Loft-Brennstoffverhältnis: Wéi beaflosst et d'Motorleistung?
En Loft-Brennstoffverhältnis ass eng Dimensiounslos Zuel déi de Verhältnis tëscht der aktueller Loftbetrag an der Mëschung an der theoretescher Quantitéit (stoichiometrescher Quantitéit) Loft ausdréckt, entsprécht dem benotzte Brennstoff. De Koeffizient, op Englesch als Air-Fuel Ratio genannt, gëtt mam griichesche Buschtaf λ (lambda) bezeechent.
De Koeffizient definéiert op dës Manéier gëtt haaptsächlech am Beräich vun de Verbrennungsmotoren benotzt, well et e noutwendege Parameter fir d'Virbereedung vun der Mëschung ass. D'Loft-Brennstoffverhältnis dréckt also de Räichtum vun der Mëschung grëndlech aus. All Brennstoff brauch eng aner Quantitéit un Loft fir seng perfekt Verbrennung.
Inhalt
- Geméiss dem Loft-Brennstoffverhältnis kënne mir d'Verbrennungsmëschung opdeelen an
- Effekt vun der Mëschung Zesummesetzung op Motor Parameteren
- Verbrennung vun enger stoichiometrescher Mëschung
- Rich Mëschung Verbrennung
- Mager Mëschung Verbrennung
- Effekt vun der Mëschung Zesummesetzung op Motor Komponente
- Loft-Brennstoff Koeffizient λ: Wat bedeiten déi spezifesch Wäerter?
Zum Beispill, jee no senger Zesummesetzung, brauch 1 kg normal Auto Benzin ongeféier 14,7 kg Loft fir komplett Verbrennung. Fir Diesel brauch 15 bis 15,5 kg Loft fir 1 kg Brennstoff. Also, wann de perfekte Verhältnis tëscht Brennstoff a Loft an der Mëschung erhale bleift, wäert de Loft-Brennstoffverhältnis 1 (λ = 1) erreechen. An esou engem Fall schwätze mir vun enger stoichiometrescher Mëschung.
Geméiss dem Loft-Brennstoffverhältnis kënne mir d'Verbrennungsmëschung opdeelen an:
- Wann d'Mëschung genau déi stoichiometresch Loftbetrag λ = 1 enthält, gëtt se stoichiometresch genannt (enthält de richtege Verhältnis vu Loft fir eng perfekt Verbrennung vu Brennstoff)
- Wann d'Mëschung méi Loft enthält λ > 1, gëtt et mager genannt ( enthält manner Brennstoff wéi verbrannt ka ginn)
- Wann d'Mëschung manner Loft enthält λ < 1, gëtt se räich genannt (enthält méi Brennstoff wéi verbrannt ka ginn)
Wéi och ëmmer, mat verschiddene Betribsmodus vum Motor änneren d'Aarbechtsbedingunge vum Motor, an domat d'Ufuerderunge fir d'Quantitéit vum geliwwert Brennstoff ënnerscheeden.
Typesch Operatiounsmodi vum Motor, an deem d'Zesummesetzung vun der Mëschung ugepasst muss ginn, sinn zum Beispill:
- Kalstart
- Kale Motor
- De Motor opwiermen
- Beschleunegung
- Deceleration
- Leedung
- Klimaanlag an
- Volllast
- Héicht
Effekt vun der Mëschung Zesummesetzung op Motor Parameteren:
Ofhängeg vum Loft-Brennstoffverhältnis, ënner de selwechte Motorbedéngungen, sinn déi folgend betraff:
- Dreifstoffverbrauch
- Motorleistung
- Betrag vun Emissiounen
- Gläichheet vun der Operatioun vum Motor
- Motorwärmbelaaschtung
All dës Parameteren hänkt vun der Zesummesetzung vun der Mëschung of. Wéi och ëmmer, den aktuellen Vermëschungsverhältnis vun der Mëschung ënnerscheet sech wesentlech vun der theoretescher. D'Temperatur, d'Geschwindegkeet an d'Laascht vum Motor bestëmmen et.
