Ich habe in dieser Frage erfahren , dass das Betreiben eines kraftstoffarmen Motors die Zündtemperatur erhöht, was unter anderem zu Problemen mit dem Katalysator führt. Ich habe keine Ahnung , wie oder warum.
Wie und warum genau erhöht der magere (oder sauerstoffreiche) Kraftstoff die Zündtemperatur?
Antworten:
Sie haben eine qualitative Beschreibung dessen, was passiert, aber lassen Sie es uns auf einen kleineren Maßstab herunterbrechen. Wenn wir über "Temperatur" von etwas sprechen, sprechen wir wirklich darüber, wie schnell sich die Moleküle bewegen und voneinander abprallen. "Temperatur" ist wirklich "kinetische Energie". Und es stellt sich heraus, dass es neben der Bewegung im Weltraum noch andere Arten von Energie gibt - Moleküle können sich drehen, sie können vibrieren und ihre Elektronen können angeregt werden und sich relativ zum Kern bewegen. Jede dieser Energien kann auch eine "Temperatur" sein, so dass Sie Translationstemperatur haben können (was wir normalerweise denken), aber Sie können Rotationstemperatur, Vibrationstemperatur und elektronische Temperaturen haben.
Moleküle tauschen untereinander Energie aus, indem sie ineinander kollidieren. Wenn sie dies tun, verteilen sie auch die Energie zwischen ihnen. Wie oft sie kollidieren, bestimmt, wie schnell die Energie gleichmäßig wird und wie schnell sie das sogenannte Gleichgewicht erreichen. Wenn alle verschiedenen Temperaturen gleich sind, ist der Zustand im Gleichgewicht und wir müssen uns nicht darum kümmern, die verschiedenen Temperaturarten im Auge zu behalten. Bei den meisten Prozessen, die in einem Motor ablaufen würden, bleibt mehr als genug Zeit, um das Gleichgewicht zu erreichen, und wir müssen uns nicht allzu viele Gedanken über Nichtgleichgewichtseffekte machen.
Jetzt brechen bei chemischen Reaktionen Moleküle auseinander und bilden neue. Wenn die neuen weniger Energie haben, wird die Energiedifferenz als Wärme freigesetzt. Wenn die neuen mehr Energie haben, erfordert die Reaktion das Hinzufügen von Energie, um dies zu erreichen. Offensichtlich werden Motoren heiß, sodass die Reaktionen in ihnen Energie freisetzen und wir diese Energie nutzen, um das Fahrzeug zu bewegen.
Moleküle brechen also auseinander. Und sie brechen auseinander, wenn sie so stark zu vibrieren beginnen, dass die Bindungen zwischen den Atomen sie nicht zusammenhalten können. Die einzige Möglichkeit, das Molekül zum Schwingen zu bringen, besteht darin, ein anderes Molekül mit genügend Energie und einer ausreichend effizienten Energieübertragung zusammenzustoßen, um die Schwingungen auszulösen. Und die Energie muss hoch genug sein, damit die Moleküle durch die Vibration auseinanderfallen.
Indem Sie die Kraftstoffmenge im Gemisch ändern, ändern Sie die Arten von Kollisionen, die auftreten können. Und es ist nicht gerade einfach, aber einige Moleküle können besser Energie mit anderen austauschen. Um das Brennstoffmolekül auseinanderfallen zu lassen, müssen sie mit anderen Brennstoffmolekülen mit etwas Energie oder mit anderen Sauerstoffmolekülen mit mehr Energie kollidieren. Wenn Sie mehr als die übliche Menge Sauerstoff zugeben (mager laufen), müssen Sie diesen Sauerstoff auch heißer machen, damit die Moleküle mehr Energie haben, wenn sie kollidieren, und den Kraftstoff so stark vibrieren lassen, dass er auseinander fällt. Umgekehrt haben Sie, wenn Sie kraftstoffreich fahren, mehr Kraftstoffmoleküle, die miteinander kollidieren und auseinanderfallen können, aber weniger Sauerstoffmoleküle, die sich mit Wärme verbinden und Wärme abgeben können. Dies (und einige andere Effekte) senken die endgültige Flammentemperatur.
