Oro pertekliaus koeficientas yra bematis skaičius, išreiškiantis santykį tarp tikrojo oro kiekio mišinyje ir teorinio oro kiekio (stechiometrinio kiekio), atitinkančio naudojamą kurą. Oro pertekliaus koeficientas, angliškai vadinamas Air-Fuel Ratio, žymimas graikiška raide λ (lambda).

Taip apibrėžtas koeficientas daugiausia naudojamas vidaus degimo variklių srityje, nes tai būtinas parametras ruošiant mišinį. Taigi oro pertekliaus koeficientas puikiai išreiškia mišinio sodrumo lygį. Kiekvienam kurui reikia skirtingo oro kiekio, kad jis puikiai degtų.

Turinys

• Pagal oro pertekliaus koeficiento vertę degimo mišinys gali būti suskirstytas į
• Mišinio sudėties įtaka variklio parametrams
• Stechiometrinio mišinio deginimas
• Turtingas mišinio degimas
• Lieso mišinio degimas
• Mišinio sudėties poveikis variklio komponentams
• Oro pertekliaus koeficientas λ: ką reiškia konkrečios vertės?

Pavyzdžiui, 1 kg įprasto automobilių benzino, priklausomai nuo jo sudėties, pilnam sudegimui reikia maždaug 14,7 kg oro. Dyzelinui 1 kg degalų reikia nuo 15 iki 15,5 kg oro. Taigi, jei bus išlaikytas tobulas degalų ir oro santykis mišinyje, oro pertekliaus koeficiento reikšmė sieks 1 (λ = 1). Tokiu atveju kalbame apie stechiometrinį mišinį.

Pagal oro pertekliaus koeficiento vertę degimo mišinys gali būti suskirstytas į:

• Jei mišinyje yra tiksliai stechiometrinis oro kiekis λ = 1, jis vadinamas stechiometriniu (sudėtyje yra teisingas oro santykis tobulam kurui sudeginti)
• Jei mišinyje yra daugiau oro λ > 1, jis vadinamas liesu ( yra mažiau kuro, nei galima sudeginti)
• Jei mišinyje yra mažiau oro λ < 1, jis vadinamas sodriu (kuro yra daugiau nei galima sudeginti)

Tačiau esant skirtingiems variklio darbo režimams, keičiasi variklio darbo sąlygos, taigi ir reikalavimai tiekiamų degalų kiekiui.

Tipiški variklio darbo režimai, kuriuose reikia reguliuoti mišinio sudėtį, yra, pavyzdžiui:

• šaltas užvedimas
• šaltas variklis
• variklio įšilimas
• greitėjimas
• lėtėjimas
• tuščiąja eiga
• oro kondicionierius įjungtas
• visa apkrova
• aukštis virš jūros lygio

Mišinio sudėties įtaka variklio parametrams:

Atsižvelgiant į oro pertekliaus koeficientą, esant toms pačioms variklio sąlygoms, turi įtakos:

• degalų sąnaudos
• variklio veikimas
• išmetamųjų teršalų kiekis
• variklio veikimo tolygumas
• variklio šiluminė apkrova

Visi šie parametrai priklauso nuo mišinio sudėties. Tačiau tikrasis mišinio maišymo santykis gerokai skiriasi nuo teorinio. Jį lemia variklio temperatūra, greitis ir apkrova.

Mišinio santykis, kai našumas, emisijos ir sąnaudos pasiekia geriausias vertes, yra unikalus ne tik kiekvienam varikliui, bet ir kiekvienam variklio darbo režimui.

Stechiometrinio mišinio deginimas:

Teoriškai išmetamųjų teršalų neturėtų atsirasti deginant stechiometrinį mišinį. Tačiau praktikoje situacija yra kitokia. Dėl nepakankamos degalų homogenizacijos ir sąveikos su kitomis medžiagomis (variklio alyva, degaluose esančiomis priemaišomis, azoto įtaka iš oro) ir trumpo laiko, per kurį turi vykti degimo procesas, susidaro emisijos.

Kadangi paprastų automobilių varikliai daugiausia dirba su daline apkrova, jie šiam darbui sukurti taip, kad šiuo režimu jų darbas būtų kuo efektyvesnis. Todėl naudojant šį veikimo režimą darbas su stechiometriniu mišiniu yra tinkamas našumo, degalų sąnaudų ir išmetamų teršalų kiekio kompromisas.

Be to, šių dienų automobilių varikliai visų pirma turi atitikti išmetamųjų teršalų ribas, todėl stechiometrinio mišinio (λ = 1) naudojimas atrodo tinkamiausias, nes būtent tada katalizatorius turi maksimalų efektyvumą ir variklis yra todėl. ekologiškiausias.

Turtingas mišinio degimas:

Deginant sodrų mišinį, degimas vyksta greičiau, o kuro perteklius garuodamas sumažina maksimalią temperatūrą, o tai užtikrina vidinį cilindrų grupės aušinimą, o tai savo ruožtu leidžia padidinti variklio suspaudimo laipsnį.

Susijęs įrašas - 

Suspaudimo laipsnis: ar žinojote, ką jis rodo ir kokį poveikį jis turi varikliui?

