您對所發生的情況有定性描述,但讓我們將其分解為較小的規模。當我們談論某物的“溫度”時,我們實際上是在談論分子運動的速度和彼此反彈的速度。 “溫度”實際上是“動能”。事實證明,除了在太空中運動之外,還有其他類型的能量-分子可以旋轉,可以振動,並且電子可以被激發並相對於原子核運動。這些能量中的每一個也可以是“溫度”,因此您可以具有平移溫度(我們通常認為的),但可以具有旋轉溫度,振動溫度和電子溫度。
分子相互碰撞,彼此交換能量。當他們這樣做時,他們還會在它們之間分配能量。它們碰撞的頻率決定了能量變得均勻的速度,這決定了它們達到平衡的速度。當所有不同的溫度都相同時,狀態就處於平衡狀態,我們不必擔心跟踪所有不同類型的溫度。對於發動機中可能發生的大多數過程,有足夠的時間來達到平衡,因此我們不必過多擔心非平衡效應。
現在,在化學反應中,分子分裂並形成新分子。如果新的能量較少,則能量的差異會作為熱量釋放。如果新的能量更多,則該反應需要增加能量才能實現。顯然,發動機會變熱,因此它們中的反應釋放出能量,我們利用這些能量來推動車輛行駛。
因此,分子破裂了。當它們開始劇烈振動時,它們會破裂,從而原子之間的鍵無法將它們保持在一起。使分子振動的唯一方法是使另一個分子與之碰撞,並使其具有足夠的能量並進行足夠有效的能量傳遞以開始振動。而且能量必須足夠高,以使振動使分子散亂。
通過更改混合物中的燃油量,可以更改可能發生的碰撞類型。這並不完全是直截了當的,但是有些分子更擅長與其他分子交換能量。為了使燃料分子分解,它們需要與某些能量的其他燃料分子碰撞,而與其他能量的其他氧分子碰撞。如果添加的氧氣量比平常的氧氣量多(稀薄運行),則還需要使氧氣更熱,以便分子碰撞時具有更多的能量,並使燃料振動得足以破裂。相反,如果您運行的燃料豐富,則有更多的燃料分子可以相互碰撞並分解,而使它們結合併散發出熱量的氧分子則更少。這(以及其他一些影響)使最終的火焰溫度降低了。對於直噴式燃氣發動機,空氣被吸入氣缸,活塞將其壓縮,然後將燃油噴入氣缸。然後,火花塞在室內觸發火花。電子的這種沉積使燃料-空氣混合物中的分子全部被激發-實際上使空氣離子化(從分子中剝離電子),這都為分子增加了一束能量。該能量是開始燃燒所需的初始能量。
對於燃料稀少的情況,我說開始反應需要更多的能量,我用較高的著火溫度來表述它。點火溫度來自那個火花塞(對於冷發動機-熱發動機也會從氣缸本身產生熱量)。在正常工作條件下,火花塞提供的能量足以點燃。隨著工作條件變得越來越稀薄,火花塞會提供相同量的能量-但仍足以點燃。最終,對於足夠稀薄的條件,將沒有足夠的能量。這是貧火。
柴油發動機的工作方式不同。為了爭辯,讓我們再次堅持直接注入。氣缸中充滿空氣,活塞將其壓縮,然後噴射燃料。雖然沒有火花引發反應。柴油發動機僅依靠產生足夠高的壓力來點燃混合物。高壓意味著高密度,這意味著更多的碰撞將能量散佈到周圍(分子不需要撞得太遠)。無論如何,同樣的想法適用。在稀薄條件下,將需要更高的壓力才能點燃。在理想條件下,發動機的壓縮比實際需要的壓縮更多,因此,當它以稀油運行時,它仍然有足夠的壓縮力來點燃。如果您太瘦了以至於壓縮不再足夠高,您將再次得到瘦火。電熱塞可以通過加熱鋼瓶並幫助向混合物添加熱量並使反應繼續進行來幫助所有這些事情。
在任一發動機中,一旦它們運轉了一段時間,氣缸壁就會變熱,並且需要較少的輸入(來自火花或壓縮)來進行反應。但是對於冷機,它需要初始能量沉積才能使反應繼續進行。許多ECU都準備在發動機剛啟動時燃燒富燃料,因為它更容易點火。當它們變熱時,混合物變得更稀薄,並減少了排放和燃料消耗。您可能對割草機之類的手動節流閥很熟悉-扼流閥改變了燃油-空氣混合物,並且要啟動電動機,您必須將節流閥設置為燃料豐富。