Lassen Sie uns dies auf der Grundlage einiger ausführlicher Diskussionen zu dieser Frage wieder in den Kontext einer Engine stellen. Bei einem Gasmotor mit Direkteinspritzung wird die Luft in den Zylinder gesaugt, der Kolben komprimiert und dann Kraftstoff in den Zylinder gesprüht. Eine Zündkerze löst dann einen Funken in der Kammer aus. Durch diese Ablagerung von Elektronen werden die Moleküle des Kraftstoff-Luft-Gemisches angeregt - es ionisiert tatsächlich die Luft (entfernt Elektronen von den Molekülen) und dies alles fügt den Molekülen eine Menge Energie hinzu. Diese Energie ist die anfängliche Energie benötigt, um die Verbrennung zu starten.
Für einen kraftstoffarmen Zustand sagte ich, dass es mehr Energie braucht, um die Reaktion zu starten, und drückte es in Form einer höheren Zündtemperatur aus. Die Zündtemperatur stammt von dieser Zündkerze (bei einem kalten Motor tragen heiße Motoren auch die Wärme von den Zylindern selbst bei). Unter normalen Betriebsbedingungen liefern Zündkerzen mehr als genug Energie zum Zünden. Wenn der Betriebszustand magerer wird, liefert die Zündkerze die gleiche Energiemenge - aber es ist immer noch genug Energie zum Zünden. Bei schlanken Bedingungen reicht die Energie schließlich nicht aus. Dies ist eine magere Fehlzündung .
Dieselmotoren arbeiten anders. Bleiben wir der Argumentation halber noch einmal bei einer direkten Injektion. Der Zylinder füllt sich mit Luft, der Kolben komprimiert ihn und der Kraftstoff wird eingespritzt. Es gibt jedoch keinen Funken, der die Reaktion auslösen könnte. Dieselmotoren sind ausschließlich darauf angewiesen, ausreichend hohe Drücke zu erzeugen, um das Gemisch zu zünden. Hoher Druck bedeutet hohe Dichte und das bedeutet mehr Kollisionen, um die Energie zu verteilen (Moleküle müssen nicht so weit gehen, um aufeinander zu treffen). In jedem Fall gelten die gleichen Ideen. Unter mageren Bedingungen würde es einen höheren Druck erfordern, um sich zu entzünden. Unter idealen Bedingungen komprimiert der Motor mehr als genau erforderlich. Wenn er kraftstoffarm läuft, hat er immer noch genügend Kompression, um sich zu entzünden. Wenn Sie so schlank werden, dass die Komprimierung nicht mehr hoch genug ist, kommt es erneut zu einem Fehlzündungsfehler. Glühkerzen können all dies unterstützen, indem sie die Zylinder erhitzen und dazu beitragen, die Mischung zu erhitzen und die Reaktionen in Gang zu setzen.
In beiden Motoren erwärmen sich die Zylinderwände nach einer gewissen Betriebszeit und es ist weniger Input (durch Funken oder durch Kompression) erforderlich, um die Reaktion auszulösen. Bei kalten Motoren ist jedoch die anfängliche Energieabgabe erforderlich, um die Reaktionen in Gang zu setzen. Viele Steuergeräte sind so eingestellt, dass sie viel Kraftstoff verbrauchen, wenn der Motor gerade anspringt, weil er sich leichter entzünden lässt. Wenn sie sich erwärmen, wird das Gemisch magerer und reduziert Emissionen und Kraftstoffverbrauch. Sie können mit manueller würgt auf Dinge wie Rasenmäher vertraut sein - die Drossel ist, was das Kraftstoff-Luftgemisches verändert und der Motor gestartet werden, haben Sie die Drossel einstellen brennstoffreichen sein.
