Air Fuel Ratio

Table of Contents

• Air fuel ratio definition
• Air fuel ratio formula
• Air fuel ratio for different fuels
• Compared with SI Engines and CI Engine of AFR
• How stoichiometric air fuel ratio is calculated
• Lambda air fuel ratio
• Air fuel ratio and engine performance
• Impact of air fuel ratio on engine emissions
• Lambda closed-loop combustion control

Air fuel ratio definition

    අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් (𝑰𝒏𝒕𝒆𝒓 𝑪𝒐𝒎𝒃𝒖𝒔𝒕𝒊𝒐𝒏 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆) තුල සිදු වන දහනය උපයෝගී කර ගනිමින් ශක්තිය නිපදවීම සදහා ඉන්ධන සහ ඔක්සිජන් සහිත වාත මිශ්‍රණයක් භාවිතා කරනු ලබයි. පූර්ණ දහන ක්‍රියාවලියක් සහතික කර ගැනීම සදහා දහන කුටිය තුලට(𝑪𝒐𝒎𝒃𝒖𝒔𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒄𝒉𝒂𝒎𝒃𝒆𝒓) ඉන්ධන සහ වාතය නිශ්චිත ප්‍රමාණ වලින් සැපයීම සිදු කල යුතු ය. පූර්ණ දහන ක්‍රියාවලියක් තුල දී , සපයනු ලැබූ සියළුම ඉන්ධන දහනය වන නිසා පිටාර වායුව (𝑬𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝒈𝒂𝒔) තුල නොදැවුනු ඉන්ධන අංශු ඉතිරිව නො පවතී..

  වායු-ඉන්ධන අනුපාතය(𝑨𝒊𝒓 𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) යනු දහනය සදහා සකස් කරන ලද මිශ්‍රණය තුල ඇති වාතය සහ ඉන්ධන වල අනුපාතය ලෙස අර්ථ දැක්වේ. පරිපූර්ණ (න්‍යායාත්මක) වායු-ඉන්ධන අනුපාතය එහෙමත් නැතිනම් පූර්ණ දහනයක් සදහා වූ වායු-ඉන්ධන අනුපාතය ස්ටෝචියෝමිතික (𝒔𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄) වායු-ඉන්ධන අනුපාතය ලෙසින් හැදින් වේ.

  දහනය සදහා ප්‍රැට්‍රල් ඉන්ධන (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒇𝒖𝒆𝒍)වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සදහා 𝒔𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄 වායු-ඉන්ධන අනුපාතය 𝟏𝟒.𝟕 : 𝟏 පමණ වේ. මෙයින් අදහස් කරනු ලබන්නේ ප්‍රැට්‍රල් ඉන්ධන 𝟏𝒌𝒈 ප්‍රමාණයක් සම්පූර්ණයෙන්ම දහනය කිරීම සදහා ඔක්සිජන් සහිත වාතය 𝟏𝟒.𝟕𝒌𝒈 ප්‍රමාණය ක් අවශ්‍ය බවයි. 

Go back

Air fuel ratio formula

☑️ ධාවනය වනු ලබන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිම ක වායු-ඉන්ධන අනුපාතය (𝑨𝑭 හෝ 𝑨𝑭𝑹) යනු වායු ස්කන්ධය(𝒎𝒂) සහ ඉන්ධන ස්කන්ධය (𝒎𝒇) අතර ඇති අනුපාතය ලෙසින් අර්ථ දැක්වේ.

$$AFR=\frac{m_a}{m_f}$$

⏩𝐀𝐅𝐑 - 𝑨𝒊𝒓:𝑭𝒖𝒆𝒍 𝑹𝒂𝒕𝒊𝒐 

⏩𝗺⁽ᵃ⁾ - 𝑴𝒂𝒔𝒔 𝒐𝒇 𝑨𝒊𝒓

⏩𝗺⁽ᶠ⁾ - 𝑴𝒂𝒔𝒔 𝒐𝒇 𝑭𝒖𝒆𝒍

☑️ වායු-ඉන්ධන අනුපාතයෙහි ප්‍රතිලෝමය වන ඉන්ධන-වාත අනුපාතය (𝑭𝑨 හෝ 𝑭𝑨𝑹) ලෙසින් හඳුන්වනු ලබන අතර එය පහත පරිදි ගණනය කිරීම සිදු කරනු ලබයි.

$$FAR=\frac{1}{AFR}$$

$$\mathrm{\therefore <!--\therefore -->}FAR=\frac{m_f}{m_a}$$

⏩𝐅𝐀𝐑 - 𝑭𝒖𝒆𝒍:𝑨𝒊𝒓 𝑹𝒂𝒕𝒊𝒐 

⏩𝗺⁽ᵃ⁾ - 𝑴𝒂𝒔𝒔 𝒐𝒇 𝑨𝒊𝒓

⏩𝗺⁽ᶠ⁾ - 𝑴𝒂𝒔𝒔 𝒐𝒇 𝑭𝒖𝒆𝒍

Go back

How stoichiometric air fuel ratio is calculated

    පහත වගුවෙන් අපට පොසිල ඉන්ධන කිහිපයක් සදහා වූ ස්ටෝචියෝමිතික වායු ඉන්ධන අනුපාතය දැක ගැනීමට හැකිය.

