Сейчас в Интернет есть много информации о том, как можно эффективно модернизировать двигатель автомобиля, добиться уменьшения расхода топлива и увеличения мощности. В частности, предлагается перепрошить систему управления двигателем или попробовать специальную топливную смесь. Давайте посмотрим, что из этого может получиться.
Теория горения
В первую очередь посмотрим, что происходит в цилиндрах двигателя в момент зажигания. Для примера возьмем обычную газовую горелку. Если максимально ограничить приток воздуха в ней, пьезоэлемент скорее всего даже не сможет поджечь газ. Если же пламя загорится, то оно будет чрезвычайно неустойчивое, дергающееся, синее у самого сопла и бледно-желтое ближе к кончику языка. Кроме того, от пламени будет идти неприятный черный дымок, который бесспорно нежелателен.
Далее, немного ослабив ручку притока воздуха, мы получим качественную топливную смесь, которая будет мгновенно вспыхивать даже от небольшой искры. Пламя при этом спокойное, равномерно синее и очень горячее: стальной пруток диаметром 5 мм раскаляется докрасна буквально за секунды. Однако увеличивая приток воздуха все больше и больше, мы увидим, что пламя снова становится неустойчивым, готовым затухнуть в любой момент.
В цилиндрах автомобиля происходят примерно такие же процессы, и как мы видим, правильный состав топливной смеси, в них участвующей, очень важен. Для зажигания солярки или бензина также необходимо энное количество кислорода. Качество и эффективность этого процесса напрямую зависит от притока окислителя и правильного соотношения масс всех компонентов. Идеальной считается смесь, в которой соотношение воздуха и топливного компонента равно 14,7 к 1. Такая смесь называется стехиометрической. Её коэффициент избытка воздуха (λ) равен 1. Естественно не всегда получается придерживаться идеала. Так, количество кислорода может быть либо больше нормы (λ>1), либо меньше (λ<1). Соответственно смесь называют либо бедной, либо богатой.
В теории после сгорания всего топлива отработанная смесь должна содержать всего два компонента – воду H2O (13,1% от объема) и углекислый газ CO2 (13,7%). Остальное будет приходиться на азот, который не подвержен горению. Однако на практике все не так однозначно. Чаще всего при работе реального двигателя в смеси остаются недоокисленные соединения – до 0,2% углеводородов CH (до них пламя вообще не добралось) и 0,7% угарного газа CO (а ему не хватило кислорода). Также при высокотемпературных режимах в смеси может остаться и небольшое количество оксида азота NOX. Все эти неприятные остатки легко удаляются с помощью трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (специальное устройство в выхлопной системе). Две первых примеси просто-напросто дожигаются, а оксид азота преобразуется в безобидный азот N2.
Богатые и бедные смеси
Иногда, чтобы получить более высокую выходную мощность используют обогащенные до 0,8 λ топливные смеси. Их отличительной особенностью является максимальная скорость сгорания продукта. Однако вследствие этого часть компонентов просто не успевает отработать, повышается количество углеводородов и угарного газа, а экономичность двигателя понятно снижается. Т.е. на самом деле такой искусственный разгон мотора, в конечном счете, не приносит никаких дивидендов.
Бывают и более обогащенные смеси. Они обычно получаются при каких-либо неисправностях топливной системы. Например, когда форсунки протекают, и образуется банальная нехватка воздуха в смеси. При этом скорость сгорания приближена к максимуму, выделяется большое количество углеводородов и угарного газа и к тому же двигатель начинает коптить.
Черная копоть является обычным углеродом С, который из-за нехватки кислорода просто не успевает окислиться. Эта копоть может привести к поломке нейтрализатора, т.к. она закорачивает свечи, а это в свою очередь провоцирует попадание большого количества несгоревшего топлива в нейтрализатор. Он перегревается и выходит из строя. Чаще всего проблему удается решить еще на программном уровне. Система самодиагностики автомобиля быстро выявляет неисправность, блокирует сломанную форсунку и сигнализирует водителю о том, что двигатель нуждается в ремонте.
Теперь посмотрим, какое действие оказывает смесь, обедненная до 1,1 λ. Логично, что в таком случае происходит небольшая потеря мощности на выходе и повышение экономичности двигателя. Процесс горения чересчур медленный и поэтому достаточная часть теплоты уносится с лишним воздухом в выхлопную трубу. Отработанная смесь имеет в своем составе немного больше азота и кислорода. Кстати, при работе сильно обедненных смесей, значительно повышается количество выбросов оксидов азота. При этом стандартный нейтрализатор зачастую просто не способен с ними справится.
Существуют также и переобедненные смеси с максимальным содержанием кислорода. Такая проблема может появиться при сильном загрязнении фильтра бензонасоса. Топливо течет плохо и не поспевает за воздухом. При этом во время резкого открытия дросселя двигатель «проваливает».
Все вышесказанное отлично подтверждает, что при экономичном расходе топлива получить максимальную мощность просто невозможно, а значит нет никакого резона заниматься перепрошивкой топливной системы. Гораздо практичней и целесообразней использовать стехиометрические смеси, в которых пропорции окислителя и топлива соблюдены идеально.