Für Interessenten, bezogen auf die Diskussion , die wir in den verschiedenen Kommentarkonversationen hatte, ging ich weiter und gab ein konkretes Beispiel dafür , wie / warum Temperatur erhöhen kann , wenn die Flamme Kraftstoff-mager ist. Das Gespräch im Chat ist hier vorgemerkt .
Lustig solltest du diesen Max fragen :)
Lassen Sie uns zunächst unsere Definition überprüfen. Bei einem mageren Motor muss das Luft / Kraftstoff-Verhältnis so geändert werden, dass mehr Luft als ideal zur Verfügung steht (14,7: 1 Luft / Kraftstoff).
In meiner Lektüre gibt es zwei Effekte.
Erstens ist der Brennstoff eine zerstäubte Flüssigkeit, die eine Kühlwirkung auf die Brennkammer ausübt. So weniger Kraftstoff, weniger Kühlwirkung.
Zweitens brennen Flammen in Gegenwart von mehr Sauerstoff schneller und heißer. Mehr Luft im Verhältnis zu Kraftstoff als üblich bedeutet mehr Sauerstoff als üblich. So brennt die Flamme heißer und schneller als sie sollte. Beide werden die Temperatur der Brennkammer erhöhen.
Tolle Frage, ich war selbst neugierig und fing an, etwas darüber zu lesen.
Ich hoffe das hilft!
Wenn Sie jemals eine Sauerstoff-Acetylen-Fackel gesehen haben, werden Sie bemerkt haben, dass die Fackel vor dem Einschalten des Sauerstoffs eine hellgelbe Flamme hat. Dies ist der Brennstoff, der in einer nicht idealen Menge Sauerstoff verbrennt. Die Flamme ist relativ kalt und erzeugt viel Ruß.
Wenn der Sauerstoff eingeschaltet wird, schaltet sich tthe Flamme blau und heiß genug, um zu schmelzen Stahl wird.
Möglicherweise haben Sie auch, wenn zu viel Sauerstoff gesehen eingeschaltet ist, die Flamme geht mit einem Knall aus.
Kraftstoffmager ist dasselbe wie sauerstoffreich.
In einem Motor möchte der Kraftstoff effizient verbrennen, ist aber nicht zu heiß, um die Kolben zum Schmelzen zu bringen oder sogar zu explodieren, was ebenfalls zu Schäden führen kann.
Aus Wikipedia - Ein stöchiometrisches Gemisch brennt leider sehr heiß und kann Motorenteile beschädigen, wenn der Motor bei diesem Kraftstoff-Luft-Gemisch einer hohen Belastung ausgesetzt wird. Aufgrund der hohen Temperaturen bei diesem Gemisch ist eine Detonation des Kraftstoff-Luft-Gemisches kurz nach dem maximalen Zylinderdruck unter hoher Last möglich (als Klopfen oder Klingeln bezeichnet). Die Detonation kann schwere Motorschäden verursachen, da das unkontrollierte Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu sehr hohen Drücken im Zylinder führen kann. Infolgedessen werden stöchiometrische Gemische nur unter Bedingungen geringer Belastung verwendet. Für Beschleunigungs- und Hochlastbedingungen wird ein fetteres Gemisch (niedrigeres Luft-Kraftstoff-Verhältnis) verwendet, um kühlere Verbrennungsprodukte zu erzeugen und dadurch eine Detonation und Überhitzung des Zylinderkopfs zu verhindern.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Air –fuel_ratio
Entschuldigung, der Link funktioniert nicht. Kopieren und in den Browser einfügen.
Der Temperaturmotor steigt an, weil die Zündung des Kraftstoffs langsamer ist . Es dauert länger, bis der Kraftstoff verbrannt ist, weil weniger davon vorhanden ist.
Der Kraftstoff selbst hat die gleiche Menge an BTUs, die beim Verbrennen zur Verfügung stehen, unabhängig davon, ob Sie zusätzlichen Sauerstoff verbrauchen oder nicht. ZEITRAUM. Wenn Sie die Kohlen in Ihrem Feuer aufblasen, werden sie heißer, brennen aber schneller. Sie setzen die gleiche Wärmemenge frei, jedoch in viel kürzerer Zeit.
