небольшого количества бензина (топлива). Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5 и для бедной а = = 1,35.

При некотором обогащении смеси, т. е. при уменьшении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, скорость сгорания смеси увеличивается. Наибольшая скорость сгорания смеси получается при а = = 0,85 – 0,88; при этом двигатель развивает наибольшую мощность.

При дальнейшем обогащении горючей смеси уменьшается скорость ее сгорания, снижается мощность двигателя и заметно увеличивается расход топлива, отнесенный к единице мощности (удельный расход).

При обеднении смеси, т. е. увеличении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, несколько уменьшается мощность двигателя, но возрастает экономичность. Дальнейшее обеднение смеси вызывает значительное падение мощности двигателя, уменьшение часового и увеличение удельного расходов топлива. Наиболее экономичной смесью при работе двигателя на средних нагрузках является горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 1,1 – 1,15.

Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях наблюдается уменьшение мощности и увеличение удельного расхода топлива.

Рис. 1. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя (положение дроссельной заслонки и число оборотов двигателя постоянны):
1 — изменение мощности N ; 2 — изменение удельного расхода топлива ge

Основными режимами при работе автомобильного двигателя являются: пуск двигателя; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; большие нагрузки; резкие переходы с малых нагрузок на большие.

При пуске двигателя нужна очень богатая смесь с а = 0,2 -h 0,6, так как число оборотов коленчатого вала мало, топливо плохо испаряется, а часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра. Вследствие этого нужно подавать увеличенное количество топлива.

Работа двигателя на холостом ходу и при малой нагрузке возможна при а = 0,7 – 0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.

Автомобильный двигатель большую часть времени работает на режиме средних нагрузок, т. е. с неполностью открытой дроссельной заслонкой, поэтому для этого режима наиболее целесообразно использование обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,10 – 1,15, обеспечивающей наилучшую экономичность работы двигателя (экономичная,смесь). При этом двигатель несколько снижает мощность. В случае необходимости повышения мощности двигателя в пределах средних нагрузок надо несколько увеличить открытие дроссельной заслонки.

Двигатель работаете большой нагрузкой при разгоне автомобиля, движении с максимальной скоростью и преодолении крутых подъемов или тяжелых участков дороги. В этом случае для обеспечения наибольшей мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 н- 0,9, имеющую наивысшую скорость сгорания. Увеличение мощности двигателя происходит за счет некоторого снижения экономичности его работы. Значительного перерасхода топлива быть не может, так как двигатель с большой нагрузкой работает редко.

При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее обеднение смеси.