過量空氣係數

過量空氣係數亦稱“過剩空氣係數”、“空氣過剩係數”，俗稱“餘氣係數”。指實際供給燃料燃燒的空氣量與理論空氣量之比。是反映燃料與空氣配合比的一個重要參數，常用符號“α”表示。其值可借氣體分析儀進行測箅。在各種爐子或燃燒室中，為使燃料儘可能燃燒完全，實際供入的空氣量總要大於理論空氣量（其超出部分稱為“過剩空氣量”），即過量空氣係數必須大於1。但燃燒理論與運行經驗表明，α過大或過小（表示送風量過多或過少）都對燃燒不利，亦即不同燃燒設備各有其最佳的過量空氣係數值。

基本介紹

• 中文名：過量空氣係數
• 外文名：Excess air ratio
• 簡述：實際燃燒的空氣量與理論值之比
• 套用：燃料利用率計算
• 學科：大氣學

數值詳解

α<1時，此時燃料與空氣中的氧氣不完全燃燒，產生的為濃混合氣；α>1時則為稀混合氣。

過量空氣係數=0.4，稱為火焰傳播上限，混合氣太濃不能燃燒；

過量空氣係數=0.88，稱為功率混合氣，發動機功率最大；

過量空氣係數=1，稱為理論混合氣；

過量空氣係數=1.11，稱為經濟混合氣，油耗最小；

過量空氣係數=1.4，稱為火焰傳播下限，混合氣太稀不能燃燒；

過量係數由燃料性質和燃燒方法決定。

詞義拓展

定義表達式可知：無論使用任何燃料，凡過量空氣係數α=1的可燃混合氣即為理論混合氣，此時燃料與空氣中的氧氣完全燃燒。

過量空氣係數對發動機燃燒及排放的影響

隨著石油資源危機和大氣污染日益嚴重，天然氣發動機以其清潔燃燒特性和良好的經濟性受到了廣泛關注。自“九·五”期間以來，我國開展了清潔汽車行動，對天然氣發動機進行研究開發，其中對柴油/天然氣雙燃料發動機的研究開發取得了重大成果。但是，國內開發的大功率單燃料天然氣發動機多採用理論空燃比燃燒方式或部分工況稀薄燃燒和部分工況理論空燃比並存的燃燒方式，與國外同類型天然氣發動機相比，存在氣耗高、可靠性差、排放水平低等問題。為此，針對過量空氣係數對天然氣發動機燃燒、排放和經濟性的影響進行了深入研究，得出過量空氣係數的確定方法，並將研究結論套用於CA6SEl—21N天然氣發動機，開發了FAW電控噴射稀薄燃燒天然氣發動機。

表1 CA6SEl—21N發動機性能參數

試驗方案

試驗在CA6SEl—21N天然氣發動機上進行，該發動機為火花點火式發動機，採用電控多點順序噴射方式。在第一缸氣缸蓋上安裝壓力感測器，用以測量缸內壓力。在皮帶輪上安裝了DELTER2613B角標儀用以判斷發動機的上止點信號和行程信號，角標儀的精度為0.1°。燃燒過程分析採用DEWE-2010型燃燒分析儀。發動機的性能參數如表1所列。試驗中所用主要設備如表2所列。

表2 主要試驗設備

研究結論

通過研究不同過量空氣係數時發動機的性能和排放變化規律，得出以下結論：

a．在保持發動機空氣量不變的情況下，隨著α的加大，發動機的缸內最大壓力提高。

b．隨著α的加大，滯燃期和主燃期變長，放熱率降低，燃燒循環變動增大，直到熄火極限。

c．在α達到1.1以後，隨其逐漸加大，N_x、CO和HC排放降低。

d．在α=1.1～1.2時，發動機的比氣耗最小。對於稀薄燃燒天然氣發動機，其各個工況都存在最佳的α值，此時發動機的NO_x、CO和HC排放都較低，比氣耗較低，排氣溫度很低，即發動機的排放、經濟性和可靠性俱佳。