Fuel	Chemical formula	AFR
Methanol	CH3OH	6.47:1
Ethanol	C2H5OH	9:1
Butanol	C4H9OH	11.2:1
Diesel	C12H23	14.5:1
Gasoline	C8H18	14.7:1
Propane	C3H8	15.67:1
Methane	CH4	17.19:1
Hydrogen	H2	34.3:1

    උදාහරණයක් ලෙස, එතනෝල් 𝟏𝐤𝐠 ප්‍රමාණයක් සම්පූර්ණයෙන්ම  දහනය කිරීම සදහා වාතය 𝟗𝐤𝐠 ක ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය කරනු ලබයි. ඒ වගේම ඩීසල් 𝟏𝐤𝐠 ප්‍රමාණයක් සම්පූර්ණයෙන්ම දහනය කිරීම සදහා වාතය 𝟏𝟒.𝟓𝐤𝐠 ක ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය කරනු ලබයි. 

Go back

Compared with SI Engines and CI Engine of AFR

    𝑺𝒑𝒂𝒓𝒌 𝑰𝒈𝒏𝒊𝒕𝒊𝒐𝒏 එන්ජින් සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රැට්‍රල් ඉන්ධන (𝑷𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝑭𝒖𝒆𝒍) මත ක්‍රියාත්මක වීම සිදු වේ. 𝑺𝑰 එන්ජින්වල 𝑨𝑭𝑹 අගය 𝟏𝟐:𝟏 අනුපාතයේ පවතින විට ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය පොහොසත් මිශ්‍රණයක් (𝑹𝒊𝒄𝒉 𝑴𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) ලෙස හඳුන්වනු ලබයි. 𝑨𝑭𝑹 අගය 𝟐𝟎:𝟏 අගයේ පවතින විට ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය දුර්වල මිශ්‍රණයක් (𝑳𝒆𝒂𝒏 𝑴𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) ලෙසින් හැදින්වේ. එන්ජිමේ ක්‍රියාකාරී තත්වයන් මත (උෂ්ණත්වය , වේගය , බර , ආදීය) ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයේ 𝑨𝑭𝑹 අගය පරාසය වෙනස් වීම සිදු වේ. නවීන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් හැකි තාක් ස්ටොයිකියෝමිතික (𝑺𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄) 𝑨𝑭𝑹 අනුපාතය තුල දහන ක්‍රියාවලිය සිදු කරමින් යාන්තික ශක්තිය නිපදවිය හැකි ලෙසින් සැලසුම් කර ඇත. ප්‍රධාන වශයෙන් මේ සදහා දහන කුටීරය තුල ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණ වාශ්පය දහනය වීමෙන් පසු හැසිරෙන ආකාරය උපයෝගී කර ගනී. උදාහරණයක් ලෙස 𝑺𝑰 එන්ජිමක ක්‍රියාකාරී වේගය සහ ව්‍යාවර්තය අනුව 𝑨𝑭𝑹 අනුපාතය වෙනස් වන ආකාරය පහත වගුවෙන් නිරීක්ෂණය කිරීමට හැකි වේ.

Function of air fuel ratio according to engine speed and operation.

   සම්පීඩන ජ්වලන (𝑪𝑰) එන්ජින් සාමාන්‍යයෙන් ඩීසල් ඉන්ධන (𝑫𝒊𝒆𝒔𝒆𝒍 𝑭𝒖𝒆𝒍) භාවිතා කරමින් ධාවනය වීම සිදු වේ. දහන ක්‍රියාවලියේ ස්වාභාවය අනුව , සම්පීඩන ජ්වලන එන්ජින් (𝑪𝑰 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆) සෑම විටම 𝟏𝟖:𝟏 සහ 𝟕𝟎:𝟏 අතර පවතින දුර්වල 𝑨𝑭𝑹 මිශ්‍රණ (𝑳𝒆𝒂𝒏 𝑴𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) අනුපාත මත ක්‍රියාත්මක වේ.  

    𝑺𝑰 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 හා සසඳන විට 𝑪𝑰 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 ක්‍රියාත්මක වීමට අවශ්‍ය ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි ප්‍රධාන වෙනස් කමක් දැකිය හැකි වේ; එනම්

• 𝐂𝐈 𝐄𝐧𝐠𝐢𝐧𝐞 සෑම විටම ක්‍රියාත්මක වන්නේ ස්තර වශයෙන් පවතින ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් උපයෝගී කර ගනිමිනි. එනම් , දහන කුටීරය තුල ඇති ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයේ ස්තර (𝐬𝐭𝐫𝐚𝐭𝐢𝐟𝐢𝐞𝐝) සෑම විටම 𝐀𝐅𝐑 අනුපාතයේ නො පවතී. මෙම වර්ගයේ ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණ සමජාතිය නොවන (𝐧𝐨𝐧 𝐡𝐨𝐦𝐨𝐠𝐞𝐧𝐞𝐨𝐮𝐬) මිශ්‍රණ ලෙසින් හැදින් වේ.




