ทำไมเครื่องยนต์เบนซินถึงต้องการรักษาอัตราส่วนอากาศต่อน้ำมันเชื้อเพลิงในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้?

คำถามง่ายๆนี้ทำให้ฉันรู้สึกอึดอัด ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปในเครื่องยนต์เบนซินจะถูกคำนวณตามปริมาณของอากาศที่ไหลผ่านวาล์วปีกผีเสื้อ อย่างไรก็ตามปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นขึ้นอยู่กับการเหยียบคันเร่งและอากาศสามารถถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบได้อย่างอิสระ นั่นหมายความว่าในการใช้งานปกติดีเซลจะทำงานน้อยมากและน้ำมันเบนซินก็ยังคงรักษาอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกไว้อย่างต่อเนื่อง เหตุใดเครื่องยนต์เบนซินจึงไม่สามารถทำงานแบบลีนได้หากไม่มีวาล์วปีกผีเสื้อเช่นกันขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไป

ดูเหมือนคุณรู้อยู่แล้วว่าทำไมเครื่องยนต์เบนซินจึงรักษาอัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศให้ใกล้เคียงกับอัตราส่วน stoichiometric มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่เพื่อประโยชน์ของข้อมูลสำหรับคนอื่น: อัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศเป็นปริมาณออกซิเจนที่ต้องเผาไหม้ น้ำมันเบนซินทั้งหมดสมบูรณ์ การเผา "ลีน" จะเหลือออกซิเจนไว้และการเผา "รวย" หมายความว่าน้ำมันเบนซินจะไม่เผาไหม้อย่างสมบูรณ์

ไดวิ่งทำงานแบบลีนเพราะตามเว็บไซต์นี้:

ในเครื่องยนต์ดีเซลน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ใกล้กับจุดสิ้นสุดของจังหวะการบีบอัดและติดไฟได้เอง นี่เป็นความรับผิดชอบของเสียงที่เกิดจากการเผาไหม้ที่เครื่องยนต์ดีเซลสร้างขึ้นซึ่งเป็นเสียงเพลงต่อหูของทุกคนที่อ่านนิตยสารนี้ เมื่อมีการผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศการเผาไหม้จะดำเนินต่อไป กระบวนการนี เขม่าเกิดขึ้นในระหว่างการเผาไหม้เนื่องจากน้ำมันเชื้อเพลิงบางส่วนเผาไหม้ด้วยออกซิเจนไม่เพียงพอและการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงไม่เสร็จสิ้น เมื่อมีการฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเติมจะมีเขม่ามากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้น, อัตราส่วนอากาศ / เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลจะต้องผอมกว่า stoichiometric เสมอเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดควันมากเกินไป ด้วยเหตุผลนี้ดีเซลที่ให้กำลังสูงที่ได้รับการดัดแปลงจะระเบิดควันดำเพราะเป็นเชื้อเพลิงสำหรับพลังงานเพียงอย่างเดียวโดยไม่ต้องกังวลกับการเกิดเขม่า ดีเซลที่ปลอดควันจะมีเชื้อเพลิงอยู่ในกระบอกสูบน้อยกว่าในกระบอกสูบของเครื่องยนต์เบนซินและกำลังดีเซลจึงลดลงเมื่อเปรียบเทียบ

น้ำมันเบนซินจะถูกฉีดก่อนที่จะถูกจุดไฟดังนั้นจึงมีเวลาที่จะผสมกันให้เป็นเนื้อเดียวกัน น้ำมันดีเซลถูกฉีดไปที่ส่วนท้ายของจังหวะการอัดดังนั้นจึงติดไฟได้ภายใต้แรงกดดันเกือบจะทันทีก่อนที่มันจะมีเวลาแพร่กระจายไปทั่วอากาศที่มีอยู่ ตามที่ระบุไว้ข้างต้นการใช้เครื่องยนต์ดีเซลแบบลีนนั้นเป็นความพยายามในการลดปริมาณเขม่าที่เกิดขึ้นซึ่งจะช่วยลดการปล่อยมลพิษ

