題:
為什麼或為什麼不通過“貧油”運行汽車(使用渦輪增壓器或增壓器)來提高發動機效率?
Max Goodridge
2016-01-27 00:53:08 UTC
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每個人都希望自己的汽車使用更少的燃油,對嗎?我從此網站中閱讀了以下有關稀燃汽車的文章:

稀燃發動機的汽油,即使用過量的空氣。眾所周知,貧油行駛可提高效率。過去,在巡航條件下,發動機始終稀薄-多餘空氣約15%-這是經濟的。那麼,發生什麼改變呢?問題是發動機排氣中使用了三效(CO,UHC,NOx)催化劑。這僅在發動機空燃比(按質量計)為化學計量(化學上正確)的情況下有效。對於汽油,該比率為14.6:1。發動機計算機與發動機空氣流量傳感器,電子燃油噴射器和排氣氧傳感器協同工作,可在大多數駕駛過程中保持化學計量比。只有在該比例下,催化劑才能將CO和UHC氧化(轉化為CO2和H2O)並化學還原NOx(轉化為N2)。 (UHC =未燃燒的碳氫化合物。)人類需要的是貧NOx催化劑。這樣我們可以提高效率並繼續保持清潔!

這段話似乎很合情理。使用更多的空氣並提高燃油效率。但是,我不明白為什麼催化轉化器不能處理或不適應處理髮動機中更多的空氣。是通過渦輪增壓器還是增壓器來證明汽車的性能?

您的報價說明了為什麼汽車不靠稀薄行駛,對嗎?因此,催化轉化器將正常運行。而且,用於發動機的氣泵被稱為“渦輪”或“增壓器”。您可能聽說過這些。
@JPhi1618哦,是的,現在這是如此有意義。我突然意識到了這一點,最好改變一下這個問題!
有關將空氣推入進氣口的車輛速度的概念,另請參閱“沖壓空氣進氣”。
從此處的其他帖子看到的IIRC,當運行稀油時,燃燒室溫度會隨著運行稀油而升高。較高的溫度會帶來問題。
我喜歡您的意圖,但這仍然是兩個問題,“因為催化轉化器”仍然是第一個問題的答案。
這是一個很好的問題。很好的答案。
“但是,我不明白為什麼催化轉化器不能處理或不能適應發動機中更多的空氣。”因為科學-就這麼簡單。請記住,催化劑已經使用了* REALLY *昂貴的金屬,因為它是唯一起作用的材料,而催化劑可以處理的限制是決定發動機工作方式的因素。如果您發明了一種在廢氣溫度下工作且每輛車的成本低於500美元的稀薄NOx催化劑,地球上的每個汽車製造商和環保機構都會出售他們的孩子,以獲得獲得該專利的機會。但是到目前為止,還沒有骰子。
七 答案:
Zaid
2016-01-27 02:44:28 UTC
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瘦≠空氣更多

我相信誤解的根源在於如何解釋“瘦肉”一詞。

瘦肉混合物並不表示存在更多空氣。它表示與燃料相比,空氣的比例更高(空燃比或 AFR )。

簡單示例

混合物A具有1,000克的空氣和80克的燃料。 AFR = 1000/80 = 12.5

混合物B有100克空氣和7克燃料。 AFR = 100/7 = 14.3

自14.3 > 12.5起,即使混合物A的空氣較多,混合物B也比混合物A稀。

這就是為什麼 @cdunn是正確的;渦輪增壓器或增壓器的存在不會影響適當尺寸的催化轉化器執行其工作的能力。


那為什麼貓瘦身不好呢? h2

催化轉換器設計用於從廢氣中清除有害氣體。它是通過涉及催化劑存在的化學反應來完成的。

如今,最流行的Cat設計是三元催化轉化器,它可以處理三種有害氣體:

  • 一氧化氮(NOx, not NOS)
  • 一氧化碳(CO)
  • 未燃燒的碳氫化合物(HC)

問題在於,貓在狹窄的AFR窗口中工作良好,如下圖所示:

NOx, CO, HC vs AFR

  • 跑得太瘦 ,這隻貓很難從廢氣中清除NOx
  • 跑得太濃 ,並且您的排氣管中的HC,CO含量會更多
@Zaid-可能希望將一氧化二氮編輯為氮氧化物,因為一氧化二氮與NOS或(N2O)相同。很好的答案!向我+1。
很棒的答案。我將帶您進入十個區域:-) +1
“那麼,為什麼讓貓們瘦下來是不好的呢?”等等,什麼?
@Federico看起來像[您錯過了聚會](http://mechanics.stackexchange.com/q/23503/675);)
nekomatic
2016-01-27 15:49:23 UTC
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精益運行與排氣催化劑:

安裝在汽油車上的三元催化轉化器無法在稀薄發動機條件下運行,因為NO x sub>與氮和氧的反應是還原反應,為此,需要進行相應的氧化。在三效催化劑中,CO和碳氫化合物氧化為CO 2 sub>。如果存在過量的氧氣,則氧氣而不是NO x sub>將充當CO和HCs的氧化劑-因為它是一種更強大的氧化劑-而NO x sub >仍未反應。

在發動機排氣中不存在相應的可氧化氣體的情況下,用於還原NO x sub>的技術確實存在,並且越來越多地用於稀薄運行的柴油發動機。但是,它需要在車輛中使用更多設備,從而增加了成本和復雜性,並且某些方法需要添加劑,該添加劑在用完後需要補充。