• 𝐒𝐈 𝐄𝐧𝐠𝐢𝐧𝐞 සෑම විටම සමජාතිය (𝐡𝐨𝐦𝐨𝐠𝐞𝐧𝐞𝐨𝐮𝐬) ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණ මත ක්‍රියාත්මක වේ. එනම් ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයේ අන්තර්ගත සෑම ස්තරයක් තුලම පවතින 𝐀𝐅𝐑 අනුපාතය සමාන අගයක පවතී.

Go back

How stoichiometric air fuel ratio is calculated

   ස්ටෝචියෝමිතික වාත-ඉන්ධ අනුපාතය ගණනය කරන්නේ කෙසේ ද යන්න තේරුම් ගැනීමට නම් , ඊට ප්‍රථම ව ඉන්ධන දහන ක්‍රියාවලිය සිදු වන ආකාරය දෙස බැලිය යුතු ය. ඉන්ධන දහනය මූලික වශයෙන් ඔක්සිජන් (𝒐𝒙𝒚𝒈𝒆𝒏 𝒐𝒓 𝑶²) සමග සිදු වන රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවක් ලෙස පෙන්වා දිය හැකියි. මෙලෙස ඔක්සිජන් සමග සිදු වන රසායනික ප්‍රතික්‍රියා ඔක්සිකරන ප්‍රතික්‍රියාවන් (𝒐𝒙𝒊𝒅𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏) ලෙසින් හඳුන්වනු ලබයි. මෙහි දී ඔක්සිජන් වාතය සහිත ඉන්ධන මිශ්‍රණය දහනය වීමේ දී අතුරුඵල ලෙස , මූලික වශයෙන් ජලය (𝑯2𝑶) , කාබන්ඩයොක්සයිඩ් (𝑪𝑶2) සහ තාප ශක්තිය ජනනය වීම සිදු වේ.

$$\text{Fuel}+\text{Oxygen}\underset{hightemperature\text{ (CI)}}{\overset{spark\text{ (SI)}}{\to }}\text{Carbon dioxide}+\text{Water}+\text{Energy}$$

   ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය තුල ඔක්සිකරන ප්‍රතික්‍රියාව ආරම්භ වීමට නම් කුමන හෝ ආකාරයේ කිසියම් ශක්ති ප්‍රමාණයක් පිටතින් ලබා දීම සිදු කල යුතු වේ. මෙලෙස පිටතින් ලබා දෙනු ලබන කුඩා ශක්ති ප්‍රමාණය සක්‍රීය කිරීමේ ශක්තිය (𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚) ලෙසින් හඳුන්වනු ලබයි. මෙය ගිනි පළිඟුවක් ආකාරයෙන් හෝ මිශ්‍රණය තුලම අධික උෂ්ණත්වයක් ජනනය කර ගැනීම මගින් ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය මතට සක්‍රීය ශක්තිය ලබා දීම සිදු කරයි.

• 𝑷𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 ඉන්ධන වශයෙන් යොදා ගනු ලබන 𝑰𝑪 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 සදහා සක්‍රිය කිරීමේ ශක්තිය ලෙස 𝒔𝒑𝒂𝒓𝒌 𝒑𝒍𝒖𝒈 භාවිතා කරමින් ජනනය කරනු ලබන පුළිගු (𝒔𝒑𝒂𝒓𝒌) යොදා ගනු ලබයි.




• 𝑫𝒊𝒆𝒔𝒆𝒍 ඉන්ධන වශයෙන් යොදා ගනු ලබන 𝑰𝑪 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 සදහා සක්‍රිය කිරීමේ සක්‍රිය ලෙස දහන කුටීරය තුල ඇති වාතය අධි පීඩනයට ලක් වීමේ දී ජනනය වන උෂ්ණත්වය යොදා ගනු ලබයි.

   𝑨𝒊𝒓-𝑭𝒖𝒆𝒍 මිශ්‍රණය මත සිදු වන ශුද්ධ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාව අවසන් වීමත් සමගම එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙසින් ඉතාමත් අධික තාප ශක්ති ප්‍රමාණයක් මුදාහැරීම සිදු වේ. මේ නිසා ඉන්ධන මත සිදු වන රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවන් අධික තාපජ ප්‍රතික්‍රියාවන් (𝒉𝒊𝒈𝒉𝒍𝒚 𝒆𝒙𝒐𝒕𝒉𝒆𝒓𝒎𝒊𝒄) ලෙසින් නම් කරයි.

