Saya belajar dalam pertanyaan ini bahwa menjalankan mesin berbahan bakar ramping akan meningkatkan suhu penyalaan, antara lain seperti menyebabkan masalah dengan catalytic converter. Saya tidak tahu bagaimana atau mengapa.
Bagaimana dan mengapa persisnya bahan bakar yang menjalankan lean (atau kaya oksigen) meningkatkan suhu penyalaan?
Jawaban:
Anda memiliki deskripsi kualitatif tentang apa yang terjadi, tetapi mari kita pilah ke skala yang lebih kecil. Ketika kita berbicara tentang "suhu" sesuatu, kita benar-benar berbicara tentang seberapa cepat molekul bergerak dan saling memantul. "Suhu" benar-benar "energi kinetik". Dan ternyata ada jenis energi lain selain bergerak di luar angkasa - molekul dapat berputar, mereka dapat bergetar, dan elektronnya dapat tereksitasi dan bergerak relatif terhadap nukleus. Masing-masing energi ini juga bisa menjadi "suhu", sehingga Anda dapat memiliki suhu translasi (apa yang biasanya kita pikirkan), tetapi Anda dapat memiliki suhu rotasi, suhu getaran, dan suhu elektronik.
Molekul saling bertukar energi dengan saling bertabrakan. Ketika mereka melakukan ini, mereka juga mendistribusikan energi di antara mereka. Seberapa sering mereka bertabrakan menentukan seberapa cepat energi menjadi seragam, dan ini menentukan seberapa cepat mereka mencapai apa yang disebut keseimbangan. Ketika semua suhu yang berbeda adalah sama, keadaan berada dalam kesetimbangan dan kita tidak perlu khawatir tentang melacak semua jenis suhu yang berbeda. Untuk sebagian besar proses yang akan terjadi pada mesin, ada lebih dari cukup waktu untuk mencapai keseimbangan dan oleh karena itu kita tidak perlu terlalu khawatir tentang efek non-keseimbangan.
Sekarang, dalam reaksi kimia, molekul pecah dan membentuk yang baru. Jika yang baru memiliki lebih sedikit energi, perbedaan energi dilepaskan sebagai panas. Jika yang baru memiliki lebih banyak energi, reaksi memerlukan penambahan energi untuk mewujudkannya. Jelas mesin menjadi panas, sehingga reaksi di dalamnya melepaskan energi dan kami memanfaatkan energi itu untuk menggerakkan kendaraan.
Jadi, molekul pecah. Dan mereka pecah ketika mereka mulai bergetar sangat keras sehingga ikatan antara atom tidak dapat menyatukan mereka. Satu-satunya cara untuk membuat molekul bergetar adalah dengan membuat molekul lain bertabrakan dengannya, dengan energi yang cukup dan transfer energi yang cukup efisien untuk memulai getaran. Dan energinya harus cukup tinggi sehingga getarannya membuat molekul-molekulnya berantakan.
Dengan mengubah jumlah bahan bakar dalam campuran, Anda mengubah jenis tabrakan yang dapat terjadi. Dan itu tidak sepenuhnya lurus ke depan, tetapi beberapa molekul lebih baik dalam bertukar energi dengan yang lain. Untuk membuat molekul bahan bakar berantakan, mereka harus bertabrakan dengan molekul bahan bakar lain dengan energi dengan molekul oksigen lain dengan lebih banyak energi. Jika Anda menambahkan lebih dari jumlah oksigen yang biasa (berjalan lean), Anda juga perlu membuat oksigen lebih panas sehingga molekul memiliki lebih banyak energi ketika mereka bertabrakan dan dapat membuat bahan bakar bergetar cukup keras untuk hancur berantakan. Sebaliknya, jika Anda menjalankan bahan bakar yang kaya, Anda memiliki lebih banyak molekul bahan bakar yang dapat bertabrakan satu sama lain dan hancur berantakan, tetapi molekul oksigen lebih sedikit bagi mereka untuk bergabung dan mengeluarkan panas. Ini (dan beberapa efek lainnya) membuat suhu nyala akhir lebih rendah.
Berdasarkan beberapa percakapan panjang pada pertanyaan, mari kita kembalikan semuanya ke dalam konteks mesin. Untuk mesin gas injeksi langsung, udara disedot ke dalam silinder, piston mengompresnya, dan kemudian bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder. Busi kemudian memicu percikan di dalam ruangan. Endapan elektron ini membuat semua molekul campuran udara-bahan bakar bersemangat - sebenarnya mengionisasi udara (melepaskan elektron-elektron dari molekul-molekul) dan ini semua menambah banyak energi pada molekul. Energi ini adalah energi awal yang dibutuhkan untuk memulai pembakaran.
