Как точно шофирането с постно гориво повишава температурата на запалване
От този въпрос научих, че работещият с нисък гориво двигател повишава температурата на запалване, което наред с други неща води до проблеми с катализатора. Нямам идея как и защо.
Как и защо точно оскъдното (или богатото на кислород) гориво повишава температурата на запалване?
Имате качествено описание на случващото се, но нека го разделим в по-малък мащаб. Когато говорим за "температура" на нещо, ние наистина говорим за това колко бързо молекулите се движат и отскачат една от друга. „Температурата“ е наистина „кинетична енергия“. И се оказва, че освен движението в космоса има и други видове енергия - молекулите могат да се въртят, да вибрират и техните електрони да се възбуждат и да се движат спрямо ядрото. Всяка от тези енергии може да бъде и "температура", така че да можете да имате температура на превеждане (което обикновено мислим), но можете да имате температура на въртене, температура на вибрациите и електронни температури.
Молекулите обменят енергия помежду си, като се сблъскват една с друга. Когато правят това, те също разпределят енергията помежду си. Колко често се сблъскват, определя колко бързо енергията става равномерна и колко бързо достигат до това, което е известно като равновесие. Когато всички различни температури са еднакви, състоянието е в равновесие и не трябва да се притесняваме да следим различните видове температури. Повечето от процесите, които биха се осъществили в двигателя, оставят повече от достатъчно време за постигане на равновесие и не е нужно да се тревожим твърде много за неравновесни ефекти.
Сега при химични реакции молекулите се разпадат и образуват нови. Когато новите имат по-малко енергия, разликата в енергията се отделя като топлина. Когато новите имат повече енергия, реакцията изисква добавяне на енергия, за да се постигне това. Очевидно двигателите се нагряват, така че реакциите в тях освобождават енергия и ние използваме тази енергия, за да движим автомобила.
Така молекулите се разпадат. И те се разпадат, когато започнат да вибрират толкова силно, че връзките между атомите не могат да ги задържат заедно. Единственият начин да накарате молекулата да вибрира е да се сблъскате с друга молекула с достатъчно енергия и достатъчно ефективен енергиен трансфер, за да задействате вибрациите. И енергията трябва да е достатъчно висока, за да се разпаднат молекулите поради вибрацията.
Променяйки количеството гориво в сместа, вие променяте видовете сблъсъци, които могат да възникнат. И не е съвсем лесно, но някои молекули по-добре обменят енергия с други. За да накарат горивната молекула да се разпадне, те трябва да се сблъскат с други молекули на гориво с някаква енергия или с други молекули кислород с повече енергия. Ако добавите повече от обичайното количество кислород (работещ постно), вие също трябва да направите този кислород по-горещ, така че молекулите да имат повече енергия, когато се сблъскат и да вибрират горивото достатъчно, за да се разпадне. И обратно, когато шофирате с богато гориво, имате повече молекули гориво, които могат да се сблъскат една с друга и да се разпаднат, но по-малко молекули кислород, които могат да се комбинират с топлина и да отделят топлина. Това (и някои други ефекти) ще понижи крайната температура на пламъка.
Нека върнем това в контекста на двигател, базиран на обширна дискусия по този въпрос. При двигател с директно впръскване въздухът се изтегля в цилиндъра, буталото се компресира и след това горивото се пръска в цилиндъра. След това свещ запалва искра в камерата. Това отлагане на електрони възбужда молекулите на горивно-въздушната смес - всъщност йонизира въздуха (премахва електроните от молекулите) и всичко това добавя много енергия към молекулите. Тази енергия е първоначалната енергия, необходима за започване на горенето.
За състояние с ниско гориво казах, че отнема повече енергия, за да започне реакцията, и го изразих по отношение на по-висока температура на запалване. Температурата на запалване идва от тази свещ (при студен двигател горещите двигатели също допринасят за топлина от самите цилиндри). При нормални работни условия свещите осигуряват повече от достатъчно енергия за запалване. Когато работното състояние стане по-слабо, запалителната свещ доставя същото количество енергия - но все още има достатъчно енергия за запалване. В крайна сметка няма достатъчно енергия в слаби условия. това е постно осечка .
Дизеловите двигатели работят по различен начин. В името на аргументацията, нека се придържаме към директно инжектиране. Цилиндърът се пълни с въздух, буталото го компресира и горивото се впръсква. Няма обаче искра, която да предизвика реакцията. Дизеловите двигатели разчитат само на генериране на достатъчно високо налягане за запалване на сместа. Високото налягане означава висока плътност и това означава повече сблъсъци за разпределяне на енергията (молекулите не трябва да стигат толкова далеч, за да се ударят една друга). И в двата случая важат същите идеи. В постни условия ще е необходимо по-високо налягане, за да се запали. При идеални условия двигателят ще компресира повече от точното изискване. Когато работи с ниско гориво, той все още има достатъчно компресия, за да се запали. Ако сте толкова слаби, че компресията вече не е достатъчно висока, се стига до друга Неуспешно прекъсване на запалването. Подгревните свещи могат да помогнат във всичко това, като нагреят цилиндрите и помогнат за нагряване на сместа и стартиране на реакциите.
И при двата двигателя стените на цилиндъра се загряват след определен период на работа и е необходимо по-малко влагане (чрез искра или компресия), за да се инициира реакцията. При студените двигатели обаче е необходимо първоначалното отделяне на енергия, за да се задействат реакциите. Много блокове за управление са настроени да консумират много гориво, когато двигателят стартира, защото е по-лесно да се запали. Когато се затоплят, сместа става по-рядка, намалявайки емисиите и разхода на гориво. Може да сте запознати с ръчни дросели за неща като косачки за трева - дроселът е това, което променя сместа гориво-въздух и за да стартирате двигателя, трябва да настроите дросела да е богат на гориво.
За заинтересованите, въз основа на дискусията, която проведохме в различните разговори за коментари, продължих и дадох конкретен пример за това как/защо температурата може да се повиши, когато пламъкът е остър. Разговорът в чата е отбелязан тук .