Stellen Sie sich Ihren Zylinder im Winter als Hütte vor. Wenn Sie einen Block nehmen und ihn in einer Minute verbrennen würden, würden sich die Gegenstände in der Nähe des Ofens, in dem dieser Block brannte, erheblich erhitzen und möglicherweise schmelzen, aber der größte Teil der Wärme würde durch den Schornstein abgeführt. Wenn Sie nur einen Stamm pro Stunde hätten, wäre der Raum die meiste Zeit sehr kalt. Nehmen Sie das gleiche Holzstück und brennen Sie es langsam eine Stunde lang, bevor Sie es durch ein anderes ersetzen und weniger Wärme durch den Auspuff austritt und im Raum bleibt.
Der Grund, warum der Motor heißer wird, ist, dass der langsamer brennende Kraftstoff mehr Wärme an die umgebenden Teile des Motors abgibt.
Sie alle vergessen etwas, der Grund, warum leichtes Magerbrennen heißer sein kann als stöchiometrische Verhältnisse, ist sehr einfach. Es hat mit der Einspritzung des Kraftstoffs zu tun. Damit das stöchiometrische Verhältnis wie beabsichtigt funktioniert, müsste sich jedes einzelne Sauerstoffatom vor der Zündung perfekt mit einem Brennstoffmolekül paaren. Das ist einfach nicht möglich. Sie haben also unverbrannte Kraftstoffmoleküle in Ihrer Verbrennung.
Wenn Sie dem Gemisch etwas mehr Luft hinzufügen, können Sie sicherstellen, dass der gesamte Kraftstoff in höherem Maße verbrennt, was die Verbrennungstemperatur erhöht, zu viel Luft hinzufügt und die Wärmekapazität der überschüssigen Luft die Temperatur senkt.
Ich habe hier angehalten, nachdem ich mich ohne allzu großen Erfolg umgesehen hatte, um eine gute Erklärung für die Überhitzung durch mageres Verbrennen in einem Motor zu finden. Hier meine zwei Cent zum Thema:
1- Es ist bekannt und dokumentiert, dass die Spitzen- oder maximale Verbrennungstemperatur niedriger ist, wenn das atmosphärische Luft / Kraftstoff-Verhältnis von der stöchiometrischen Temperatur abweicht. Daher erzeugt eine magere Verbrennung eine niedrigere Spitzentemperatur im Vergleich zur stöchiometrischen Temperatur, beispielsweise 14,7: 1 für Benzin. Obwohl eine magere Verbrennung vollständiger sein könnte, ist die Spitzenverbrennungstemperatur aufgrund des Kühleffekts des zusätzlichen inerten atmosphärischen Stickstoffs in einer mageren Anordnung niedriger. Denken Sie daran, dass die atmosphärische Luft eine beträchtliche Menge an inertem Stickstoff enthält, und dass diese alte populärwissenschaftliche Ausgabe über Smokey Yunicks Design eines adiabatischen Motors und seine Versuche, einen Stickstoffentfernungsfilter einzurichten, berichtet?
2- auch bekannt, dass die Geschwindigkeit aller chemischen Reaktion verlangsamen, wenn die Konzentration der reaktiven verringert werden. Wird auch erwartet, weil die Kraftstoffmoleküle mit zunehmendem Abstand voneinander weniger Chancen haben, eine Kettenreaktion auszulösen, wodurch die Verbrennungsgeschwindigkeit erheblich verringert wird.
3- Außerdem wird die insgesamt erzeugte Wärmemenge beim Verbrennen von Magermaterial wie erwartet verringert, da bei einer mageren Verbrennung weniger Brennstoff oder Kalorien enthalten sind. Also, warum dann das unerwartete Ergebnis der Überhitzung des Motors?
