เหตุใดแก๊สเผาไหม้ในห้องเผาไหม้จึงเปลี่ยนเครื่องยนต์เมื่อมีการเผาไหม้เท่านั้น

ฉันถามสิ่งนี้เพราะถ้าฉันมีเชื้อเพลิงฟอสซิลเพียงเล็กน้อยและส่องสว่างเชื้อเพลิงจะเผาไหม้เท่านั้น แต่ภายในห้องเผาไหม้ของยานพาหนะการเผาไหม้เดียวกันนี้จะขับเคลื่อนลูกสูบลงทำให้รถเคลื่อนที่ ทำไม?

ในระหว่างการเผาไหม้ความดันในห้องเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นและความดันนี้จะดันลูกสูบลง มีสองเหตุผลสำหรับสิ่งนี้:

เพิ่มปริมาณของโมเลกุลก๊าซ

สมมติว่าเราใช้เฮกเซนเป็นเชื้อเพลิง ในการเผาไหม้เฮกเซนหนึ่งโมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอมและไฮโดรเจน 14 อะตอมเราต้องการออกซิเจน 13 อะตอม (โมเลกุลออกซิเจน 6.5 โมเลกุล) และได้รับน้ำ 7 โมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุล:

 1* Hexan           + 6.5* oxygen -> 7* water  + 6* carbondioxide

     H H H H H H
     | | | | | |
1* H-C-C-C-C-C-C-H  + 6.5* O-O    ->  7* H-O-H + 6* O-C-O
     | | | | | |
     H H H H H H

เนื่องจากอากาศประกอบด้วยออกซิเจนเพียง 20% และ 80% ของไนโตรเจนจึงมีสี่ไนโตรเจนโมเลกุลสำหรับแต่ละโมเลกุลออกซิเจนในห้อง พวกเขาไม่ควรทำปฏิกิริยาระหว่างการเผาไหม้ดังนั้นคุณเพียงแค่เพิ่ม 26 โมเลกุลไนโตรเจนทั้งสองด้าน

ดังนั้นก่อนการเผาไหม้จะมี 1 + 6.5 + 26 = 33.5 โมเลกุลและหลังจากนั้นจะมี 7 + 6 + 26 = 39 โมเลกุล

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจอย่างหนึ่งเกี่ยวกับก๊าซ (อุดมคติ) คือปริมาตรที่อุณหภูมิและความดันแน่นอนมีปริมาณของโมเลกุลเท่ากันเสมอโดยไม่คำนึงถึงชนิดหรือส่วนผสมของโมเลกุล

สมมติว่าเรายังคงมีปริมาตรเท่ากันในห้องเผาไหม้และละเลยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการเพิ่มจำนวนของโมเลกุลโดยปัจจัยที่ 39 / 33.5 = 1.16 ส่งผลให้แรงกดดันเพิ่มขึ้นโดยปัจจัยที่ 1.16 เช่นกัน

การขยายความร้อน

หากคุณเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซก็จะขยายตัว หากไม่สามารถทำได้เพราะอยู่ในห้องเผาไหม้ความดันจะเพิ่มขึ้นแทน ตัวอย่างเช่นปริมาตรก๊าซคงที่ที่อุณหภูมิห้อง (20 ° C) ใด ๆ จะเพิ่มความดันโดยปัจจัยสำหรับ 4.3 เมื่อถูกความร้อนถึง 1,000 ° C

ทั้งหมดเข้าด้วยกัน

ในระหว่างการเผาไหม้ความดันจะเพิ่มขึ้นเป็น 1.16 เท่าของจำนวนโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นและอีกปัจจัยหนึ่งที่ 4.3 เนื่องจากอุณหภูมิซึ่งนำไปสู่ปัจจัยทั้งหมด 5 ในการเพิ่มความดัน สมมติว่าห้องเผาไหม้มีลูกสูบขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 8 ซม. (เจาะแบบธรรมดา) ซึ่งตรงกับพื้นผิว 50 ซม. ² แรงดัน 5,000hPa (แตกต่างจากแรงดันสิ่งแวดล้อม 1013 hPa) จะใช้แรง 2500N (หรือ 560lbf) เข้ากับลูกสูบแล้วดันลง

สิ่งที่ฉันไม่ได้พูดที่นี่คือมอเตอร์จริงก่อนบีบอัดอากาศ / เชื้อเพลิงผสมโดยปัจจัยประมาณ 14 ซึ่งเพิ่มอุณหภูมิและความดันในกระบอกสูบ (มันลงทุนพลังงานที่นี่ แต่กลับมาหลังจากการเผาไหม้) นอกจากนี้ฉันไม่ทราบว่าอุณหภูมิจะมาถึงในช่วงการเผาไหม้

นอกจากนี้นี่เป็นการคำนวณพื้นฐานที่ละเลยผลกระทบบางอย่าง แต่ฉันคิดว่ามันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแรงของลูกสูบถูกสร้างขึ้นอย่างไร

โอ้และถ้าคุณจุดเชื้อเพลิงเล็กน้อยในถังที่ปิดล้อมคุณจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของความดัน แต่เนื่องจากกระบวนการค่อนข้างช้าความร้อนส่วนใหญ่จะออกจากถังขยะจึงไม่กลายเป็นความร้อนและความดันไม่สูงมาก (แต่ระวัง: ไอน้ำมันเชื้อเพลิงสามารถระเบิดได้และจากนั้นคุณก็มีแรงดันสูง ... )

AFAIK วิธีการทำงานเมื่อคุณเผาเชื้อเพลิงคุณมีสถานะเป็นของเหลวที่ความดันบรรยากาศ ในความเป็นจริงคุณไม่ได้เผาของเหลวคุณกำลังเผาไหม้ไอระเหยที่ก่อตัวเหนือของเหลว

เมื่ออยู่ในเครื่องยนต์น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกหยดลงสู่หยดน้ำซึ่งสร้างพื้นที่ผิวจำนวนมากสำหรับเชื้อเพลิงเพื่อขับไล่ไอ สิ่งที่ ECU ทำคือสร้างส่วนผสมเฉพาะของเชื้อเพลิงไอและอากาศที่จำเป็นในการสร้างการเผาไหม้พลังงานสูงที่ทำให้เครื่องยนต์หมุนได้

หากไม่มีอัตราส่วนที่เฉพาะเจาะจงมากคุณจะไม่ได้รับการเผาไหม้ที่มีพลังมาก เคมีที่อยู่เบื้องหลังว่าทำไมฉันถึงไม่รู้

ฉันหวังว่าจะช่วย