5. Коэффициент избытка воздуха

В поршневых ДВС топливо окисляется кислородом воздуха. Минимальное количество воздуха, необходимое для полного окисления всего поданного топлива, называется стехиометрическим и определяется по следующим соотношениям:

для 1 кг жидкого топлива необходимо количество воздуха, рассчитанное в киломолях:

(1.8 а)

в килограммах

(1.8б)

Для газовых топлив, состоящих в общем случае из смеси углеводородов с молярной долей каждого углеводорода в топливе. :

(1.9)

Коэффициентом избытка воздуха называют отношение количества воздуха G_В, содержащегося в ТВС, к стехиометрическому его количеству, которое требуется для полного сгорания всего находящегося в ней топлива G_T, т. е.

(2.0)

где G_T — часовой расход топлива, кг/ч; G_Tl₀ — минимальное теоретически необходимое для полного сгорания топлива G_T количество воздуха, кг/ч.

Помимо коэффициента избытка воздуха, а в иностранной литературе используют величину отношения топливо/воздух ,

и эквивалентное отношение .

Соотношение между коэффициентом избытка воздуха и долей углерода , окислившегося до СО, для топлива С_ХН_У равно

. (2.1а)

Коэффициент избытка воздуха а при неполном окислении углерода топлива С_xН_y, только до СО , К= 6 (g_H/g_C) равен

Рис. 4. Зависимость содержания компонентов в продуктах сгорания от :

а — схема окисления углерода; I— — неполное окисление с образованием СО и выделением углерода; II — — неполное окисление с образованием СО и СO2; III — > 1 —полное окисление с образованием СO₂; g_c /12 —количество молей углерода в 1 кг топлива;

Mc (1), Mсо (2), Mсо₂ (3), — количество молей С, СО, СO₂ соответственно в продуктах окисления 1 кг топлива; б — окисление в карбюраторном двигателе (экспериментальные данные)

(2.1б)

В двигателях с внешним смесеобразованием практически никогда не имеет места, поэтому углерод в продуктах сгорания отсутствует. В дизелях и в двигателях с впрыскиванием бензина в цилиндр условия смесеобразования таковы, что есть зоны и в процессе сгорания может появляться на некоторых режимах несгоревший углерод. Степень окисления углерода в зависимости от показана на рис. 4, а.

6. Количество свежего заряда и теплота сгорания топливовоздушной смеси

Количество свежего заряда. В начале каждого цикла в двигатель поступает свежий заряд, который представляет собой либо воздух, либо его смесь с топливом. Количество свежего заряда

равно:

в ДсИЗ

(2.2)

Теплота сгорания ТВС при >1. Количество теплоты, выделяющейся при сгорании 1 кмоля ТВС, равно

. (2. 3)

Теплота сгорания ТВС при <1. Имеет место химическая неполнота сгорания, поэтому

(2.4)

Подсчитывая по уравнению (1.7), получим (опуская промежуточные преобразования)

. (2.5)

Например, при К= 0,46 ( g _H : g _C = 0,145:0,855) получим

МДж/кг;

при К= 0,44 (g_H: gc=0,134:0,866)

МДж/кг.