De Mëschungsverhältnis bei deem d'Leeschtung, d'Emissiounen an de Verbrauch déi bescht Wäerter erreechen ass eenzegaarteg fir all Motor a Betribsmodus.
Verbrennung vun enger stoichiometrescher Mëschung:
An der Theorie sollten d'Emissiounen net geschéien wann Dir eng stoichiometresch Mëschung verbrennt. An der Praxis ass d'Situatioun awer anescht. Wéinst net genuch Homogeniséierung vum Brennstoff a seng Interaktioun mat anere Substanzen (Motoröl, Gëftstoffer am Brennstoff, Afloss vu Stickstoff aus der Loft) an der kuerzer Zäit, an där de Verbrennungsprozess muss geschéien, entstinn Emissiounen.
Well d'Motoren vun gewéinleche Autoen haaptsächlech op Deellaascht bedriwwe ginn, si si fir dës Operatioun entwéckelt, sou datt hir Operatioun esou effizient wéi méiglech an dësem Modus ass. An dësem Operatiounsmodus ass d'Aarbecht mat enger stoichiometrescher Mëschung e passende Kompromëss tëscht Leeschtung, Dreifstoffverbrauch an der Quantitéit vun den Emissiounen déi produzéiert ginn.
Zousätzlech mussen d'Motoren vun den haitege Autoen fir d'éischt un den Emissiounsgrenzen erfëllen, sou datt d'Benotzung vun enger stoichiometrescher Mëschung (λ = 1) am meeschte passend schéngt, well dat ass wann de Katalysator maximal Effizienz huet. De Motor ass also am ökologeschsten.
Rich Mëschung Verbrennung:
Wann Dir eng räich Mëschung verbrennt, fënnt d'Verbrennung méi séier statt, an d'Loft-Brennstoffverhältnis reduzéiert d'maximal Temperatur duerch Verdampfung, wat d'intern Ofkillung vun der Zylindergrupp garantéiert, wat et dann och méiglech mécht de Kompressiounsverhältnis vum Motor ze erhéijen.
Kompressiounsverhältnis: Wéi eng Effekt huet et op de Motor?
Dank dësem erhéicht d'Kraaft vum Motor, awer gläichzäiteg erhéicht de Verbrauch och, well net all Brennstoff perfekt verbrannt ass, an en Deel vu senger Energie bleift onbenotzt.
All aner Parameteren ginn an dësem Modus ofgesinn, an d'Performance gëtt den Haaptparameter. D'Mëschung gëtt also beräichert (λ < 1) fir déi héchst méiglech Motorleistung z'erreechen.
Mager Mëschung Verbrennung:
De niddregsten Konsum gëtt am Mager Mëschung Verbrennungsmodus erreecht; also erreecht de Loft-Brennstoffverhältnis de Wäert (λ > 1). Wann de Motor ënner niddereg Laascht ass, ass d'Performance net interessant, sou datt d'Prioritéit de Brennstoffverbrauch gëtt.
An esou engem Fall ass eng liicht schlank Mëschung (λ > 1) ze setzen, déi de gréisste Brennstoffspuer erzielt, déi kloer Wiel fir dëse Modus.
Effekt vun der Mëschung Zesummesetzung op Motor Komponente:
Eng räich Mëschung huet e wesentlechen Effekt aus der Sicht vum Motorschutz, well de Brennstoff, deen net verbrennt, d'Temperatur aus der Verbrennungskammer duerch seng Verdampfung läscht, an doduerch eng effektiv Ofkillung vun der Verbrennungskammer assuréiert.
De Kühleffekt erhéicht mat dem Räichtum vun der Mëschung, wat besonnesch wichteg ass fir extrem stresseg Motoren. Dofir gëtt eng räich Mëschung bei maximaler Motorbelaaschtung verbrannt.
Wéi och ëmmer, et ass net néideg ze iwwerdreiwen mat dem Räichtum vun der Mëschung, well onverbrennt Brennstoff wäscht den Uelegfilm aus de Maueren vun den Zylinder, wat de Risiko vu Kolbensaufgaben erhéicht. Zousätzlech erhéicht dëst d'Bildung vu Kuelestoff, d'Depositioune vun deenen d'Entfernung vun der Hëtzt aus der Verbrennungskammer verhënneren.