Dėl to didėja variklio galia, bet kartu didėja ir jo sąnaudos, nes ne visi degalai sudeginami tobulai ir dalis jo energijos lieka nepanaudota.

Šiuo režimu visi kiti parametrai nueina į šalį, o našumas tampa pagrindiniu parametru. Taip mišinys prisodrintas (λ < 1), kad būtų pasiektas didžiausias variklio našumas.

Lieso mišinio degimas:

Lieso mišinio degimo režimu pasiekiamos mažiausios sąnaudos ir tokiu būdu oro pertekliaus koeficientas pasiekia reikšmę (λ > 1). Esant mažai variklio apkrovai, veikimas neįdomus, o degalų sąnaudos tampa prioritetu. Tokiu atveju aiškus šio režimo pasirinkimas yra nustatyti šiek tiek liesą mišinį (λ > 1), kuris leidžia sutaupyti daugiausiai degalų.

Mišinio sudėties poveikis variklio komponentams:

Turtingas mišinys turi didelę įtaką variklio apsaugai, nes nedegantys degalai per savo garavimą pasiima šilumą iš degimo kameros ir taip užtikrina efektyvų degimo kameros aušinimą. Aušinimo efektas didėja didėjant mišinio sodrumui, o tai ypač svarbu itin apkrautiems varikliams. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl turtingas mišinys deginamas esant maksimaliai variklio apkrovai.

Tačiau nereikia persistengti su mišinio sodrumu, nes nesudegęs kuras nuplauna alyvos plėvelę nuo cilindrų sienelių, o tai padidina stūmoklio užstrigimo riziką. Be to, tai padidina anglies susidarymą, kurios nuosėdos neleidžia šilumai pašalinti iš degimo kameros.

Susijęs įrašas - 

Detonacijos degimas: kas tai yra ir kas tai sukelia?

Deginant liesą mišinį, kyla pavojus, kad nebus vidinio aušinimo, o tai gali sukelti kai kurių variklio komponentų, tokių kaip stūmokliai, vožtuvai ir uždegimo žvakės, perkrovą. Tačiau aukštesnė vietinė temperatūra cilindre žymiai padidina detonacinio degimo riziką.

Tačiau vidinį kuro aušinimą galima naudoti tik benzininiams varikliams, nes jie gali dirbti su sodriu mišiniu dėl ilgesnio jo paruošimo laiko (degalai į cilindrus patenka kartu su oru arba įpurškiami į cilindrą įsiurbimo takto metu) .

Dyzeliniuose varikliuose, kur degalai įpurškiami į cilindrą ir tuo pat metu prasideda degimo fazė, dėl prastai su oru besimaišančio turtingo mišinio susidarytų per daug dūmų. Tai reiškia, kad net ir esant pilnai dyzelinio variklio apkrovai oro pertekliaus koeficientas yra tik artimas stechiometriniam mišiniui, kad būtų pasiektas didžiausias galimas našumas.

Oro pertekliaus koeficientas λ: ką reiškia konkrečios vertės?

• <0,5-apatinėdegumoriba(turtingasmišinys),kuroiroromišinysnebedegus
• <1-turtingasmišinys,trūkstaoro,padidintagaliairsukimomomentas
• 0,9-didžiausiassukimomomentas,gerasvarikliodarbas,prastesnėsspecifinėsdegalųsąnaudos
• 0,9iki1,1-teoriškaitinkamasdegalųiroromišinys
• >1 - liesas mišinys, oro perteklius, degalų taupymas, ekonomiškas veikimas
• 1,3 iki 1,5 - viršutinė riba mišinio (lieso mišinio) degumo, kuro ir oro mišinys nebėra degus
• 1,6–1,7 - viršutinė mišinio degumo riba varikliams su sluoksniuotu mišiniu

Tačiau apskritai tinkamai veikiantis variklis esant reikiamai temperatūrai ir apkrovai dega:

Dyzelinis variklis – degina nehomogeninį (sluoksniuotą) mišinį su dideliu oro pertekliumi. Mišinys yra liesas, jame yra didesnė oro dalis, nei priklausytų tam tikram degalų kiekiui, todėl oro pertekliaus koeficientas yra λ > 1.

Benzininis variklis su netiesioginiu įpurškimu – dega vienalytis mišinys. Oro proporcijos koeficientas yra λ = 1 ir toks mišinys vadinamas stechiometriniu.

Benzininis variklis su tiesioginiu įpurškimu - dega vienalytį, bet ir nehomogenišką (sluoksniuotą) mišinį. Esant homogeniškam mišiniui, įsiurbimo takto metu į degimo kamerą įpurškiama degalų dozė λ = 1.

Naudojant stratifikuotą mišinį, suspaudimo takto metu į sūkurį orą įpurškiamas kuras, sukuriant lokaliai homogenišką mišinį uždegimo žvakės srityje. Tačiau kitose cilindro erdvėse yra liesas mišinys, todėl oro pertekliaus koeficientas yra λ > 1.

Vaizdo įrašas, kuriame Engineering Explained paaiškina oro pertekliaus koeficientą (anglų k.):