Go back

Lambda air fuel ratio

   අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිම තුල දී ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය පූර්ණ දහන අවස්ථාවක් සහතික කරමින් එම එන්ජිම ක්‍රියාත්මක වීම සදහා ගණනය කර ගනු ලබන වාත ඉන්ධන මිශ්‍රණ අනුපාතය 𝑺𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄 𝒂𝒊𝒓 𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐 එසේත් නැතිනම් 𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐 ලෙසින් හඳුන්වනු ලබයි. 𝑰𝒄 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 හි ඇති විවිධ භාර අවස්ථාවන් සහ අක්‍රමවත් ධාවන තත්වයන් මත මෙම වාත ඉන්ධන අනුපාතය නියත මට්ටමින් දිගටම පවත්වා ගෙන යාම අපහසු කාර්‍යයකි. මේ නිසා එම අගයට ආසන්න අගය පරාසයන් මත එන්ජිම ක්‍රියාත්මක වීම සිදු වේ. මෙලෙස ධාවනය වන 𝑰𝑪 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 එකක් තුලට අවශෝෂණය කර ගනු ලබන සැබෑ වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ අනුපාතය 𝒂𝒄𝒕𝒖𝒂𝒍 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐 ලෙසින් හඳුන්වනු ලබයි. මේ නිසා ධාවනය වන එන්ජින් තුල 𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 සහ 𝒂𝒄𝒕𝒖𝒂𝒍 ලෙසින් හඳුන්වනු ලබන වාත-ඉන්ධන අනුපාත අවස්ථාවන් දෙකම සලකා බැලීමට සිදු වේ. ඒ හේතු කාරනා මත සත්‍ය 𝑨𝑭𝑹 (𝑨𝑭𝑹-𝒂𝒄𝒕𝒖𝒂𝒍) සහ න්‍යායාත්මක 𝑨𝑭𝑹 (𝑨𝑭𝑹-𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍) යන වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණයන්ගේ අනුපාත අගයක් ගණනය කර ගැනීම සිදු කර ගනු ලබයි. මෙසේ ගණනය කර ගනු ලබන අගය ලැම්ඩා (λ- 𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂) ලෙසින් හඳුන්වනු ලබයි.

$$\mathrm{\lambda <!--\lambda -->}=\frac{AF{R}_{actual}}{AF{R}_{ideal}}$$

   𝐅𝐨𝐫 𝐞𝐱𝐚𝐦𝐩𝐥𝐞 ;

        පෙට්‍රල් ඉන්ධන (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒇𝒖𝒆𝒍) වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන 𝑰𝑪 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 සදහා 𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 𝑨𝑭𝑹 අනුපාතය 14.7 ක් වේ. සලකනු ලබන අවස්ථාවක් තුල එම එන්ජිම තුලට අවශෝෂණය කර ගනු ලබන සැබෑ වාත-ඉන්ධන අනුපාතය (𝒂𝒄𝒕𝒖𝒂𝒍 𝑨𝑭𝑹) 13.5 නම් එම අවස්ථාවේ ලැම්ඩා (𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂- λ) අගය පහත පරිදි ගණනය කර ගත හැකිය.

 λ = 𝟏𝟑.𝟓/𝟏𝟒.𝟓

    = 𝟎.𝟗𝟐

   එන්ජිමෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය මත λ අගය පරාසය කොටස් තුනකට වෙන් කර පවතී. එනම් දුර්වල වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ (𝒍𝒆𝒂𝒓𝒏 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒎𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) , න්‍යායාත්මක වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ (𝒔𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄 𝒐𝒓 𝑰𝒅𝒆𝒂𝒍 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒎𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) හා පොහොසත් වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ (𝒓𝒊𝒄𝒉 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒎𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) අවස්ථාවන් ලෙසිනි.

 

☑️ 𝐑𝐢𝐜𝐡 𝐚𝐢𝐫-𝐟𝐮𝐞𝐥 𝐦𝐢𝐱𝐭𝐮𝐫𝐞 (λ<𝟏.𝟎𝟎)

  𝑰𝒄 𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 ම තුලට අවශෝෂණය කර ගන ලබන ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය තුල අන්තර්ගත ඉන්ධන ප්‍රමාණය සම්පූර්ණයෙන්ම දහනය කර ගැනීමට ප්‍රමාණවත් ඔක්සිජන් සහිත වාතය අඩංගු නොවේ. මේ නිසා දහනය කිරීමෙන් පසු පිටවන පිටාර වායුව (𝑬𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝒈𝒂𝒔) තුල නොදැවුනු ඉන්ධන පවතී.

☑️ 𝐒𝐭𝐨𝐢𝐜𝐡𝐢𝐨𝐦𝐞𝐭𝐫𝐢𝐜 𝐨𝐫 𝐈𝐝𝐞𝐚𝐥 𝐚𝐢𝐫-𝐟𝐮𝐞𝐥 𝐦𝐢𝐱𝐭𝐮𝐫𝐞 (λ=𝟏.𝟎𝟎)

වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණය තුල අන්තර්ගත ඉන්ධන ප්‍රමාණය සම්පූර්ණයෙන්ම දහනය කිරීමට ප්‍රමාණවත් ඔක්සිජන් සහිත වාතය අඩංගු වේ. මේ නිසා දහනය කිරීමෙන් පසු පිට වන පිටාර වාතය තුල අතිරික්ත ඔක්සිජන් සහ නොදැවුනු ඉන්ධන අන්තර්ගත නොවේ.

