題:
為什麼汽油發動機需要保持空燃比,而柴油發動機卻不需要?
I have no idea what I'm doing
2015-09-25 01:26:49 UTC
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這個簡單的問題困擾了我一段時間。根據通過節氣門進入的空氣量(由質量空氣流量/歧管絕對壓力傳感器測量),計算出噴入汽油發動機的燃料量。但是,注入柴油發動機的燃油量僅取決於踏板的壓力,空氣能夠自由地吸入氣缸。這意味著在正常操作中,柴油的運行確實很稀,汽油一直保持化學計量比(不考慮高負荷情況)。為什麼汽油發動機也不能僅依靠噴油量而沒有節氣門來保持稀薄狀態?

七 答案:
Poisson Fish
2015-09-25 02:17:43 UTC
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聽起來您已經知道為什麼汽油發動機將燃油/空氣比保持在盡可能接近化學計量比的位置,但僅僅是為了給其他人提供信息:化學計量的燃油/空氣比是氧氣量需要完全燃燒所有汽油。 “稀薄”燃燒會殘留一些氧氣,而“稀薄”燃燒則意味著汽油不能完全燃燒。

柴油稀薄運行是因為,根據此網站:

在柴油發動機中,燃料在壓縮衝程即將結束時被噴入燃燒室並自燃。這是造成柴油發動機產生的燃燒聲的原因,這種燃燒聲是所有閱讀該雜誌的人的耳邊的音樂。當燃料和空氣之間發生混合時,燃燒繼續。該過程非常不均勻(由於燃料和空氣在燃燒室中混合,因此不像在進入汽缸蓋之前產生混合氣的燃氣發動機中那樣均勻)。由於某些燃料在氧氣不足的情況下燃燒,並且燃燒未完成,因此在燃燒過程中會形成煙灰。隨著額外的燃料被噴射,越來越多的煙灰被產生。因此,柴油機的空燃比必須始終比化學計量的稀,以防止產生過多的煙霧。因此,經過修改的高輸出柴油將吹黑煙,因為它僅是通過動力來提供燃料的,而無需擔心產生煙灰。與汽油發動機的氣缸相比,無菸柴油的氣缸中燃料較少,因此,相比之下,柴油機的功率降低了。

汽油在點燃之前被注入,因此它有時間更均勻地混合。柴油在壓縮衝程即將結束時被注入,因此它幾乎在有時間散佈到所有可用空氣之前就在壓力下燃燒。如以上引述所述,使柴油機稀薄運行是為了減少產生的煙灰,從而減少排放。


編輯

稀薄燃燒的汽油發動機會發生什麼問題。

向發動機中註入汽油會產生冷卻效果。稀薄燃燒發動機的汽油運行量要比達到化學計量比所需的量少,而稀薄燃燒發動機的運行溫度要高於以化學計量比運行的發動機或一個濃空燃比發動機。過於傾斜,可能會導致過熱以及發動機部件(例如密封件)的額外磨損。在較高的壓縮比下,稀薄發動機可以提高燃油效率,並減少碳排放。不利的一面是,與大多數現代車輛相​​比,有更多的 NOx 排放物需要更複雜的催化轉化器。

我還應該弄清您的最後一句話。加速器連接到節氣門(直接或“通過電線驅動”),並控制允許多少空氣進入發動機。它不直接控制注入多少汽油。質量流量傳感器檢測有多少空氣進入發動機,將該信息傳遞給ECU,然後ECU控制噴射多少燃料。 ECU是通過質量流量傳感器, O2 傳感器的輸入和/或製造商或用戶設置來確定您的汽車是稀薄行駛還是富油狀態。在化油器時代,很容易將發動機調整為富油或稀油,但是您需要特殊的設備來調整ECU中的設置。