แก้ไข

เพื่อตอบคำถามของคุณว่าเกิดอะไรขึ้นกับเครื่องยนต์เบนซินที่เผาไหม้แบบลีน

การฉีดน้ำมันเบนซินเข้าไปในเครื่องยนต์นั้นมีผลในการหล่อเย็น เครื่องยนต์เผาไหม้แบบลีนที่มีน้ำมันเบนซินน้อยกว่าที่จำเป็นเพื่อให้ได้อัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกจะทำงานร้อนกว่าเครื่องยนต์ที่ทำงานในอัตราส่วนสโตอิชิเมทริกหรือเครื่องยนต์ที่มีสภาพสมบูรณ์ ทำงานแบบลีนเกินไปและคุณเสี่ยงต่อความร้อนสูงเกินและการสึกหรอของชิ้นส่วนเครื่องยนต์เช่นซีล ที่อัตราส่วนการอัดที่สูงกว่าเครื่องยนต์แบบลีนสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้มากขึ้นและปล่อยคาร์บอนน้อยลง ข้อเสียคือมีการปล่อยNOxมากกว่าที่ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาที่ซับซ้อนกว่ายานพาหนะที่ทันสมัย

ฉันควรล้างประโยคสุดท้ายของคุณด้วย คันเร่งของคุณเชื่อมต่อกับวาล์วปีกผีเสื้อ (ไม่ว่าโดยตรงหรือ "ขับด้วยลวด") และควบคุมว่าอากาศจะไหลผ่านเข้าไปในเครื่องยนต์ได้มากน้อยเพียงใด ไม่ได้ควบคุมปริมาณการฉีดน้ำมันโดยตรง เซ็นเซอร์มวลไหลตรวจจับปริมาณอากาศที่ไหลเข้าสู่เครื่องยนต์ส่งผ่านข้อมูลนั้นไปยัง ECU และ ECU ควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไป ไม่ว่ารถของคุณจะวิ่งน้อยหรือรวยตัดสินใจโดย ECU ผ่านอินพุตจากเซ็นเซอร์มวลไหลเซ็นเซอร์O2และ / หรือการตั้งค่าของผู้ผลิตหรือผู้ใช้ ในสมัยของคาร์บูเรเตอร์มันเป็นเรื่องง่ายที่จะปรับแต่งเครื่องยนต์เพื่อให้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์หรือติดขัด แต่คุณต้องการอุปกรณ์พิเศษเพื่อปรับการตั้งค่าใน ECU

โดยมีเหตุผลหลายประการที่ผู้ผลิตหรือเจ้าของยานพาหนะอาจต้องการที่จะใช้เครื่องยนต์ของพวกเขาแบบลีนหรือรวยที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการระบายความร้อนหรือการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง

ฉันประหลาดใจอย่างมากที่ไม่มีใครพูดถึงมันโดยเฉพาะ แต่คำตอบคือการระเบิด ปัวซองปลาอยู่ใกล้ แต่การสึกหรอเป็นพิเศษจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของกระบอกสูบไม่ใช่ปัญหาหลัก ปัญหาหลักคือความร้อนที่เพิ่มขึ้นทำให้น้ำมันติดไฟได้เองก่อนที่จะจุดประกายและทำลายมอเตอร์

ดีเซลไม่ประสบปัญหานี้เนื่องจากใช้งานได้กับหลักการนี้ - ดีเซลติดไฟทันทีที่เข้าสู่กระบอกสูบ

ฉันเดาว่าถ้าน้ำมันเบนซินมีค่าออกเทนสูงขึ้นมากในทางเทคนิคแล้วเราสามารถใช้มันเหมือนน้ำมันดีเซล

