Як саме їзда на нежирному паливі підвищує температуру займання
З цього питання я дізнався, що працюючий з бідним двигуном двигун підвищує температуру займання, що серед іншого призводить до проблем з каталітичним нейтралізатором. Я не уявляю, як і чому.
Як і чому саме нежирне (або багате киснем) паливо підвищує температуру займання?
У вас є якісний опис того, що відбувається, але давайте розберемо його на менший масштаб. Коли ми говоримо про "температуру" чогось, ми справді говоримо про те, як швидко молекули рухаються і відскакують одна від одної. "Температура" насправді є "кінетичною енергією". І виявляється, що крім руху в просторі існують і інші види енергії - молекули можуть обертатися, вони можуть вібрувати, а їх електрони можуть збуджуватися і рухатися відносно ядра. Кожна з цих енергій також може бути "температурою", щоб ви могли мати температуру перекладу (що ми зазвичай думаємо), але ви можете мати температуру обертання, температуру вібрації та електронні температури.
Молекули обмінюються енергією одна з одною, стикаючись одна з одною. Коли вони це роблять, вони також розподіляють енергію між собою. Від того, як часто вони стикаються, залежить, наскільки швидко енергія стає рівномірною і як швидко вони досягають того, що називається рівновагою. Коли всі різні температури однакові, стан знаходиться в рівновазі, і нам не потрібно турбуватися про те, щоб відстежувати різні типи температур. Більшість процесів, які відбуватимуться в двигуні, залишають більше ніж достатньо часу для досягнення рівноваги, і нам не потрібно занадто турбуватися про нерівноважні ефекти.
Тепер у хімічних реакціях молекули розпадаються і утворюють нові. Коли нові мають менше енергії, різниця в енергії виділяється у вигляді тепла. Коли нові мають більше енергії, реакція вимагає додавання енергії для цього. Очевидно, що двигуни нагріваються, тому реакції в них виділяють енергію, і ми використовуємо цю енергію для руху автомобіля.
Тож молекули розпадаються. І вони розпадаються, коли починають вібрувати настільки сильно, що зв’язки між атомами не можуть утримувати їх разом. Єдиний спосіб змусити молекулу вібрувати - це зіткнення з іншою молекулою з достатньою кількістю енергії та достатньо ефективною передачею енергії для запуску вібрацій. І енергія повинна бути достатньо високою, щоб молекули розпадалися через вібрацію.
Змінюючи кількість палива в суміші, ви змінюєте типи зіткнень, які можуть статися. І це не зовсім легко, але деякі молекули краще обмінюються енергією з іншими. Щоб молекула палива розпалася, їм доводиться стикатися з іншими молекулами палива з деякою енергією або з іншими молекулами кисню з більшою енергією. Якщо ви додасте більше, ніж звичайна кількість кисню (працює худий), вам також потрібно буде зробити цей кисень гарячим, щоб молекули мали більше енергії при зіткненні і вібрували паливо настільки, щоб воно розвалилося. І навпаки, коли ви їдете багатим на паливо, у вас є більше молекул палива, які можуть зіткнутися один з одним і розпастися, але менше молекул кисню, які можуть поєднуватися з теплом і віддавати тепло. Це (та деякі інші ефекти) знизить кінцеву температуру полум’я.
Давайте повернемо це в контекст двигуна, заснованого на детальному обговоренні цього питання. У газовому двигуні з безпосереднім уприскуванням повітря в циліндр всмоктується, поршень стискається, а потім паливо розпорошується в циліндр. Потім свічка запалює іскру в камері. Саме це осадження електронів збуджує молекули паливно-повітряної суміші - воно фактично іонізує повітря (видаляє електрони з молекул), і все це додає молекулам багато енергії. Ця енергія є початковою енергією, необхідною для початку горіння.
Для стану з низьким рівнем пального я сказав, що для початку реакції потрібно більше енергії, і виразив це через вищу температуру займання. Температура займання надходить від цієї свічки запалювання (на холодному двигуні гарячі двигуни також вносять тепло від самих циліндрів). У звичайних робочих умовах свічки запалювання забезпечують більше ніж достатньо енергії для займання. Коли умови експлуатації стають рідше, свічка запалювання забезпечує таку ж кількість енергії - але енергії для запалення все ще достатньо. Зрештою, в худих умовах не вистачає енергії. це пісне осічка .
Дизельні двигуни працюють по-різному. Задля аргументації, давайте дотримуватися прямого введення. Балон наповнюється повітрям, поршень стискає його і впорскується паливо. Однак немає іскри, яка могла б викликати реакцію. Дизельні двигуни покладаються лише на створення достатньо високого тиску, щоб запалити суміш. Високий тиск означає високу щільність, а це означає більше зіткнень для розподілу енергії (молекули не повинні заходити так далеко, щоб вразити одна одну). У будь-якому випадку застосовуються однакові ідеї. У нежирних умовах для загоряння знадобиться більший тиск. В ідеальних умовах двигун буде стискати більше, ніж точно потрібно. Коли він працює на низькому паливі, він все ще має достатньо стиснення, щоб запалити. Якщо ви стаєте настільки тонким, що стиснення стає недостатньо високим, справа доходить до іншого Помилка осічки. Запальні свічки можуть допомогти у всьому цьому, нагріваючи балони і допомагаючи нагрівати суміш і запускати реакції.
В обох двигунах стінки циліндрів нагріваються після певного періоду роботи, і для спрацьовування реакції потрібно менше входу (іскрою або стисненням). Однак при холодних двигунах для активізації реакцій потрібно початкове виділення енергії. Багато блоків управління налаштовано використовувати багато палива під час запуску двигуна, оскільки його легше запалити. Коли вони нагріваються, суміш стає рідшою, зменшуючи викиди та споживання палива. Можливо, вам знайомі ручні дроселі на таких речах, як газонокосарки - дросель - це те, що змінює паливно-повітряну суміш, і двигун запускається, вам потрібно встановити дросель таким, щоб він був багатим на паливо.
Для зацікавлених, на основі дискусії, яку ми провели в різних розмовах з коментарями, я продовжив і навів конкретний приклад того, як/чому температура може зростати, коли полум’я ослаблене. Тут зазначається розмова в чаті .