對於那些感興趣的人,基於我們在各個評論線程中進行的討論,我繼續給出了一個具體示例,說明了當火焰稀薄時如何/為什麼溫度可以升高。聊天中的對話被在此處標記。
有趣的是,您應該問這個Max:)
首先要確保我們的定義。運行發動機稀空燃比意味著將空燃比更改為具有比理想情況更多的空氣(空燃比為14.7:1)。
在我的閱讀中有兩個影響。
首先,燃料是霧化液體,對燃燒室具有冷卻作用。這樣少了燃料,冷卻效果就少了。
第二,在有更多氧氣的情況下,火焰燃燒得更快,更熱。相對於燃料,空氣比平常多,意味著氧氣比平常多。因此,火焰燃燒得比預期的溫度更高和更快。兩者都將升高燃燒室的溫度。
很好的問題,我自己對此很好奇,所以我開始對此做一些閱讀。
我希望這會有所幫助!
如果您曾經見過使用過的乙炔氣割炬,您會注意到在打開氧氣之前,該火炬有明亮的黃色火焰。這是指燃料燃燒時的氧氣量少於理想水平。火焰相對涼爽,會產生大量煙灰。
打開氧氣後,火焰變成藍色並變得足夠熱,足以熔化鋼。
您可能還擁有
稀燃與富氧相同。
在發動機中,燃料要高效燃燒,但溫度不會太高,以至於它開始熔化活塞,甚至猛烈爆炸,這也會造成損壞。在這種燃料-空氣混合物中處於高負載狀態。由於這種混合物的高溫,在高負荷(稱為爆震或爆震)下,在最大氣缸壓力之後不久,燃油-空氣混合物可能會爆炸。爆炸會導致發動機嚴重損壞,因為燃油空氣混合物的失控燃燒會在氣缸中產生非常高的壓力。結果,化學計量的混合物僅在輕載條件下使用。對於加速和高負載條件,使用更濃的混合氣(較低的空燃比)來產生較冷的燃燒產物,從而防止汽缸蓋爆轟和過熱。
https:// en .m.wikipedia.org / wiki / Air -fuel_ratio
抱歉,我無法使用該鏈接-請複制並粘貼到瀏覽器中。
溫度引擎升高是因為燃料的點火更慢。燃料燃燒所需的時間更長,因為它所消耗的燃料更少。
無論是否使用額外的氧氣,燃料本身通過燃燒都具有相同數量的BTU。期。當您在火中吹煤時,煤變熱但燃燒更快。它們釋放的熱量相同,但時間要短得多。
想像一下,在冬天,您的氣瓶將作為機艙。如果您拿起一根木柴並在一分鐘內將其燃燒,那麼燃燒木柴的爐子附近的物品會明顯變熱甚至熔化,但是大部分熱量會通過煙囪散出。如果您每小時只有一本日誌,則大多數情況下房間會很冷。取相同的原木並將其緩慢燃燒一個小時,然後再用另一根原木進行燃燒,從而通過排氣口散發的熱量更少並留在房間裡。發動機周圍更多的熱量。
你們都忘記了一些東西,輕微的瘦肉燃燒會比化學計量比熱的原因很簡單。它與燃料的噴射有關。為了使化學計量比按預期工作,在點火之前,每個氧原子都必須與燃料分子完美配對。那是不可能的,因此您的燃燒中未燃燒的燃料分子。
通過向混合物中添加更多的空氣,可以確保所有燃料的燃燒程度更高,這將升高燃燒溫度,增加過多的熱量,而多餘的熱量會增加空氣會降低溫度。
環顧四周後沒有成功,就此很好地解釋了由於發動機稀薄燃燒而導致的過熱的原因。這裡是關於這個問題的兩分錢:與化學計量比的最高溫度相比,汽油為14.7:1。儘管稀薄燃燒可以更完全地完成,但由於稀薄燃燒中附加的惰性氣氛氮氣的冷卻作用,峰值燃燒溫度較低。還記得大氣中含有大量的惰性氮嗎?還有那本古老的科普刊物講述了Smokey Yunick的絕熱發動機設計以及他嘗試安裝除氮過濾器的嘗試嗎?
