Tại sao động cơ xăng cần duy trì tỷ lệ nhiên liệu không khí, trong khi động cơ diesel thì không?

Câu hỏi đơn giản này đã làm tôi khó chịu trong một thời gian. Lượng nhiên liệu được bơm vào động cơ xăng được tính theo lượng không khí đi vào van tiết lưu (được đo bằng luồng khí khối / cảm biến áp suất tuyệt đối đa dạng). Tuy nhiên, lượng nhiên liệu được bơm vào động cơ diesel chỉ đơn giản phụ thuộc vào lực nhấn bàn đạp và không khí có thể được hút vào xi lanh một cách tự do. Điều đó có nghĩa là trong hoạt động bình thường, diesel chạy thực sự nạc và xăng liên tục duy trì tỷ lệ cân bằng hóa học (tình huống tải cao không được xem xét). Tại sao động cơ xăng không thể chạy nạc mà không có van tiết lưu, chỉ phụ thuộc vào lượng nhiên liệu được bơm?

Có vẻ như bạn đã biết tại sao động cơ xăng giữ tỷ lệ nhiên liệu / không khí càng gần với tỷ lệ cân bằng hóa học càng tốt, nhưng chỉ vì thông tin cho bất kỳ ai khác: Tỷ lệ nhiên liệu / không khí cân bằng hóa học là lượng oxy cần thiết để đốt cháy Tất cả xăng hoàn toàn. Một vết bỏng "nạc" để lại một phần oxy còn sót lại và một vết bỏng "giàu" có nghĩa là xăng không cháy hoàn toàn.

Diesels chạy nạc vì, theo trang web này:

Trong động cơ diesel, nhiên liệu được phun vào buồng đốt gần cuối hành trình nén và tự bốc cháy. Điều này chịu trách nhiệm cho âm thanh đốt cháy mà động cơ diesel tạo ra là âm nhạc đến tai của tất cả những người đọc tạp chí này. Khi trộn giữa nhiên liệu và không khí xảy ra, tiếp tục cháy. Quá trình này rất không đồng nhất (vì nhiên liệu và không khí được trộn trong buồng đốt, nó không đồng nhất như trong động cơ khí có hỗn hợp được tạo ra trước khi đi vào đầu xi lanh). Muỗi được hình thành trong quá trình đốt cháy vì một số nhiên liệu bị đốt cháy với lượng oxy không đủ, và quá trình đốt cháy nhiên liệu không được hoàn thành. Khi nhiên liệu bổ sung được bơm vào, ngày càng có nhiều bồ hóng được sản xuất. Vì thế, tỷ lệ không khí / nhiên liệu của động cơ diesel phải luôn gọn hơn so với cân bằng hóa học để ngăn chặn lượng khói quá mức. Vì lý do này, một động cơ diesel công suất cao được sửa đổi sẽ thổi khói đen vì nó được cung cấp năng lượng một mình mà không cần quan tâm đến việc tạo ra bồ hóng. Động cơ diesel không khói có ít nhiên liệu hơn trong xi lanh so với xi lanh của động cơ xăng, và do đó năng lượng diesel giảm do so sánh.

Xăng được bơm trước khi đốt cháy, vì vậy nó có thời gian để trộn đồng nhất hơn. Diesel được bơm vào cuối hành trình nén, do đó, nó đốt cháy dưới áp suất gần như ngay lập tức trước khi nó có thời gian để lan rộng trong không khí có sẵn. Như trích dẫn ở trên, chạy động cơ diesel nạc là một nỗ lực để giảm lượng bồ hóng được sản xuất, làm giảm khí thải.

Biên tập

Để giải quyết câu hỏi của bạn về những gì xảy ra với một động cơ xăng đốt cháy nạc.

Bơm xăng vào động cơ có tác dụng làm mát. Một động cơ đốt cháy nạc, nơi có ít xăng hơn mức cần thiết để đạt được tỷ lệ cân bằng hóa học, sẽ chạy nóng hơn một động cơ chạy ở tỷ lệ cân bằng hóa học hoặc một động cơ chạy phong phú. Chạy quá nạc và bạn có nguy cơ quá nóng và hao mòn thêm trên các thành phần động cơ như con dấu. Ở tỷ số nén cao hơn, động cơ nạc có thể tiết kiệm nhiên liệu hơn và tạo ra lượng khí thải carbon ít hơn. Nhược điểm là có nhiều khí thải NOx đòi hỏi một bộ chuyển đổi xúc tác phức tạp hơn so với hầu hết các phương tiện hiện đại.

