이미지: 엔진 속도 및 토크의 기능

EngSpd_rpm_X = ;EngTq_Nm_Y = ;EngAFR_rat_Z = ;contour(EngSpd_rpm_X,EngTq_Nm_Y,EngAFR_rat_Z',30)xgrid()xlabel('Engine speed ')ylabel('Engine torque ')title('x-engineer.org')

화학량 론적 공기 연료 비율이 계산되는 방법

화학량 론적 공기 연료 비율이 계산되는 방법을 이해하기 위해서는 연료의 연소 과정을 살펴볼 필요가 있습니다. 연소는 기본적으로 연료가 산소와 혼합되어 이산화탄소(이산화탄소),물(물)및 에너지(열)를 생성하는 화학 반응(산화라고 함)입니다. 산화 반응이 일어나기 위해서는 활성화 에너지(스파크 또는 고온)가 필요하다는 것을 고려하십시오. 또한 순 반응은 발열 성이 높습니다(열 방출과 함께).

\{spark\text{(SI)}}\text{이산화탄소}+\text{물}+\text{에너지}\]
예제 1. 더 나은 이해를 위해 메탄의 산화 반응을 살펴 보겠습니다. 메탄은 천연 가스의 주요 성분(약 94%의 비율)이기 때문에 이것은 매우 일반적인 화학 반응입니다.

단계 1. 화학 반응(산화)쓰기

\

단계 2. 방정식 균형

\

단계 3. 각 원자에 대한 표준 원자량을 적어

\

4 단계. 탄소 1 원자와 수소 4 원자로 구성된 메탄 1 몰의 연료 질량을 계산하십시오.

\

단계 5. 2 몰로 구성된 산소의 질량을 계산하십시오.각 몰은 2 개의 산소 원자로 구성됩니다.

\

단계 6. 공기가 약 21%의 산소를 함유하고 있음을 고려하여 계산 된 산소 질량을 포함하는 필요한 공기 질량을 계산하십시오.

\

단계 7. 방정식을 사용하여 공기 연료 비율 계산(1)

\

메탄에 대 한 계산 된 공기 청정기는 정확 하 게 문헌에 지정 된 대로 되지 않습니다. 이 차이는 우리의 예에서 몇 가지 가정(공기는 21%의 산소 만 포함하고 연소의 생성물은 이산화탄소와 물만 포함)을 만들었다는 사실에서 비롯될 수 있습니다.
실시예 2. 동일한 방법이 가솔린 연소에 적용될 수 있습니다. 가솔린은 이소 옥탄(씨 8 시 18 분),가솔린에 대한 화학량 론적 공기 연료 비율을 계산하십시오.

단계 1. 화학 반응(산화)쓰기

\

단계 2. 방정식 균형

\

단계 3. 각 원자에 대한 표준 원자량을 적어

\

4 단계. 8 개의 탄소 원자와 18 개의 수소 원자로 구성된 이소 옥탄 1 몰의 연료 질량을 계산하십시오.

\

단계 5. 12.5 몰로 구성된 산소의 질량을 계산하십시오.각 몰은 2 개의 산소 원자로 구성됩니다.

\

단계 6. 공기가 약 21%의 산소를 함유하고 있음을 고려하여 계산 된 산소 질량을 포함하는 필요한 공기 질량을 계산하십시오.

\

단계 7. 방정식을 사용하여 공기 연료 비율 계산(1)

\

다시 말하지만,가솔린에 대한 계산 된 화학 양론 공기 연료 비율은 문헌에 제공된 것과 약간 다릅니다. 따라서 많은 가정(가솔린은 이소 옥탄가 만 포함하고 공기는 21%의 비율로 산소 만 포함하고 연소의 유일한 생성물은 이산화탄소와 물이며 연소는 이상적입니다)을했기 때문에 결과가 허용됩니다.

돌아 가기

람다 공기 연료 비율

우리는 화학량 론적(이상적인)공기 연료 비율을 계산하는 방법과 방법을 보았습니다. 실제로,내연 기관은 이상적인 연기와 정확히 작동하지 않습니다,하지만 가까운 값으로. 따라서 우리는 이상적이고 실제 공기 연료 비율을 가질 것입니다. 실제 공기 연료 비율(실제)과 이상/화학량 론적 공기 연료 비율(자유)사이의 비율을 등가 공기 연료 비율 또는 람다(100)라고합니다.예를 들어,가솔린(가솔린)엔진의 이상적인 공기 연료 비율은 14.7:1 입니다. 7094>\

람다 값에 따라 엔진은 희박,화학량 론적 또는 풍부한 공기 연료 혼합물로 작동하도록 지시됩니다.