☑️ 𝐈𝐞𝐚𝐫𝐧 𝐚𝐢𝐫-𝐟𝐮𝐞𝐥 𝐦𝐢𝐱𝐭𝐮𝐫𝐞 (λ>𝟏.𝟎𝟎)

වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණය තුල අන්තර්ගත ඉන්ධන ප්‍රමාණය සම්පූර්ණයෙන්ම දහනය කිරීම සදහා අවශ්‍ය ප්‍රමාණයටත් වැඩියෙන් ඔක්සිජන් සහිත වාතය අඩංගු වේ. මේ නිසා දහනය කිරීමෙන් පසු පිට වන පිටාර වායුව තුල ඔක්සිජන් අතිරික්තයක් අඩංගු වේ.

Go back

Air fuel ratio and engine performance

    එන්ජිමට සපයනු ලබන වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ අනුපාතය මත එම එන්ජිමෙහි ප්‍රතිදාන බලය සහ ඉන්ධන පරිභෝජනය රඳා පවතී. මේ අනුව අපට පෙනී යන්නේ එන්ජිමකින් ලබා ගත හැකි කාර්ය සාදන හැකියාව එම එන්ජිමට සපයනු ලබන ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි අඩංගු ඉන්ධන-වාත අනුපාතය මත රඳා පවතින බවයි. පෙට්‍රල් ඉන්ධන (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒇𝒖𝒆𝒍) වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සඳහා අඩුම ඉන්ධන පරිභෝජන අවස්ථාව දුර්වල වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණයක් සැපයීම මගින් ලබා ගත හැකි වේ. මීට ප්‍රධානතම හේතුව ලෙසින් දහන කුටීරය තුලට සපයනු ලබන සියළුම ඉන්ධන දහනය වීමට ප්‍රමාණවත් ඔක්සිජන් පැවතීම පෙන්වා දිය හැකිය. අනෙක් අතට පොහොසත් ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් සැපයීම තුලින් අදාළ එන්ජිමට උපරිම ප්‍රතිදාන බලයක් ලබා ගැනීමට හැකි වේ. ඉහල එන්ජින් භාරයක් හෝ වේගයක් අවශ්‍ය අවස්ථාවේ දී එන්ජින් සිලින්ඩර් තුලට වැඩි පුර ඉන්ධන නිකුත් කිරීම සිදු කරනු ලබයි. මෙහිදී ඉන්ධන වාෂ්පීකරණය සහ තාප අවශෝෂණය යන ක්‍රියාවලීන් හේතුවෙන් දහන කුටීරය සිසිල් වීම සිදු වේ. මේ නිසා එන්ජිම තුල දහන ක්‍රියාවලිය නිසියාකාරව ක්‍රියාත්මක කරමින් උපරිම එන්ජින් ව්‍යාවර්තයක් නිපදවීමට ඉඩ සලසනු ලබයි.

     මේ අනුව අපට පෙනී යන්නේ එකම වායු අනුපාතයකින් එන්ජිමේ උපරිම බලය සහ අවම ඉන්ධන පරිභෝජනය ලබා ගැනීමට නො හැකි බවයි. පෙට්‍රල් ඉන්ධන වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන 𝒔𝒑𝒂𝒓𝒌 𝒊𝒈𝒏𝒊𝒕𝒊𝒐𝒏 වර්ගයේ අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සඳහා අඩුම ඉන්ධන පරිභෝජන අවස්ථාව එනම් ඉන්ධන පිරිමැසුම් දායක අවස්ථාව 𝑨𝑭𝑹 𝟏𝟓.𝟒:𝟏 දී ලගා කර හත හැකි වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණයෙහි සාමාන්‍යතා අනුපාතය එනම් 𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂 (λ) අගය 𝟏.𝟎𝟓 තරම් වූ අගය පරාසයක පවතින අතර මෙමගින් දුර්වල වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණ අවස්ථාවක් පෙන්නුම් කරනු ලබයි. ඒ වගේම 𝒔𝒑𝒂𝒓𝒌 𝒊𝒈𝒏𝒊𝒕𝒊𝒐𝒏 එන්ජින් සඳහා උපරිම එන්ජින් බලය ලබා ගත හැකි අවස්ථාව ලෙසින් 𝑨𝑭𝑹 𝟏𝟐.𝟔:𝟏 වාත-ඉන්ධන අනුපාත අවස්ථාව පෙන්වා දී ඇත. මෙම අවස්ථාවේ දී වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණය පොහොසත් අවස්ථාවේ පවතින අතර එම මිශණයෙහි සාමාන්‍යතා අනුපාතය එනම් 𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂 (λ) අගය 𝟎.𝟖𝟔 තරම් වූ අගය පරාසයක පවතී. එන්ජිම සදහා සපයනු ලබන වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණය ස්ටියෝමිතික පරාසයේ එනම් λ=𝟏 අවස්ථාවේ දී උපරිම එන්ජින් බලය සහ අවම ඉන්ධන පරිභෝජනය අතර මධ්‍යස්ථ සම්මුතියක් මත ක්‍රියාත්මක වීම සිදු වේ.

