Введение

В отдельные цилиндры карбюраторного двигателя может поступать горючая смесь различного качества, причем под качеством горючей смеси понимается количественное соотношение топлива и воздуха в смеси и качество топлива (фракционный состав и концентрация в нем присадок). Такое различие качества горючей смеси как по коэффициенту избытка воздуха, так и по качеству топлива, входящего в смесь, принято называть неравномерностью распределения смеси по цилиндрам двигателя.

В современных двигателях неравномерность распределения смеси по цилиндрам может быть большой. Так, иногда коэффициент избытка воздуха в смеси, поступающей в отдельные цилиндры, отличается от среднего по двигателю на ±20%, а концентрация антидетонатора тетраэтилсвинца (ТЭС) в топливе, поступающем в цилиндры, может в 1,5 раза или более отличаться от концентрации ТЭС в исходном топливе. Неравномерность распределения смеси по цилиндрам существенно влияет на работу двигателя, вызывая уменьшение мощности и ухудшение топливной экономичности, повышение требований двигателя к октановому числу топлива, сокращение срока службы деталей в отдельных цилиндрах (прогар поршней и клапанов, выход из строя свечей зажигания, износ стенок цилиндра и т. д.), ухудшение устойчивости работы двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках. Кроме того, неравномерность распределения смеси уменьшает реальную эффективность использования присадок, вводимых в топливо для улучшения процесса сгорания.

Различают два вида неравномерности распределения горючей смеси по цилиндрам - количественную и качественную.

Количественная неравномерность распределения смеси характеризует различие по цилиндрам соотношения топлива с воздухом и определяется по величинам коэффициента избытка воздуха в отдельных цилиндрах двигателя.

Качественная неравномерность распределения смеси характеризует различие качества топлива, поступающего в отдельные цилиндры, и определяется по содержанию отдельных фракций или присадок в топливе, входящем в смесь, которая поступает в отдельные цилиндры двигателя.

Рассматривая вопрос распределения смеси по цилиндрам, обычно используют понятия характер и степень неравномерности.

Под характером количественной неравномерности распределения смеси по цилиндрам понимают закономерность изменения величины коэффициента избытка воздуха по цилиндрам данного двигателя. Точно так же под характером качественной неравномерности распределения смеси понимают закономерность изменения по цилиндрам двигателя концентраций отдельных топливных фракций или присадок.

Степень неравномерности распределения смеси показывает величину отклонения коэффициента избытка воздуха, или концентраций отдельных топливных фракций и присадок в топливе по цилиндрам, от коэффициента избытка воздуха, общего по двигателю, или концентрации отдельных топливных фракций и присадок в топливе, поступающем в карбюратор.

Для удобства сопоставления результатов, полученных в различных условиях и на разных двигателях, степень неравномерности выражают обычно в процентах:

где D - степень количественной неравномерности распределения смеси;

i - порядковый номер цилиндра;

α_ц - коэффициент избытка воздуха в цилиндре;

α_дв - общий по двигателю коэффициент избытка воздуха;

δ - степень качественной неравномерности распределения смеси;

С_ц - концентрация топливной фракции или присадки в топливе, поступившем в цилиндр;

С_дв - концентрация данной топливной фракции или присадки в топливе, поступающем в карбюратор.

Для определения качества распределения смеси по цилиндрам часто пользуются понятиями средняя и максимальная степень неравномерности.

Средняя степень неравномерности

где n - число цилиндров двигателя.

Максимальная степень неравномерности

где +D_{ц max} и -D_mах - наибольшие положительная и отрицательная величины степени количественной неравномерности для отдельных цилиндров;

+δ_{ц mах} и -δ_{ц mах} - наибольшие положительная и отрицательная величины степени качественной неравномерности для отдельных цилиндров.

Проблема качественной неравномерности распределения смеси включает в себя два вопроса - распределение топливных фракций и распределение топливных присадок. Поэтому часто общее определение "качественная неравномерность распределения смеси" детализируется и используются понятия: неравномерность распределения по цилиндрам топливных фракций, неравномерность распределения по цилиндрам присадки (антидетонатора, выносителя и т. д.), характер и степень неравномерности распределения топливных фракций, характер и степень неравномерности распределения топливной присадки.

В настоящей книге, в целях некоторого сокращения и упрощения изложения материала, термин "неравномерность распределения смеси" часто используется для определения количественной неравномерности. Это допускается лишь в тех случаях, когда вид неравномерности однозначно определяется описываемыми явлениями и принятое упрощение не может привести к двоякому толкованию излагаемого материала¹.

¹(Принятая в настоящей книге терминология использовалась в ряде ранее опубликованных зарубежных и отечественных работ, посвященных этой проблеме. Однако, как показало проведенное в Московском автомобильно-дорожном институте обсуждение вопросов, связанных с распределением смеси, эта терминология, по-видимому, не является наилучшей. Так, например, количественная неравномерность распределения смеси может быть названа неравномерностью по составу смеси или по коэффициенту избытка воздуха, а качественная - неравномерностью по составу топлива.)

Большое влияние, которое оказывает неравномерность распределения смеси по цилиндрам на работу двигателя, заставляет при создании новых и совершенствовании существующих двигателей уделять этому вопросу значительное внимание.

Конструктивные меры для обеспечения идентичности качества смеси по цилиндрам должны предусматриваться уже при проектировании впускных систем. Окончательно выбирать геометрические формы и размеры отдельных элементов впускного тракта и их деталей следует на основании экспериментальной проверки и производственной доводки конструкции применительно к условиям каждого данного двигателя.