동등한 요소	공기 연료 혼합물 유형	설명
λ< 1.00	풍부한	가 충분하지 않기를 구울을 완전히 양의 연료; 후 연소 거 unburnt 연료에서 배기가스
λ=1.00	Stoichiometric(이상)	는 공기의 질량은 정확한 대체 연료의 연소 후 연소 없 과잉 산소에서 배출 및 unburnt 연료
λ> 1.00	린	더 많은 산소보다 필요한 화상을 완전히 양의 연료; 연소 후 배기 가스에 과도한 산소가 있습니다

연료 유형(가솔린 또는 디젤)과 분사 유형(직접 또는 간접)에 따라 내연 기관은 희박,화학 양론 또는 풍부한 공기 연료 혼합물로 작동 할 수 있습니다.

예를 들어,포드 에코부스트 3 기통 엔진은 유휴 대 중간 엔진 속도 및 완전 부하 범위에 대한 화학량 론적 공기 연료 비율과 고속 및 부하에서 풍부한 공기 연료 혼합물로 작동합니다. 높은 엔진 속도와 부하에서 풍부한 혼합물로 실행되는 이유는 엔진 냉각입니다. 추가 연료(연소되지 않은 상태로 유지됨)는 증발을 통해 열을 흡수하기 위해 주입되어 이러한 방식으로 연소실의 온도를 낮 춥니 다.

압축 점화(디젤)엔진은 린 공기 연료 혼합물,엔진의 작동 지점(속도 및 토크)에 따라 등가 계수(100)의 값으로 모든 시간을 실행합니다. 그 이유는 디젤 엔진의 작동 원리 때문입니다:공기 질량(항상 초과)이 아니라 연료 질량(분사 시간)을 통한 부하 제어.

화학량 론적 등가 계수(1.00=1.00)는 가솔린 엔진의 경우 14.7:1,디젤 엔진의 경우 14.5:1 의 공기 연료 비율을 의미합니다.

돌아 가기

공기 연료 비율 및 엔진 성능

동력 및 연료 소비 측면에서 엔진 성능은 공기 연료 비율에 크게 의존합니다. 가솔린 엔진의 경우,가장 낮은 연료 소비는 린 연료에서 얻을 수 있습니다. 주된 이유는 완전히 기계 작업에서 변환 하는 모든 연료를 구울 수 있는 충분 한 산소 이다. 반면에,최대 출력은 풍부한 공기 연료 혼합물로 얻을 수 있습니다. 앞서 설명한 바와 같이,높은 엔진 부하와 속도로 실린더에 더 많은 연료를 넣어,엔진이 최대 엔진 토크 따라서 최대 전력을 생성 할 수 있습니다(연료 증발 및 열 흡수를 통해)연소실을 냉각시킨다.

위의 그림에서 우리는 엔진의 최대 출력과 동일한 공기 연료 비율로 가장 낮은 연료 소비를 얻을 수 없다는 것을 알 수 있습니다. 가장 낮은 연료 소비(최고의 연비)는 15.4:1 의 희박한 공기 연료 혼합물과 1.05 의 등가 계수(1.05)로 얻을 수 있습니다. 최대 엔진 출력은 풍부한 공기 연료 혼합물로 생산되며,12.6:1 의 공률과 0.86 의 등가 계수(12.6:1)가 있습니다. 화학량 론적 공기 연료 혼합물(1,000,000=1)을 사용하면 최대 엔진 출력과 최소 연료 소비 사이에 절충점이 있습니다.

압축 점화(디젤)엔진은 항상 희박한 공기 연료 혼합물(5456>1.00)에서 작동합니다. 현대 디젤 엔진의 대부분은 1.65 와 1.10 사이의 엔진으로 작동합니다. 최대 효율(최저 연료 소비량)은 약 1.65=1.65 입니다. 이 값 이상으로 연료량을 늘리면(1.10 으로 이동)더 많은 그을음(연소되지 않은 연료 입자)이 생성됩니다.

2 행정 사이클 엔진에 더글러스에 의해 수행 흥미로운 연구가있다. 그의 박사 학위 논문에서”2 행정 사이클 엔진의 폐쇄 사이클 연구”,알.더글러스는 연소 효율의 수학적 표현과 함께 제공(2 행정 사이클 엔진의 폐쇄 사이클 연구”)등가 인자(2 행정 사이클 엔진의)함수.

0.80 과 1 사이의 등가 계수를 갖는 스파크 점화(가솔린 엔진)의 경우.도 20 에 도시 된 바와 같이,연소 효율은:

\

1.00 내지 2.00 사이의 등가 계수를 갖는 압축 점화(디젤 엔진)의 경우,연소 효율은:

\

디젤 엔진의 경우,등가 계수가 2.00 이상이면,연소 효율은 최대(1.00 또는 100%)이다.