順便說一句,製造商或車主可能出於各種原因,可能希望使發動機稀薄或濃密運轉,這與性能,冷卻或燃油經濟性有關。

減少煙灰方面取得了兩項進展。首先,共軌柴油噴射系統具有很高的軌壓,可提供更大的燃料霧化,從而實現更好的燃燒。其次,(在Duramax中可見)引燃脈沖在壓縮衝程開始時噴射少量柴油。該動作允許燃料在主噴射脈衝出現之前點燃並已經燃燒。這減少了點火延遲時間,改善了燃燒。
好吧,我改一下。如果我們通過直接控制噴射的燃油量來嘗試真正像柴油一樣稀薄的汽油發動機運行,那將會怎樣?只要有足夠的氧氣,汽油就會完全燃燒,那麼為什麼汽油發動機的氧氣過多呢?
@IhavenoideawhatI'mdoing,我將編輯我的回復以解決該問題。
混合氣的稀薄程度以及通過火花點火仍會點燃還有一個物理上的限制。 (看一下本田的分層點火系統)因為柴油使用空氣作為點火源,所以沒有這種問題。
您的編輯添加有兩個問題:1)點火溫度過高(超過IIRC的〜1700°F)會產生NOx排放; 2)大多數現代車輛都有催化轉換器,可以補償NOx排放。這些被稱為“三通”貓,是因為它們可以消除三種主要污染物(CO和HC是另外兩種)。
@Paulster2, I假設稀燃所導致的較高溫度可能會導致產生額外的NOx。此外,根據https://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converter#Triple-way,三向貓可減少NOx,但它們設計用於在化學計量比附近的狹窄範圍內工作。它們顯然不能有效地降低該範圍之外的NOx。對不起Wikipedia的引用,但我們在這裡不涉及論文:)
我認為他們正在嘗試參考一個事實,即催化轉化器必須達到溫度才能正常工作,但並沒有很好地說明這一點。
Wiki文章還需要考慮的其他事項是,當混合物變濃時,燃燒溫度下降,這將阻止形成NOx氣體,因此轉化它們的需求也將下降。當混合物變得稀薄時,您會看到NOx產量增加。他們到目前為止還沒說什麼。
因此,據我了解,完全燃燒的汽油會導致高溫,還是溫度升高的另一個原因?無論哪種方式,這都會導致更高的零件磨損,因此引入了額外的燃料來冷卻氣缸。但是為什麼不改善外部冷卻或對敏感零件使用更多的耐熱材料來解決這個問題,似乎比浪費燃料作為冷卻劑更為直觀。 NOx排放增加的部分也很明顯,儘管這確實是在設計第一台汽油發動機時惹惱工程師的事情嗎?
老實說,我正在等待一個將稀薄混合氣問題與爆炸相關的答案,但是這裡不會出現。我認為更完全的燃燒和額外的熱量本身只會縮短髮動機的壽命,但是汽油發動機上混合氣的稀薄程度的極限是由熱量達到的爆燃點決定的。而且我知道,爆炸會在幾秒鐘內毀壞引擎。這有多少真相?
I have no idea what I'm doing
2015-11-18 17:40:55 UTC
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令我驚訝的是,沒有人具體提及,但答案是引爆。泊松魚(Poisson Fish)距離很近,但是缸筒溫度升高帶來的額外磨損並不是主要問題。主要問題是多餘的熱量導致汽油在火花點火之前自燃並毀壞了電動機。