4- Es geht nicht darum, dass durch das Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs weniger Kühlung zur Verfügung steht, sondern vielmehr um die Gesamtenergiebilanz des Motors. Wenn die Verbrennung langsamer wird, kann ein größerer Teil der Wärmeenergie nicht in Wellenarbeitsenergie umgewandelt werden und wird daher meistens als feuchte Wärme durch die Auslassöffnung ausgestoßen. Ähnliches passiert, wenn Ihr Zündzeitpunkt weit vom Optimum entfernt ist ... Die magere Verbrennungswärme kann, obwohl sie geringer ist, nicht richtig in Wellenarbeit umgewandelt werden, da die Verbrennung so spät erfolgte, dass sie nicht mehr mit der Bewegung des synchron ist Kolben. Aus diesem Grund hat Toyota den Zündzeitpunkt in seinen früheren Mageren Verbrennungsmotoren vorverlegt, wenn dieser Modus aktiviert wurde. Woher kommt dann die Wärme, die nicht in Schachtarbeit umgewandelt werden kann? ... Aufgrund der Energieeinsparungsgesetze wird sie irgendwo sichtbar ... naja,
Wenn die Verbrennung magerer wird, verliert der Motor im Grunde genommen einen Teil seiner Effizienz, um Verbrennungsenergie in mechanische Energie umzuwandeln, und arbeitet daher näher an einem einfachen Brennstoffofen, der zum Heizen selbst geeignet ist. Symptome dieser Art von Überhitzung sind verbrannte Auslassventile, ein unterschiedlicher Ton im Abgasgeräusch und sogar ein glühender Auslasskrümmer, ähnlich einem Motor, der mit einem sehr verzögerten Zündzeitpunkt läuft. Im Falle einer Einspritzung mit Lachgas, die trotz des Lachgases viel Kühlwirkung hat, schmilzt der Motor buchstäblich, wenn die Verbrennung aufgrund eines Kraftstoffmangels versehentlich zu mager wird. In diesem Fall könnte die Menge an Kraftstoff oder der Kaloriengehalt trotz des viel zu mageren Kraftstoffverhältnisses immer noch erheblich höher sein als bei einem normalen Motor, sodass noch mehr Wärmeenergie nicht in Wellenarbeit umgewandelt wird.
Ich denke die Antworten sind falsch. Weil die Frageannahme falsch ist. Zuerst müssen wir uns heißer entscheiden als was? und wir müssen auch wissen, dass dies eine Tatsache ist, ist es wirklich heißer oder ist es ein Mythos? Außerdem ist die Menge des Kraftstoff / Sauerstoff-Verhältnisses wichtig. Trifft diese Bedingung immer für alle mageren Verhältnisse zu? Vielleicht ist die richtige Frage, warum die "leicht" magere Mischung vielleicht heißer ist als die "leicht" reiche Mischung?
Die Wärmeabgabe von Kraftstoff hängt einfach davon ab, wie viel davon Sie verbrennen. Sie verbrennen weniger, es entsteht weniger Wärme. Sie verbrennen mehr, es entsteht mehr Wärme. So einfach ist das. Hier wird die Wärme durch die im Kraftstoff gespeicherte Energie erzeugt (für unser Beispiel sind andere Faktoren wie Druck, Reibung usw. nicht wichtig).
Wenn Sie eine fette Mischung mit einer mageren Mischung vergleichen, hat die magere Mischung natürlich eine höhere Energieabgabe, da Sie den gesamten Kraftstoff in Energie umwandeln würden. (mehr verbrannter Brennstoff = mehr Wärme) Aber es hängt immer noch von Ihren Mischungsverhältnissen ab, denn wenn Sie fast keinen Brennstoff in Ihrem Gemisch haben, wird es offensichtlich nicht so viel Energie erzeugen.
Wenn Sie ein ideales Gemisch mit einem mageren Gemisch vergleichen, sollte es meiner Meinung nach sogar noch kühler sein (weniger durch Verbrennung erzeugte Wärmeenergie), da Sie weniger Kraftstoff und mehr Sauerstoff in die Kammer bekommen würden.