หากคุณผสมน้ำมันดีเซลกับอากาศก่อนที่มันจะเข้าไปในถังน้ำมันและจากนั้นบีบอัดในจังหวะการอัดปกติ (เครื่องยนต์ดีเซล) มันจะระเบิดอย่างแน่นอนก่อนที่คุณจะถึงจุดศูนย์กลางตาย อย่างไรก็ตามในการทำงานตามปกติดีเซลจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบและเผาไหม้เมื่อมันออกจากหัวฉีดและสัมผัสกับอากาศร้อน มีเพียงดีเซลเท่านั้นที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้เท่านั้น เนื่องจากไม่มีเชื้อเพลิงอื่น ๆ อยู่จึงไม่มีการระเบิด เครื่องยนต์จุดระเบิดประกายไฟมีเชื้อเพลิงและอากาศทั้งหมดอยู่ในห้องเผาไหม้พร้อมและรอให้ประกายไฟเริ่มจุดระเบิด จากนั้นเปลวไฟด้านหน้าจะเคลื่อนออกจากหัวเทียน หากความดันสูงเกินไปหรืออุณหภูมิสูงเกินไปหรือมีจุดร้อนในกระบอกสูบส่วนผสมอากาศเชื้อเพลิงทั้งหมดสามารถระเบิดได้ในครั้งเดียว ในฐานะที่เป็นบันทึกด้านข้าง: - ดีเซลจริงสามารถใช้ในเครื่องยนต์จุดระเบิดประกายไฟ ครั้งหนึ่งเราเคยมีรถแทรกเตอร์ที่มีถังน้ำมันขนาดเล็กและถังดีเซลหรือน้ำมันก๊าด คุณเริ่มใช้น้ำมันเปลี่ยนเป็นดีเซลเมื่อเครื่องยนต์อุ่นเครื่องและเปลี่ยนกลับไปเป็นน้ำมันก่อนปิดเครื่องเพื่อให้แน่ใจว่ามีน้ำมันเบนซินในคาร์บูเรเตอร์พร้อมสำหรับการเริ่มต้นครั้งต่อไป มันเป็นไปไม่ได้ที่จะเริ่มเย็นกับดีเซลและไม่สามารถทำงานได้ดีกับน้ำมันเบนซินเมื่อร้อน ฉันเชื่อว่าอัตราส่วนการบีบอัดสูงกว่าน้ำมันเบนซินปกติ แต่น้อยกว่าดีเซลทั่วไปและน้ำมันเบนซินจะทำให้เกิดการระเบิดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นก่อนที่คุณจะเปลี่ยนมาใช้น้ำมันดีเซล เพื่อให้แน่ใจว่ามีเบนซินในคาร์บูเรเตอร์พร้อมสำหรับการเริ่มต้นครั้งต่อไป มันเป็นไปไม่ได้ที่จะเริ่มเย็นกับดีเซลและไม่สามารถทำงานได้ดีกับน้ำมันเบนซินเมื่อร้อน ฉันเชื่อว่าอัตราส่วนการบีบอัดสูงกว่าน้ำมันเบนซินปกติ แต่น้อยกว่าดีเซลทั่วไปและน้ำมันเบนซินจะทำให้เกิดการระเบิดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นก่อนที่คุณจะเปลี่ยนมาใช้น้ำมันดีเซล เพื่อให้แน่ใจว่ามีเบนซินในคาร์บูเรเตอร์พร้อมสำหรับการเริ่มต้นครั้งต่อไป มันเป็นไปไม่ได้ที่จะเริ่มเย็นกับดีเซลและไม่สามารถทำงานได้ดีกับน้ำมันเบนซินเมื่อร้อน ฉันเชื่อว่าอัตราส่วนการบีบอัดสูงกว่าน้ำมันเบนซินปกติ แต่น้อยกว่าดีเซลทั่วไปและน้ำมันเบนซินจะทำให้เกิดการระเบิดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นก่อนที่คุณจะเปลี่ยนมาใช้น้ำมันดีเซล

คำตอบอื่น ๆ ล้มเหลวที่จะทราบว่าอัตราส่วนอากาศเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่คุณวัดได้ที่ ดังนั้นแม้ว่าอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงในกระบอกสูบทั้งหมดจะอยู่ในระดับที่ไม่ติดมันดังนั้นจึงไม่สามารถทำการเผาไหม้ได้หากส่วนผสมนั้นเป็นเนื้อเดียวกันใกล้กับจุดฉีดน้ำมันที่สูงมาก (รวยมากจนไม่มีการเผาไหม้) เป็นไปได้) และเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยจากจุดฉีดมันคือปริมาณสารสัมพันธ์และทำให้เชื้อเพลิงเผาไหม้

ที่จริงแล้วเครื่องยนต์เบนซินไม่จำเป็นต้องรักษาอัตราส่วนอากาศกับเชื้อเพลิง มีเครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดตรงเช่นเดียวกับดีเซล เครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดตรงนั้นคล้ายกันมากกับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงที่อุดมไปด้วยหัวฉีด แต่ไกลออกไปเล็กน้อยคือ stoichiometric และทำให้เชื้อเพลิงเผาไหม้แม้ว่าอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงทั่วโลกจะน้อยลง