   ඩීසල් ඉන්ධන වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සම්පීඩන දහන ක්‍රියාවලියට යටතේ ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය දහනය කර ගනිමින් ක්‍රියාත්මක වේ. මෙම සම්පීඩන ජ්වලන එන්ජින් සෑම විටම දුර්වල ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් (λ > 𝟏.𝟎𝟎) මත පදනම් වෙමින් ක්‍රියාත්මක වීම සිදු වේ. මේ නිසා , ඩීසල් ඉන්ධන වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන නවීනතම මට්ටමේ එන්ජින් 𝟏.𝟔𝟓-𝟏.𝟏𝟎 ලැම්ඩා අගය පරාසයක් මත ධාවනය හැකි ලෙසින් සැලසුම් කර ගෙන පවතී. මෙහි දී උපරිම කාර්‍යක්ශමතාවය එනම් අඩුම ඉන්ධන පරිභෝජන අවස්ථාව λ=𝟏.𝟔𝟏 තරම් වූ ඉන්ධන-වාත අනුපාතයක් පවතින අවස්ථාවේ දී ලබා ගනී. ලබා දෙනු ලබන ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි ඉන්ධන ප්‍රමාණය වැඩි කිරීමේ දී එනම් λ අගය 𝟏.𝟏𝟎 අගය වෙත ලගා වීමේ දී , එන්ජිම මගින් නොදැවුනු ඉන්ධන කොටස් අප වහනය කිරීම ආරම්භ කරයි. 

Go back

Impact of air fuel ratio on engine emissions

   අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් මගින් පිට වන පිටාර වාත විමෝචනය (𝑬𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝑮𝒂𝒔) , දහන ක්‍රියාවලිය සදහා සපයනු ලබන ඉන්ධන-වාත මිශ්‍රණයෙහි අන්තර්ගත වායු ඉන්ධන අනුපාතය (𝑨𝒊𝒓-𝑭𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) මත දැඩි ලෙස රඳා පවතී. ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි සාමාන්‍යතා සාධකය (𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒄𝒆 𝒇𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓) අනුව එනම් λ=𝟏 පරාසයේ පවතින පරිදි සැලසුම් කරමින් දහන කුටීරය (𝑪𝒐𝒎𝒃𝒖𝒔𝒕𝒊𝒐𝒏 𝒄𝒉𝒂𝒎𝒃𝒆𝒓) තුලට සැපයීම මගින් පූර්ණ දහන අවස්ථාවක් බලාපොරොත්තු විය හැකිය. එහි දී ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය තුල පවතින සියළුම ඉන්ධන (𝑭𝒖𝒆𝒍) සහ ඔක්සිජන් (𝑶𝒙𝒚𝒈𝒆𝒏) පරිභෝජනය කරන අතර අතුරුඵලයක් ලෙසින් කාබන්ඩයොක්සයිඩ් (𝑪𝑶2) සහ ජල වාෂ්ප (𝑯2𝑶) පමණක් නිපදවයි. 

    මේ නිසා එන්ජිමේ ක්‍රියාකාරිත්වය සදහා මෙන්ම පිටාර වාත විමෝචනය සඳහා ද ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි සාමාන්‍යතා සාධකය (𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒄𝒆 𝒇𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓) වැදගත් පරාමිතියක් ලෙසින් ක්‍රියා කරනු ලබයි. අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් ස්ටියෝමිතික වායු ඉන්ධන අනුපාතයෙහි (𝑺𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄 𝑨𝒊𝒓-𝑭𝒖𝒆𝒍 𝑹𝒂𝒕𝒊𝒐) හෝ ඊට ආසන්න අගයක් තුල දී වඩාත් කාර්‍යක්ශමව ක්‍රියාත්මක වන අතර , මෙම අනුපාතයෙන් බැහැර වීම මගින් පිටාර විමෝචනය වැඩි කිරීමට මෙන්ම එන්ජින් ක්‍රියාකාරිත්වය අඩු වීමට හේතු විය හැකි ය. 

 මෙලෙසින් අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් (𝑰𝑪 𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆) මගින් පිට වන ප්‍රධානතම අහිතකර මට්ටමේ පිටාර වාත විමෝචන සංඝටකයන් පහත දැක්වෙන පරිදි සාරාංශ කර ඇත.