Tôi cũng nên làm rõ câu cuối cùng của bạn. Máy gia tốc của bạn được kết nối với van tiết lưu (trực tiếp hoặc "lái bằng dây") và kiểm soát lượng không khí được phép đi vào động cơ. Nó không trực tiếp kiểm soát lượng xăng được bơm. Cảm biến lưu lượng khối phát hiện lượng không khí được truyền vào động cơ, chuyển thông tin đó đến ECU và ECU kiểm soát lượng nhiên liệu được bơm vào. Việc xe của bạn chạy nạc hay giàu đều được ECU quyết định thông qua các đầu vào từ cảm biến lưu lượng khối, cảm biến O2 và / hoặc cài đặt của nhà sản xuất hoặc người dùng. Trong thời của bộ chế hòa khí, thật dễ dàng để điều chỉnh động cơ để chạy phong phú hoặc nạc, nhưng bạn cần thiết bị đặc biệt để điều chỉnh các cài đặt trong ECU.

Nhân tiện, có nhiều lý do mà một nhà sản xuất hoặc chủ sở hữu phương tiện có thể muốn chạy động cơ của họ gầy hoặc giàu có liên quan đến hiệu suất, làm mát hoặc tiết kiệm nhiên liệu.

Tôi rất ngạc nhiên khi không ai đề cập cụ thể, nhưng câu trả lời là phát nổ. Poisson Fish đã gần, nhưng hao mòn thêm từ nhiệt độ xi lanh tăng không phải là vấn đề chính. Vấn đề chính là nhiệt tăng thêm khiến xăng tự bốc cháy trước tia lửa và phá hủy động cơ.

Diesel không gặp phải vấn đề này vì về cơ bản nó hoạt động theo nguyên tắc này - diesel bốc cháy ngay khi nó đi vào xi lanh.

Tôi đoán là nếu xăng có chỉ số octan cao hơn nhiều thì về mặt kỹ thuật chúng ta có thể chạy nó như một động cơ diesel.

Nếu bạn trộn diesel với không khí trước khi nó đi vào cilinder và sau đó nén nó trong một hành trình nén (động cơ Diesel) bình thường, nó chắc chắn sẽ phát nổ trước khi bạn đến trung tâm chết chóc hàng đầu. Tuy nhiên, trong hoạt động bình thường, diesel được phun vào xi lanh và đốt cháy khi nó thoát ra khỏi kim phun và tiếp xúc với không khí nóng. Chỉ có động cơ diesel đi vào buồng đốt. Vì không có nhiên liệu khác nên không có gì để kích nổ. Động cơ đánh lửa Spark có tất cả nhiên liệu và không khí có trong buồng đốt sẵn sàng và chờ tia lửa bắt đầu đánh lửa. Sau đó, một ngọn lửa phía trước di chuyển ra ngoài từ bugi. Nếu áp suất quá cao hoặc nhiệt độ quá cao hoặc có một điểm nóng trong cilinder, toàn bộ hỗn hợp không khí nhiên liệu có thể phát nổ cùng một lúc. Như một lưu ý phụ: - Diesel thực sự có thể được sử dụng trong một động cơ đánh lửa. Chúng tôi đã từng có một máy kéo với một bình xăng nhỏ và bình dầu diesel hoặc dầu hỏa lớn. Bạn đã bắt đầu sử dụng xăng, chuyển sang sử dụng động cơ diesel khi động cơ đã nóng lên và chuyển trở lại xăng trước khi tắt, để đảm bảo có xăng trong bộ chế hòa khí sẵn sàng cho lần khởi động tiếp theo. Không thể bắt đầu lạnh với động cơ diesel và không chạy tốt khi xăng. Tôi tin rằng tỷ lệ nén cao hơn so với xăng thông thường nhưng ít hơn so với diesel thông thường và xăng sẽ gây nổ khi nhiệt độ tăng cao trước khi bạn chuyển sang diesel. để đảm bảo có xăng trong bộ chế hòa khí sẵn sàng cho lần khởi động tiếp theo. Không thể bắt đầu lạnh với động cơ diesel và không chạy tốt khi xăng. Tôi tin rằng tỷ lệ nén cao hơn so với xăng thông thường nhưng ít hơn so với diesel thông thường và xăng sẽ gây nổ khi nhiệt độ tăng cao trước khi bạn chuyển sang diesel. để đảm bảo có xăng trong bộ chế hòa khí sẵn sàng cho lần khởi động tiếp theo. Không thể bắt đầu lạnh với động cơ diesel và không chạy tốt khi xăng. Tôi tin rằng tỷ lệ nén cao hơn so với xăng thông thường nhưng ít hơn so với diesel thông thường và xăng sẽ gây nổ khi nhiệt độ tăng cao trước khi bạn chuyển sang diesel.

