Почему обогащение смеси сверх стехиометрии дает больше мощности?

Это связано с тем, что, хотя смесь Best Power сбрасывает больше топлива, чем может израсходовать имеющийся кислород, лишнее топливо увеличивает скорость горения в заряде, увеличивая нагнетание давления в камере сгорания, а это увеличивает общую потенциальную энергию в заряд воздуха/топлива, который может быть преобразован в работу, даже если сгорает не все топливо. Можно сказать, что избыток топлива имеет своего рода каталитический эффект или, может быть, эффект турбонаддува... вроде... до определенного момента.

После определенного момента добавление большего количества избыточного топлива становится контрпродуктивным, поэтому смесь Best Power является оптимальной зоной, где скорость сгорания и создаваемое давление максимальны, а цилиндр развивает максимальную мощность (максимально возможное давление сгорания) с доступным смещение и расход воздуха.

с практической точки зрения, работа на обогащенной смеси означает, что, несмотря на неравномерность топливно-воздушной смеси как при работе в одном цилиндре, так и по всем работающим цилиндрам и по всем работам в двигателе, все цилиндры гарантированно НЕ будут работать на обедненной смеси при ЛЮБОЙ работе двигателя, что означает, что все они будут тянуть максимальную мощность при КАЖДОМ выстреле.

Кроме того, существует известный мне эффект от мотоциклетных двигателей, который, вероятно, справедлив и для авиационных двигателей, а именно "качество" сгорания как функция обогащения: если вы работаете на богатой смеси, преждевременное зажигание и пропуски эффективность сгорания) предотвращаются, а отдаваемая мощность становится более плавной. Вы можете услышать это: мотоциклетный двигатель звучит «счастливее» при работе на богатой смеси, чем при обедненной, и он тянет сильнее, даже если смесь нестехиометрическая.

Это просто из-за разницы между теорией и практикой. Оказывается, даже в хорошо сбалансированной заправке топливом и воздухом на локальном, молекулярном уровне существуют сильно локализованные «карманы» различных смесей. Под «локальным уровнем» следует понимать группу маленьких молекул топлива, слипающихся друг с другом в разных местах внутри цилиндра, когда поршень поднимается вверх к верхней мертвой точке и начинает опускаться. Некоторые из этих «карманов» могут быть настолько скудными или настолько богатыми, что вообще не будут гореть. Некоторые из них могут находиться в диапазоне горючести, но на самом деле не способствуют воспламенению, а некоторые могут быть идеально перемешаны, так сказать, готовы к работе.

Теоретически, идеальная смесь для наших двигателей составляет примерно 15 частей воздуха и 1 часть топлива (по весу), что должно привести к отсутствию кислорода и несгоревших молекул топлива, выходящих из выхлопной трубы - ЕСЛИ это была действительно гомогенная смесь, но, это не. На самом деле он очень динамичен, сильно меняется от цикла к циклу. Каждое событие сгорания состоит из тех маленьких карманов различных топливно-воздушных смесей, которые я только что описал, каждый раз разных. При стехиометрической смеси после возникновения искры и распространения фронта пламени часть молекул кислорода просто не «находит» молекулы топлива достаточно быстро, чтобы сгореть, и они остаются неиспользованными или несгоревшими при идеальном соотношении. При подаче чуть большего количества топлива у одиноких молекул кислорода появляется больше возможностей вступить в реакцию с углеводородами, а это означает, что сжигается больше общего количества топлива, выделяется немного больше тепла,

Вот почему мы давно заметили, что немного более богатая смесь дает немного больше мощности.

Пик EGT не означает максимальную мощность по простой причине: у вас есть дополнительное тепло, которое не использовалось механически. ^[1] Он не использовался, потому что скорость выделения энергии была недостаточно высокой для полного сгорания до открытия выпускного клапана, но достаточной, чтобы воздействовать на датчик EGT ниже по потоку.

Когда на уровень добавляется больше топлива, сжигается больше кислорода, высвобождается больше энергии с большей скоростью, и мощность увеличивается.

1: Буш, М. « Понимание CHT и EGT ». Журнал ассоциации пилотов Cessna (2009 г.).