실랩 스크립트를 사용하여 등가 인자의 연소 효율 함수의 변화를 그릴 수 있습니다.

lmbd_g = ;lmbd_d = ;eff_lmbd_g = -1.6082+4.6509*lmbd_g-2.0746*lmbd_g.^2;eff_lmbd_d = -4.18+8.87*lmbd_d-5.14*lmbd_d.^2+lmbd_d.^3;plot(lmbd_g,eff_lmbd_g,'b','LineWidth',2)holdplot(lmbd_d,eff_lmbd_d,'r','LineWidth',2)xgrid()xlabel('$\lambda \text{ }$')ylabel('$\eta_{\lambda} \text{ }$')title('x-engineer.org')legend('gasoline','diesel',4)

위의 실랩 명령어를 실행하면 다음과 같은 그래픽 창이 출력됩니다.

당신이 볼 수 있듯이,압축 점화(디젤)엔진,화학 양론 공기 연료 비율에서 매우 낮은 연소 효율을 갖는다. 최고의 연소 효율은 디젤의 경우 2.00,스파크 점화(가솔린)엔진의 경우 2.00=1.12 에서 얻을 수 있습니다.

돌아 가기

공기 연료 비율 계산기

	연료 유형 계산

관측:연소 효율은 방정식(4)과(5)을 사용하여 디젤 및 가솔린(가솔린)연료에 대해서만 계산됩니다. 다른 연료의 경우,연소 효율 계산을 사용할 수 없습니다(나).

돌아 가기

엔진 배출에 대한 공기 연료 비율의 영향

내연 기관 배기 가스 배출량은 공기 연료 비율(등가 계수)에 크게 의존합니다. 얼음의 주요 배기 가스 배출량은 아래 표에 요약되어 있습니다.

배기 개스 방출	묘사
공동	일산화탄소
	탄화수소
질소 산화물
그을음	연소되지 않은 연료 입자

가솔린 엔진의 경우 공기 연료 비율에 의해 배기 가스 배출량이 크게 영향을받습니다. 코와 호치키는 주로 풍부한 공기 연료 혼합물로 생산되며,녹스는 린 혼합물로 생산됩니다. 그래서,거기에 고정 된 공기 연료 혼합물이있는 우리는 모든 배기 가스에 대한 최소 얻을 수 있습니다.

가솔린 엔진에 사용되는 3 방향 촉매는 화학량 론적 공기 연료비 주위의 좁은 대역에서 엔진이 작동 할 때 가장 높은 효율을 갖는다. 엔진이 작동 할 때 탄화수소의 50…90%와 일산화탄소와 질소 산화물의 90…99%사이에서 변환됩니다.

돌아 가기

람다 폐쇄 루프 연소 제어

배기 가스 배출 규정을 충족시키기 위해서는 내연 기관(특히 가솔린)이 공기 연료 비율을 정확하게 제어하는 것이 중요합니다. 따라서 현대의 모든 내연 기관은 공기 연료 비율(람다)에 대한 폐쇄 루프 제어 기능을 갖추고 있습니다.

1. 공기 질량 유량 센서
2. 1 차 촉매
3. 연료 분사 장치
4. 상류 람다(산소)센서
5. 하류 람다(산소)센서
6. 연료 공급 회로
7. 흡기 매니폴드
8. 배기 매니 폴드

시스템이 작동하는 데 중요한 구성 요소는 람다(산소)센서입니다. 이 센서는 배기 가스의 산소 분자 수준을 측정하고 정보를 엔진 전자 제어 장치로 보냅니다. 산소 센서의 판독 값에 기초하여,가솔린 엔진은 화학량 론적 수준(1.00=1.00)주위의 공기 연료 비율을 유지하기 위해 연료 질량 수준을 조정합니다.

예를 들어(가솔린 엔진),산소 분자의 수준이 화학량 론적 수준(따라서 우리는 희박한 혼합물을 가짐)에 대한 임계 값 이상인 경우,다음 분사 사이클에서 주입 된 연료량은 초과 공기를 사용하기 위해 증가 될 것입니다. 엔진은 항상 화학 양론 공기 연료 혼합물/비율의”평균”을 줄 것이다 분사 사이클 사이에 풍부한 혼합물에 린 혼합물에서 전환 할 것을 명심.

디젤 엔진의 경우 항상 린 공기 연료 비율로 작동하기 때문에 람다 제어는 다른 방식으로 수행됩니다. 최종 목표는 여전히 배기 가스 배출의 동일한 제어된다.