Понимание двигателей Lean Burn

В двигателе внутреннего сгорания обедненная смесь относится к сгоранию топлива с избытком воздуха. Соотношение воздух-топливо в двигателях, работающих на обедненной смеси, может составлять всего 65:1. (по массе). Для сравнения, соотношение воздух/топливо, необходимое для стехиометрического сжигания бензина, составляет 14,64:1. В двигателе, работающем на обедненной смеси, избыточный воздух производит значительно меньше углеводородов. Высокие соотношения воздух-топливо также могут использоваться для уменьшения потерь на дросселирование, возникающих из-за различных методов управления мощностью двигателя.

В этой статье вы узнаете определение, применение, схему, принцип работы, преимущества и недостатки двигателей, работающих на обедненной смеси.

Что такое двигатель, работающий на обедненной смеси?

Хотя двигатели, работающие на обедненной смеси, или дизельные двигатели потребляют меньше топлива и выделяют меньше CO2, чем существующие двигатели со стехиометрическим соотношением воздух/топливо, присутствие O2 в их выбросах препятствует использованию современных катализаторов «трехкомпонентного» типа. В результате требуются катализаторы, способные преобразовывать NOx в N2 в выбросах двигателя, содержащих кислород. Термин «бережливое сжигание» относительно не требует пояснений. Это небольшое количество топлива, подаваемое и потребляемое в камере сгорания двигателя. Нормальное соотношение воздух-топливо составляет около 15:1. (15 частей воздуха на 1 часть топлива). Истинное соотношение сжигания обедненной смеси может достигать 23:1.

Двигатели, работающие на обедненной смеси (как бензиновые, так и дизельные), имеют лучшую экономию топлива и более низкий уровень выбросов, чем двигатели, которые были настроены традиционным образом. По самой своей природе они потребляют меньше топлива и производят меньше несгоревших углеводородов и парниковых газов, чем сопоставимый «обычный» двигатель внутреннего сгорания, обеспечивая при этом такое же количество энергии. Более высокая степень сжатия в камере сгорания (более высокое давление в цилиндре), значительное завихрение воздуха на впуске и прямой впрыск топлива с точным дозированием обедненной смеси используются для достижения условий сжигания обедненной смеси.

Системы сжигания обедненной смеси широко используются во всех видах транспортных средств коммерческого назначения, таких как Honda, Toyota, Mitsubishi, газовых двигателях большой мощности, а также дизельных двигателях.

Схема двигателя, работающего на обедненной смеси:

Принцип работы:

Работа двигателя на обедненной смеси менее сложна и ее легко понять. при его работе потери на дросселирование можно уменьшить, используя режим обедненной смеси. При нормальной работе с постоянной скоростью двигатель обычного транспортного средства рассчитан на обеспечение мощности, необходимой для ускорения, но он должен работать значительно ниже этой точки. Обычно мощность снижается за счет частичного закрытия дроссельной заслонки. С другой стороны, увеличение работы, необходимой для прокачки воздуха через дроссельную заслонку, снижает эффективность. Более низкая мощность может быть достигнута, когда дроссельная заслонка открыта ближе к полностью, если соотношение топливо/воздух уменьшено, а эффективность во время обычного вождения (ниже максимального крутящего момента двигателя) может быть повышена.

Двигатели, работающие на обедненной смеси, могут использовать более высокие степени сжатия, что обеспечивает превосходную производительность, эффективность использования топлива и снижение выбросов углеводородов по сравнению с традиционными бензиновыми двигателями. Двигатели с непосредственным впрыском — единственный способ получить сверхбедную смесь с высоким соотношением воздух-топливо.

Основным недостатком чистого сжигания является то, что сокращение выбросов NOx требует использования сложной системы каталитических нейтрализаторов. Нынешним трехкомпонентным каталитическим нейтрализаторам требуется баланс загрязняющих веществ в выпускном отверстии для проведения реакций окисления и восстановления, поэтому большинство современных двигателей работают в режиме движения и выбега при стехиометрической точке или около нее.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе двигателя, работающего на обедненной смеси:

Преимущества и недостатки двигателя, работающего на обедненной смеси

Преимущества:

Ниже приведены преимущества двигателя, работающего на обедненной смеси, в различных областях его применения:

• Повышенная топливная экономичность
• Сократить количество несгоревших углеводородов и парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу.
• Режим обедненной смеси – это метод снижения потерь при дросселировании.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества двигателя, работающего на обедненной смеси, все же существуют некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки двигателей, работающих на обедненной смеси, в различных областях их применения:

• Чтобы сократить выбросы NOx, для сжигания обедненной смеси требуется сложная система каталитического нейтрализатора.
• Относительно высокая стоимость

Заключение

Двигатели, работающие на обедненной смеси (как бензиновые, так и дизельные), имеют лучшую экономию топлива и более низкий уровень выбросов, чем двигатели, которые были настроены традиционным образом. По самой своей природе они потребляют меньше топлива и производят меньше несгоревших углеводородов и парниковых газов, чем сопоставимый «обычный» двигатель внутреннего сгорания, обеспечивая при этом такое же количество энергии. Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются определение, применение, схема, работа, преимущества и недостатки двигателя, работающего на обедненной смеси.

Надеюсь, вы многому научитесь из прочитанного, если да, поделитесь с другими учениками. Спасибо за прочтение, увидимся!