Motor klappen: Wat ass et, a wéi et ze verhënneren?
Wann Dir eng schlank Mëschung verbrennt, besteet e Risiko fir d'Feele vun der interner Ofkillung, wat zu enger thermescher Iwwerlaaschtung vun e puer Motorkomponenten, zum Beispill Kolben, Ventile an Zündkerzen féieren. Wéi och ëmmer, méi héich lokal Temperaturen am Zylinder erhéijen de Risiko vun der Detonatiounsverbrennung wesentlech.
Intern Brennstoffkühlung kann nëmme fir Spark-Zündmotoren benotzt ginn, well se mat enger räicher Mëschung funktionnéiere kënnen wéinst enger méi laanger Zäit fir seng Virbereedung (Brennstoff kënnt an d'Zylinder zesummen mat der Loft oder gëtt an den Zylinder während dem Oflaafschlag injizéiert).
A Verbrennungsmotoren, wou Brennstoff an den Zylinder injizéiert gëtt, an d'Verbrennungsphase gläichzäiteg ufänkt, géif eng räich Mëschung, déi net gutt mat der Loft mëscht, zu exzessive Damp féieren. Dëst bedeit datt souguer op der voller Laascht vum Dieselmotor d'Loft-Brennstoffverhältnis nëmmen no bei der stoichiometrescher Mëschung ass, sou datt déi héchst méiglech Leeschtung erreecht gëtt.
Loft-Brennstoff Koeffizient λ: Wat bedeiten déi spezifesch Wäerter?
- <0,5-déiënneschtGrenzvunderBrennbarkeet(räichMëschung),d'MëschungausBrennstoffaLoftassnetméibrennbar
- <1-räichMëschung,MangeluLoft,erhéichtKraaftanDréimoment
- 0,9-denhéchstenDréimoment,guttMotorOperatioun,verschlechtertspezifescheBrennstoffKonsum
- 0,9bis1,1-theoreteschgëeegentMëschungausBrennstoffaLoft
- >1 - mager Mëschung, iwwerschësseg Loft, Brennstoff spueren, wirtschaftlech Operatioun
- 1,3 bis 1,5 - déi ieweschte Limit vun der Brennbarkeet vun der Mëschung (mager Mëschung), d'Mëschung aus Brennstoff a Loft ass net méi brennbar
- 1,6 bis 1,7 - déi iewescht Grenz vun der Brennbarkeet vun der Mëschung fir Motore mat enger stratifizéierter Mëschung
Wéi och ëmmer, am Allgemengen, e richteg funktionnéierende Motor bei der korrekter Temperatur a Belaaschtung verbrennt:
Dieselmotor - verbrennt eng inhomogene (stratifizéiert) Mëschung mat engem héijen Iwwerschoss vu Loft. D'Mëschung ass mager, huet e méi groussen Undeel vu Loft wéi zu enger bestëmmter Quantitéit Brennstoff gehéiert, an d'Loft-Brennstoffverhältnis ass also λ > 1.
Benzinmotor mat indirekt Sprëtz - verbrennt eng homogen Mëschung. De Koeffizient vum Undeel vun der Loft ass λ = 1, an esou eng Mëschung gëtt stoichiometresch genannt.
Gasmotor mat direkter Sprëtz - verbrennt homogen, awer net-homogen (schichteg) Mëschung. Eng homogen Mëschung sprëtzt e Brennstoff λ = 1 Dosis an d'Verbrennungskammer wärend dem Oflaafschlag.
Eng stratifizéiert Mëschung sprëtzt Brennstoff an d'Wirbelloft wärend dem Kompressiounsschlag, a schafft eng lokal homogen Mëschung am Zündkerzeberäich. Wéi och ëmmer, et gëtt eng schlank Mëschung an den anere Raum vum Zylinder, an de Loftbrennstoffkoeffizient ass also λ > 1.