柴油基本上不受此問題困擾,因為它基本上是按照這一原理工作的-柴油在燃燒後便會立即燃燒

我的猜測是,如果汽油的辛烷值更高,那麼從技術上講,我們可以像柴油一樣運行它。

我同意爆炸是主要問題,尤其是在渦輪增壓汽油發動機中,進入發動機的空氣溫度更高。但是,長時間的稀薄燃燒(不會引爆)可能同樣有害,特別是對於通常不設計為吸收更多熱量的排氣門。
這可能是問題所在-它們並非旨在承受熱量。他們可能是。
使汽油發動機應對該熱量將使其與柴油發動機一樣昂貴,並且還將具有與柴油發動機相同的排放問題。
Pilot Snoopy
2016-07-27 20:33:36 UTC
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如果將柴油與空氣混合,然後再將其進入氣缸,然後以正常(柴油機)壓縮衝程壓縮,那麼在到達上止點之前,它肯定會爆炸。但是,在正常操作中,柴油噴入氣缸並在離開噴油嘴並與加熱的空氣接觸時燃燒。只有進入燃燒室的柴油才會點燃。由於沒有其他燃料,因此沒有爆炸的可能。火花點火發動機準備好燃燒室內存在的所有燃料和空氣,並等待火花開始點火。然後,火焰前沿從火花塞向外移動。如果壓力太高或溫度太高,或油口處有熱點,則整個燃料空氣混合物都會立即爆炸。附帶說明:-柴油實際上可用於火花點火發動機。我們曾經有一個拖拉機,裡面有一個小型汽油箱和一個大型柴油或煤油箱。您開始使用汽油,在發動機預熱後切換為柴油,然後在關閉之前切換回汽油,以確保化油器中有汽油準備下一次啟動。用柴油開始冷是不可能的,熱時用汽油也不能很好地運轉。我認為壓縮比比普通汽油高,但比普通柴油小,當您轉用柴油之前,溫度升高時,汽油會引起爆炸。

我不相信混合有空氣的柴油會爆炸,因為空氣太多而柴油卻很少(假設您沒有踩油門踏板)。空燃比有一個最佳的燃燒範圍,並且柴油發動機正常工作的唯一原因是,即使在整體上它稀薄以至於不會燃燒,AFR仍是最佳的AFR。
juhist
2017-01-30 01:00:32 UTC
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其他答案未註意到空燃比取決於您測量的位置。因此,即使整個氣缸的平均空燃比稀薄(如此稀薄,如果混合物是均勻的,燃燒也不可能發生),但在非常接近噴射點的情況下,它卻非常富裕(如此濃烈,燃燒是不充分的)。可能),並且離噴射點更遠,它是化學計量的,因此燃料燃燒。

實際上,汽油發動機不需要保持化學計量的空燃比。有直噴汽油機,也有柴油機。類似地,直噴汽油發動機的進氣點與空燃比非常接近,但是距離較遠,它是化學計量的,因此即使在全球空燃比都比較稀的情況下,燃油也會燃燒。

Eric
2017-01-29 04:55:53 UTC
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因為在火花點火發動機中,限制氣流是控制發動機RPM的唯一方法。僅通過改變燃料而不限制氣流來控制發動機的RPM將是困難的。這是因為在火花點火發動機中,點火從火花塞所在的位置開始,並從該點移開。而在壓縮點火發動機中,一旦注入燃油,點火就會在任何位置進行。另外,直接噴射壓縮式點火發動機也不是均勻的混合物,因為在點火之前沒有足夠的時間在燃燒室內混合燃料。您可以在YouTube視頻中看到柴油機內攝像機的視頻。在視頻中,您可以從字面上看到燃油從噴油嘴噴出時燃燒的痕跡。另外,當我還是個孩子的時候,我有一個舊的割草機,我經常玩混合調節螺絲,通過使發動機更稀薄,我可以在不實際移動油門板的情況下獲得更高的轉速。我並不真正理解為什麼稀薄的燃料混合物會產生更高的溫度,但這可能是因為由於燃料液滴之間的距離更大,因為燃料液滴的數量越少,每個液滴可以被賦予更多的燃燒時間,從而產生更多的燃料。熱,但我不確定那隻是理論。

實際上,直接噴射發動機可以通過單獨改變燃料來改變轉速。然後,噴射點靠近火花塞。
Hobbes
2017-01-29 13:42:23 UTC
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汽油發動機的運行應盡可能接近化學計量比,因為在該範圍內,催化轉化器是最有效的
避免使用富含燃料的混合物,因為這會損壞轉換器。

Adam Cimler
2019-08-17 11:08:13 UTC
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空氣

柴油發動機不使用節氣門板進行空氣控制,節氣門板始終處於打開狀態。

這意味著柴油發動機始終吸取最大量的空氣和動力由供應的燃料量調節。借助汽油發動機的節氣門板控制進入發動機的空氣量,該量將根據負載以及空燃比控制的需要而變化。

希望如此。



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