稀燃技術過去曾在汽油發動機中使用,但可能由於對NO x sub>排放的嚴格規定而未能趕上潮流-隨著NO x sub>還原技術的日益成熟,它可能會重新出現

渦輪增壓器和增壓器的優點和缺點

使用渦輪增壓器或增壓器可以在相同的發動機排量下輸出更多的功率-或者較小的發動機排量對於相同的功率輸出。這意味著發動機可以更小,更輕,而較小的氣缸具有更低的摩擦損失。最新的小型汽油發動機,例如福特的Ecoboost系列,通常同時使用增壓和渦輪增壓以提高燃油效率。

渦輪增壓或增壓的主要缺點是增加了複雜性和成本設備,但這對於提高效率越來越有價值。

好答案! +1保持平衡:-)
cdunn
2016-01-27 02:07:18 UTC
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並不是說催化轉化器本身不能處理更多的空氣,而是因為稀薄運行會提高燃燒溫度(我實際上不知道為什麼,但是現在我很好奇),並且催化轉化器需要運行在化學操作範圍內。

關於渦輪增壓和增壓的優勢,不只是增加了空氣,而是混合了比例正確的空氣燃料混合物。每個動力衝程都有更多的空氣/燃料為您提供更多動力。渦輪增壓器的缺點是設計錯誤會提供很多動力,但動力會滯後於油門。

增壓器的缺點是它們由曲軸通過皮帶驅動,這意味著它們要消耗一些動力才能完成工作。顯然,它們產生的能量多於消耗的能量,但是無論消耗多少,它仍然會減少。因為渦輪增壓器是由廢氣驅動的,所以它們的唯一副作用是輕微的背壓。

在街車上不這樣做的另一個原因是,它會減少行駛里程(加快燃油消耗),並且

希望有幫助!

在第一段中,您是說催化轉化器需要在其“熱”操作範圍內運行嗎?
事實證明,這實際上是一個化學範圍。熱量是具有正確的空燃比的副產品,但是正確的比例才是使催化劑正確工作的原因。我相信@Zaid會很快發布一些比我在這裡解釋得更好的東西。
所以從某種意義上說我是正確的,因為它需要處於理想的熱範圍內,否則您會說溫度升高會產生連鎖反應?
好吧,我不確定我是否在關注你。我要說的是,很遺憾,顯然不好,這是因為空燃比降低會導致熱副作用。但是對於貓來說,正確的化學空燃比是正確的。
混合物越稀薄,其所含的氧氣越多。更多的氧氣意味著更多的“快速氧化”,這意味著更多的熱量。
tpg2114
2016-01-27 07:05:49 UTC
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還有一點需要說明的是,更稀薄更濃密與引擎已經在何種條件下運行有關。在化學反應方面,默認情況下,汽車發動機的運行趨向於有點濃-比所有空氣所需的燃料更多-因為它減少了混合物中爆炸的頻率。

如果您進行更改以使它們的運行比設計的運行條件更精簡,則您可能會進入化學計量燃燒。這意味著所有的燃料都被所有的空氣消耗,並且反應完全平衡。這也是引爆。這會導致ping(或爆震)並損壞氣缸和活塞。如果您進行一些更改以使其更稀薄,以使其超過化學計量比,則引爆的威脅會減少;但是如果您過於稀薄,則會增加失火率-對發動機(和催化轉化器)的損害更大)。

Ethor
2016-01-27 13:53:37 UTC
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單獨運行稀薄混合物不一定會引起爆炸,爆震或爆震。 WW2時代的舊式定時活塞飛機飛行員曾經在遠距離飛行時使用嚴重的稀薄混合氣以增加航程,在巡航高度和功率設置下這樣做是安全的。但是,您永遠不會考慮在攀登或高功率下進行操作。

對於汽車發動機,您必須具有自適應編程,根據發動機承受的負載水平,將混合氣從濃到稀調節。在以穩定的高速公路速度行駛的長距離,水平道路上,您可能會花費大量時間,但對於典型的城市風格的走走停停或崎terrain的地形,您可能永遠都不會處於這樣的功率範圍內是安全,有效或有效的。

就排放而言,稀薄運行肯定會產生氮氧化物,因此在容易產生煙霧的地區可能會引起更多關注。

Gargravarr
2016-01-27 20:37:46 UTC
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還有一個原因,就是稀薄運行,這非常適用於渦輪增壓發動機-多餘的燃料會在燃燒產物和氣缸壁之間形成一個“邊界層”。這會在燃燒過程中吸收額外的熱量,以幫助將燃燒室溫度保持在公差範圍內。

運行非常高的渦輪增壓器/增壓器增壓的改裝車經常會因為過於稀薄而無法運行,因為噴油器無法提供足夠的燃料來維持該邊界層,並且燃燒室的壓力/溫度會升高。在極端情況下,這會導致爆震/爆震,並且在高助力下會導致物理活塞損壞。

user45433
2019-02-01 12:02:21 UTC
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好問題。答案是,要消除非CO2排放並提供合理的效率和動力,發動機必須在TDC之前爆炸性地燃燒並濃化燃料,然後在TDC之後再次稀薄地燃燒,最後在電荷離開燃燒室之後第三次燃燒。快速燃燒的氣缸,然後進入較熱和較慢的再膨脹氣缸。

有趣的答案-您對此有任何參考嗎?我聽說過雙燃燒式IC發動機,但從未聽說過三燃燒式IC發動機,這與復合蒸汽發動機中使用的原理相同(並且仍然與發電站中的複合渦輪一起使用)


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