𝐄𝐱𝐡𝐚𝐮𝐬𝐭 𝐠𝐚𝐬 𝐞𝐦𝐢𝐬𝐬𝐢𝐨𝐧𝐬                     

                                    

📌️𝐂𝐚𝐫𝐛𝐨𝐧 𝐦𝐨𝐧𝐨𝐱𝐢𝐝𝐞 (𝐂𝐎)

📌️𝐇𝐲𝐝𝐫𝐨𝐜𝐚𝐫𝐛𝐨𝐧 (𝐇𝐂)

📌️𝐍𝐢𝐭𝐫𝐨𝐠𝐞𝐧 𝐎𝐱𝐢𝐝𝐞 (𝐍𝐎𝐱)

📌️𝐔𝐧𝐛𝐮𝐫𝐧𝐭 𝐟𝐮𝐞𝐥 𝐩𝐚𝐫𝐭𝐢𝐜𝐥𝐞𝐬 (𝐒𝐨𝐨𝐭)

 𝑪𝑶 , 𝑯𝑪 සහ 𝑵𝑶𝒙 යන අහිතකර පිටාර වායු විමෝචනය සදහා පෙට්‍රල් එන්ජින් (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆) තුලට සපයනු ලබන ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි අඩංගු ඉන්ධන වාත අනුපාතය මගින් දැඩි ලෙස බලපෑම් ඇති කරනු ලබයි. 𝑪𝑶 සහ 𝑯𝑪 ප්‍රධාන වශයෙන් පොහොසත් ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයකින් (𝑹𝒊𝒄𝒉 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) නිපදවෙන අතර 𝑵𝑶𝒙 නිපදවීම සදහා දුර්වල ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය (𝒍𝒆𝒂𝒓𝒏 𝒂𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) මත සිදු වේ. එබැවින් අහිතකර මට්ටමේ සියළුම පිටාර වායුන් විමෝචනය කිරීම සදහා අවම වශයෙන් ලබා ගත හැකි ස්ථාවර ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් නිපදවා ගැනීම ප්‍රායෝගික ව සිදු කිරීමට අපහසු ක්‍රියාවලියකි.

     පෙට්‍රල් ඉන්ධන (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒇𝒖𝒆𝒍) දහනය මගින් නිපදවෙන අහිතකට පිටාර විමෝචනය හැකි තාක් අවම කර ගැනීම අරමුණු කර ගනිමින් පෙට්‍රල් එන්ජින් හා සම්බන්ධ පිටාර නල මාර්ගය සදහා 𝒕𝒉𝒓𝒆𝒆 𝒘𝒂𝒚 𝒄𝒂𝒕𝒂𝒍𝒚𝒔𝒕 (𝑻𝑾𝑪) උපාංගයක් එක් කර ගෙන පවතී. ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය 𝒏𝒂𝒓𝒓𝒐𝒘𝒃𝒂𝒏𝒅 𝒎𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆 අවස්ථාවේ එනම් ස්ටියෝමිතික අනුපාතයට වඩාත් ආසන්න මිශ්‍රණයක් පවතින විට දී උත්පේරක පරිවර්තකය මගින් උපරිම කාර්‍යක්ශමතාවයකින් යුතුව ක්‍රියාත්මක වීම නිසා විමෝචනය වන අහිතකර වායූන් හැකි උපරිම මට්ටමින් හිතකර මට්ටමේ වායූන් බවට බිද හෙළනු ලබයි. එන්ජිම λ=𝟏 ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් මත ක්‍රියාත්මක වන විට 𝒕𝒉𝒓𝒆𝒆 𝒘𝒂𝒚 𝒄𝒂𝒕𝒂𝒍𝒚𝒔𝒕 (𝑻𝑾𝑪) උපාංගය මගින් හයිඩ්‍රොකාබන් (𝑯𝑪) 𝟓𝟎%-𝟗𝟎% අතර ප්‍රතිශතයකින් ද කාබන්මොනොක්සයිඩ් (𝑪𝑶) සහ නයිට්‍රිජන්මොනොක්සයිඩ් (𝑵𝑶𝒙) 𝟗𝟎%-𝟗𝟗% අතර ප්‍රතිශතයකින් පරිවර්තන ක්‍රියාවලියට ලක් කරනු ලබයි.

Go back

Lambda closed-loop combustion control

   මෝටර් රථ මගින් නිකුත් වන පිටාර වායූන් පිළිබඳ ව පවතින නීති රෙගුලාසි සපුරාලීම සඳහා, අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් ක්‍රියාත්මක වන වායු-ඉන්ධන අනුපාතය (𝑨𝒊𝒓-𝒇𝒖𝒆𝒍 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) පිළිබඳ නිවැරදි පාලනයක් තිබීම ඉතා වැදගත් වේ. මේ නිසා , නවීනතම මට්ටමේ අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සියල්ලම දහනය සඳහා යොදා ගනු ලබන වායු ඉන්ධන අනුපාතය (𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂) සඳහා විශේෂිත මට්ටමේ සංවෘත ලූප පාලනයක් (𝒄𝒍𝒐𝒔𝒆𝒅-𝒍𝒐𝒐𝒑 𝒄𝒐𝒏𝒕𝒓𝒐𝒍) අන්තර්ගත කර පවතී. මෙම තාක්ෂණය විශේෂයෙන්ම පෙට්‍රල් ඉන්ධන (𝒑𝒆𝒕𝒓𝒐𝒍 𝒇𝒖𝒆𝒍) වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සදහා යොදා ගනු ලබයි.