2-眾所周知,隨著反應物濃度的降低,任何化學反應的速度都會減慢。還可以預料,因為隨著燃料分子彼此之間的距離越來越遠,促進鍊式反應的機會就更少了,從而大大降低了燃燒速度。
3-同樣,產生的總熱量也減少了由於稀薄燃燒所涉及的燃料或熱量較少,因此稀薄燃燒時達到預期效果。那麼,為什麼發動機過熱會帶來意想不到的結果呢?
4-液體燃料蒸髮帶來的冷卻量減少並不是問題,它更多地與發動機中的整體能量平衡有關。隨著燃燒的變慢,大部分的熱能無法轉換為軸功,因此會隨著浪費的熱量通過排氣口排出。如果您的點火正時延遲得太遠,也會發生類似的情況......稀薄的燃燒熱(雖然很少)無法正確轉換為軸功,因為燃燒太晚以至於與燃燒室的運動不同步。活塞。這就是為什麼豐田在激活該模式時會提前使用其早期的稀薄燃燒發動機的點火正時的原因。那麼,不能轉化為軸功的熱量又將流向何方呢?...由於節能法則,熱量將在某處顯示……好吧,其中一些熱量將用來加熱發動機零件,主要是汽缸的排氣部分。汽缸蓋,冷卻系統移除汽缸的機會較小,因此會增加發動機本身並使其過熱。
基本上,隨著燃燒變得稀薄,發動機開始失去部分效率以進行轉換燃燒能轉化為機械能,因此更接近於適合自身加熱的簡單燃料爐。這種過熱的症狀是排氣閥被燒毀,排氣噪音不同,甚至排氣歧管白熾燈,類似於發動機的點火正時非常延遲。 ,如果由於燃油短缺而使燃燒變得稀薄,則發動機實際上會融化。在這種情況下,儘管燃油比太稀,但所涉及的燃油量或熱量含量仍可能比普通發動機大得多,因此,更多的熱能將不會轉化為軸功,因此可用於加熱引擎。
我認為答案不正確。因為問題假設是不正確的。首先我們必須決定比什麼更熱?而且我們還需要知道這是事實,是真的更熱還是神話?另外,燃料/氧氣的比例很重要,這種情況是否對所有稀薄比例都適用?也許正確的問題是,為什麼“輕度”稀混合氣比“輕度”濃混合氣更熱?燃燒更少,產生的熱量更少。您燃燒的更多,會產生更多的熱量。就如此容易。此處產生熱量的是存儲在燃料中的能量(對於我們的示例,其他因素,例如壓力,摩擦等並不重要)。
如果您將濃混合氣與稀混合氣進行比較,那麼稀混合氣當然會具有更高的能量輸出,因為您會將所有燃料都轉化為能量。 (更多的燃料=更多的熱量),但這仍然取決於您的混合比,因為如果您的混合物中幾乎沒有燃料,那麼顯然它不會產生那麼多的能量。混合物與稀薄的混合物混合,那麼我認為它應該更冷(燃燒產生的熱能更少),因為您將獲得更少的燃料和更多的氧氣進入燃燒室。