Các câu trả lời khác không lưu ý rằng tỷ lệ nhiên liệu không khí phụ thuộc vào vị trí bạn đo. Vì vậy, mặc dù tỷ lệ nhiên liệu không khí trung bình trên toàn bộ xi lanh là nạc (nạc đến mức không thể đốt cháy nếu hỗn hợp đồng nhất), rất gần với điểm phun, nó rất phong phú (rất phong phú đến mức không thể đốt cháy ' có thể), và xa hơn một chút từ điểm phun, đó là cân bằng hóa học, và do đó nhiên liệu bị đốt cháy.

Trên thực tế, một động cơ xăng không cần phải duy trì tỷ lệ nhiên liệu không khí cân bằng hóa học. Có động cơ xăng phun trực tiếp như có động cơ diesel. Một động cơ xăng phun trực tiếp tương tự rất gần với tỷ lệ nhiên liệu không khí giàu điểm phun, nhưng xa hơn một chút là cân bằng hóa học và do đó nhiên liệu bị đốt cháy, mặc dù trên toàn cầu tỷ lệ nhiên liệu không khí có thể nghiêng.

Tuy nhiên, vấn đề của tỷ lệ nhiên liệu không khí nạc là có quá nhiều oxy, khiến nitơ trong không khí có thể đốt cháy các oxit nitơ khác nhau. NOx được sản xuất là một chất gây ô nhiễm và trong tương lai sẽ ngăn chặn tất cả các động cơ sử dụng tỷ lệ nhiên liệu không khí nạc để tuân thủ các quy định, trừ khi một số loại hệ thống SCR được sử dụng. Vì vậy, trừ khi bạn muốn thêm chất lỏng SCR bằng tay, tùy chọn duy nhất trong tương lai sẽ là một công cụ cân bằng hóa học.

Bởi vì trong động cơ đánh lửa tia lửa hạn chế luồng khí là cách duy nhất để kiểm soát RPM của động cơ. Sẽ khó kiểm soát RPM của động cơ bằng cách thay đổi nhiên liệu một mình mà không hạn chế luồng khí. Điều này là do trong các động cơ đánh lửa, đánh lửa bắt đầu nơi đặt bugi và đi từ điểm đó. Trong khi đó trong động cơ đánh lửa nén, đánh lửa bắt đầu bất cứ nơi nào nhiên liệu được đặt một khi được bơm. Ngoài ra động cơ đánh lửa nén phun trực tiếp không phải là hỗn hợp đồng nhất vì nhiên liệu không được cho phép đủ thời gian để trộn trong buồng đốt trước khi đánh lửa. Bạn có thể thấy điều này trên video YouTube về một camera bên trong động cơ diesel. Trong video, bạn có thể thấy những vệt nhiên liệu bốc cháy khi chúng phun ra từ vòi phun. Ngoài ra khi tôi còn là một đứa trẻ, tôi có một máy cắt cỏ cũ và tôi thường chơi xung quanh với vít điều chỉnh hỗn hợp và bằng cách làm cho động cơ chạy gọn hơn, tôi có thể đạt được RPM cao hơn mà không cần di chuyển tấm tiết lưu. Tôi không thực sự hiểu tại sao hỗn hợp nhiên liệu nạc tạo ra nhiệt độ cao hơn nhưng có thể là do có khoảng cách lớn hơn giữa các giọt nhiên liệu vì mỗi giọt có thể có ít thời gian hơn để đốt cháy và do đó tạo ra nhiều hơn nhiệt nhưng tôi không chắc đó chỉ là một lý thuyết.

Động cơ xăng được chạy càng sát càng tốt với tỷ lệ cân bằng hóa học vì trong dải đó, bộ chuyển đổi xúc tác hoạt động hiệu quả nhất .
Một hỗn hợp giàu nhiên liệu được tránh vì điều này có thể làm hỏng bộ chuyển đổi.

Không khí

Động cơ diesel không sử dụng tấm tiết lưu để điều khiển không khí, tấm tiết lưu luôn mở.

Điều này có nghĩa là động cơ diesel luôn hút lượng không khí tối đa và công suất được điều chỉnh bởi lượng nhiên liệu được cung cấp. Với tấm tiết lưu động cơ xăng điều khiển lượng không khí đi vào động cơ, đại lượng này sẽ thay đổi tùy thuộc vào tải và do đó cần phải kiểm soát tỷ lệ nhiên liệu không khí.

Mong rằng sẽ giúp.