     පද්ධතිය ක්‍රියාත්මක කිරීම සඳහා තීරණාත්මක සංරචකය ලෙසින් ඔක්සිජන් සංවේදකය (𝑶𝒙𝒚𝒈𝒆𝒏 𝒔𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓) පෙන්වා දිය හැකි ය. මෙය ලැම්ඩා සංවේදකය (𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂 𝑺𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓) ලෙසින් ද හඳුන්වනු ලබයි. මෙම සංවේදකය මගින් පිටාර වායුවේ අන්තර්ගත ඔක්සිජන් අණු මට්ටම මැනීම සිදු කර ලැබෙන දත්තයන් එන්ජින් පාලන ඒකකය (𝑬𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 𝑪𝒐𝒏𝒕𝒓𝒐𝒍 𝑴𝒐𝒅𝒖𝒍𝒆 : 𝑬𝑪𝑴) වෙත යොමු කරනු ලබයි. ඔක්සිජන් සංවේදකය මගින් ග්‍රහණය කර ගනු ලබන දත්ත මත පදනම්ව , පෙට්‍රල් එන්ජිම හා සම්බන්ධිත එන්ජින් පාලන ඒකකය මගින් වායු ඉන්ධන අනුපාතය ස්ටියෝමිතික මට්ටමට (λ=𝟏.𝟎𝟎) ආසන්න අගය පරාසයක තබා ගැනීමේ අරමුණින් යුතුව ඉන්ධන ස්කන්ධ ප්‍රමාණය සකස් කර ගැනීම සිදු කරයි.

      උදාහරණයක් ලෙස, පෙට්‍රල් ඉන්ධන ලෙසින් භාවිතා වන එන්ජිමක පිටාර නලය (𝑬𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝒑𝒊𝒑𝒆) ඔස්සේ පිට වන පිටාර වාතය (𝑬𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝑮𝒂𝒔) තුල අඩංගු ඔක්සිජන් මට්ටම ස්ටියෝමිතික අනුපාත (𝒔𝒕𝒐𝒊𝒄𝒉𝒊𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄 𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐) සීමාවට වඩා වැඩි නම් එන්ජින් පාලන ඒකකය මගින් දහන ක්‍රියාවලිය සඳහා උපකාරී වූ ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණය දුර්වල මට්ටමේ මිශ්‍රණයක් (𝒍𝒆𝒂𝒓𝒏 𝒎𝒊𝒙𝒕𝒖𝒓𝒆) ලෙසින් හඳුනා ගනු ලබයි. මේ නිසා එලබෙන ඊලග එන්නත් චක්‍රයේ දී අතිරික්ත වාත ප්‍රමාණය දහන ක්‍රියාවලියට නතු කර ගැනීමේ අරමුණින් යුතුව දහන කුටීර වෙත එන්නත් කරනු ලබන ඉන්ධන ප්‍රමාණය වැඩි කර ගනු ලැබේ. එන්ජින් පාලන ඒකකය මගින් සෑම විටම ඉන්ජෙක්ෂන් චක්‍ර තුල දී , දුර්වල ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයේ සිට ක්‍රමානුකූල ව පොහොසත් ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයක් දක්වා සංක්‍රමණය වන පරිදි ඉන්ජෙක්ටර් තරංග ආයාමය (𝒊𝒏𝒋𝒆𝒄𝒕𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒍𝒔𝒆 𝒘𝒊𝒅𝒕𝒉) සකස් කරනු ලබයි. මෙසේ සිදු කර ගනු ලබන්නේ ස්ටොයිකියෝමිතික ඉන්ධන වාත මිශ්‍රණයෙහි සාමාන්‍ය අගය ලබා ගැනීම සදහායි.

      ඩීසල් ඉන්ධන වශයෙන් භාවිතා කරමින් ධාවනය වන අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් සෑම විටම දුර්වල වාත-ඉන්ධන මිශ්‍රණය අනුපාතයක් මත ක්‍රියාත්මක වන බැවින් , මෙම එන්ජින් සදහා ලැම්ඩා (𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂 : λ) පාලනය වෙනස්ම ආකාරයකින් සිදු වේ. නමුත් අවසාන ඉලක්කය වන පිටාර වාත විමෝචන (𝒆𝒙𝒉𝒂𝒖𝒔𝒕 𝒈𝒂𝒔 𝒆𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒐𝒏𝒔) පාලනය සඳහා වන ක්‍රියාවලිය නිසියාකාරව සිදු කර ගැනීම සඳහා එන්ජින් පාලක පද්ධතිය මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයන් විසින් සුදුසු පරිදි සැලසුම් කර ගෙන පවතී.

Go back

𝓦𝓻𝓲𝓽𝓽𝓮𝓷 𝓫𝔂 𝓗𝓲𝓰𝓱𝓡𝓮𝓼𝓲𝓼𝓽𝓛𝓚