อย่างไรก็ตามปัญหาของอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงลีนคือมีออกซิเจนมากเกินไปทำให้ไนโตรเจนในอากาศสามารถเผาไหม้ไปยังออกไซด์ต่างๆของไนโตรเจน NOx ที่ผลิตออกมานั้นเป็นมลพิษและในอนาคตจะป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ทั้งหมดที่ใช้อัตราส่วนเชื้อเพลิงอากาศน้อยเพื่อให้สอดคล้องกับกฎระเบียบเว้นแต่ว่าจะใช้ระบบ SCR บางประเภท ดังนั้นหากคุณไม่ต้องการเพิ่มของเหลว SCR ด้วยตนเองตัวเลือกเดียวในอนาคตจะเป็นเครื่องมือ stoichiometric

เพราะในเครื่องยนต์จุดระเบิดประกายไฟการ จำกัด การไหลของอากาศเป็นวิธีเดียวที่จะควบคุมเครื่องยนต์ RPM มันยากที่จะควบคุม RPM ของเครื่องยนต์ด้วยการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเพียงอย่างเดียวโดยไม่ จำกัด การไหลของอากาศ นี่เป็นเพราะในเครื่องยนต์จุดระเบิดประกายไฟการจุดระเบิดเริ่มต้นที่หัวเทียนอยู่และเดินทางออกจากจุดนั้น ในขณะที่เครื่องยนต์จุดระเบิดแบบจุดระเบิดการจุดระเบิดจะเริ่มต้นทุกที่ที่เชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไป นอกจากนี้เครื่องยนต์จุดระเบิดของการอัดฉีดแบบฉีดโดยตรงยังไม่ได้เป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันเนื่องจากเชื้อเพลิงไม่ได้รับอนุญาตให้ผสมในห้องเผาไหม้ก่อนที่จะจุดระเบิด คุณสามารถดูได้จากวิดีโอ YouTube ของกล้องภายในเครื่องยนต์ดีเซล ในวิดีโอคุณสามารถเห็นร่องรอยของเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้เมื่อสเปรย์จากหัวฉีดหัวฉีด นอกจากนี้เมื่อฉันยังเป็นเด็กฉันมีเครื่องตัดหญ้าเก่าและฉันเคยเล่นรอบกับสกรูการปรับส่วนผสมและด้วยการทำให้เครื่องยนต์ทำงานผอมลงฉันสามารถบรรลุ RPM ที่สูงขึ้นได้โดยไม่ต้องย้ายแผ่นเค้น ฉันไม่เข้าใจอย่างแท้จริงว่าทำไมส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงแบบลีนเนอร์สร้างอุณหภูมิที่สูงขึ้น แต่อาจเป็นเพราะมีระยะห่างที่มากขึ้นระหว่างหยดน้ำมันเนื่องจากมีจำนวนอนุภาคน้อยกว่าแต่ละหยดสามารถให้เวลาในการเผาไหม้มากขึ้น ความร้อน แต่ฉันไม่แน่ใจว่าเป็นเพียงทฤษฎี

เครื่องยนต์เบนซินจะทำงานอย่างใกล้ชิดที่สุดเท่าที่จะอัตราส่วน stoichometric เพราะในวงนั้นเครื่องฟอกไอเสียที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
หลีกเลี่ยงส่วนผสมที่อุดมด้วยเชื้อเพลิงเพราะอาจทำให้ตัวแปลงเสียหายได้

อากาศ

เครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้ใช้แผ่นปีกผีเสื้อเพื่อควบคุมอากาศแผ่นปีกผีเสื้อเปิดอยู่เสมอ

นั่นหมายความว่าเครื่องยนต์ดีเซลจะดูดอากาศเข้าสู่ปริมาณสูงสุดเสมอและพลังงานจะถูกควบคุมโดยปริมาณเชื้อเพลิงที่ให้มา ด้วยแผ่นปีกผีเสื้อเครื่องยนต์เบนซินควบคุมปริมาณอากาศที่เข้ามาในเครื่องยนต์ปริมาณนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับภาระและความต้องการในการควบคุมอัตราส่วนอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิง

หวังว่าจะช่วย