Untuk kondisi tanpa bahan bakar, saya bilang butuh lebih banyak energi untuk memulai reaksi dan saya ucapkan dalam istilah suhu penyalaan yang lebih tinggi. Temperatur pembakaran berasal dari busi (untuk mesin dingin - mesin panas juga akan menyumbangkan panas dari silinder itu sendiri). Untuk kondisi operasi normal, busi menyediakan energi lebih dari cukup untuk menyala. Ketika kondisi operasi semakin ramping, busi menyediakan jumlah energi yang sama - tetapi masih cukup energi untuk dinyalakan. Akhirnya, untuk kondisi yang cukup ramping, itu tidak akan cukup energi. Ini adalah macet lean .
Mesin diesel bekerja secara berbeda. Demi argumen, mari kita tetap dengan suntikan langsung lagi. Silinder mengisi dengan udara, piston memampatkannya, dan bahan bakar disuntikkan. Tidak ada percikan untuk memulai reaksi. Mesin diesel hanya mengandalkan pada menciptakan tekanan yang cukup tinggi untuk menyalakan campuran. Tekanan tinggi berarti kepadatan tinggi dan itu berarti lebih banyak tabrakan untuk menyebarkan energi di sekitar (molekul tidak perlu pergi sejauh untuk memukul satu sama lain). Bagaimanapun, ide yang sama berlaku. Dalam kondisi lean, akan membutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk menyala. Pada kondisi ideal, mesin memampatkan lebih dari yang dibutuhkan, sehingga saat dijalankan dengan lean-fuel, ia masih memiliki kompresi yang cukup untuk dinyalakan. Jika Anda menjadi sangat ramping sehingga kompresinya tidak cukup tinggi lagi, Anda akan mendapatkan lean yang salah. Glow plugs dapat membantu semua ini dengan memanaskan silinder dan membantu menambahkan panas ke dalam campuran dan membuat reaksi berlangsung.
Di kedua mesin, begitu mereka berjalan sebentar, dinding silinder memanas dan membutuhkan lebih sedikit input (dari percikan api atau dari kompresi) untuk membuat reaksi terjadi. Tetapi untuk mesin dingin, perlu pengendapan energi awal untuk membuat reaksi bergerak. Banyak ECU diatur untuk membakar kaya bahan bakar ketika mesin baru mulai karena lebih mudah untuk dinyalakan; saat memanas, campuran menjadi lebih ramping dan mengurangi emisi dan konsumsi bahan bakar. Anda mungkin terbiasa dengan choke manual pada hal-hal seperti mesin pemotong rumput - choke adalah apa yang mengubah campuran udara-bahan bakar dan untuk memulai motor, Anda harus mengatur choke menjadi kaya bahan bakar.
Bagi mereka yang tertarik, berdasarkan diskusi yang kami lakukan di berbagai utas komentar, saya melanjutkan dan memberikan contoh nyata tentang bagaimana / mengapa suhu dapat meningkat ketika nyala api berbahan bakar rendah. Percakapan dalam obrolan ditandai di sini .
Lucu Anda harus bertanya Max ini :)
Pertama mari kita pastikan definisi kita. Menjalankan mesin miring berarti mengubah rasio udara / bahan bakar untuk memiliki lebih banyak udara daripada yang ideal (14,7: 1 udara ke bahan bakar).
Dalam bacaan saya ada dua efek.
Pertama, bahan bakar adalah cairan dikabutkan yang memiliki efek pendinginan pada ruang bakar. Jadi lebih sedikit bahan bakar, lebih sedikit efek pendinginan.
Kedua, api membakar lebih cepat dan lebih panas di hadapan lebih banyak oksigen. Lebih banyak udara relatif dibandingkan bahan bakar dari biasanya, berarti lebih banyak oksigen daripada biasanya. Jadi api membakar lebih panas dan lebih cepat dari yang seharusnya. Keduanya akan menaikkan suhu ruang bakar.
Pertanyaan yang bagus, saya ingin tahu tentang hal ini sendiri jadi saya mulai membaca beberapa tentang hal itu.
Saya harap itu membantu!
Jika Anda pernah melihat obor oksi-asetilena digunakan, Anda akan memperhatikan bahwa sebelum oksigen dinyalakan, obor memiliki nyala kuning terang. Ini adalah bahan bakar yang terbakar dalam jumlah oksigen yang kurang ideal. Nyala itu relatif dingin dan menghasilkan banyak jelaga.
Ketika oksigen dinyalakan, nyala api berubah menjadi biru dan menjadi cukup panas untuk melelehkan baja.
Anda mungkin juga melihat ketika terlalu banyak oksigen dinyalakan, nyala api padam.
Bahan bakar ramping sama dengan kaya oksigen.
Dalam sebuah mesin, bahan bakar ingin membakar secara efisien, tetapi tidak terlalu panas sehingga mulai melelehkan piston, atau bahkan mungkin meledak dengan keras, yang juga akan menyebabkan kerusakan.
Dari Wikipedia - Campuran stoikiometrik sayangnya terbakar sangat panas dan dapat merusak komponen mesin jika mesin ditempatkan pada beban tinggi di campuran bahan bakar-udara ini. Karena suhu tinggi pada campuran ini, peledakan campuran udara-bahan bakar tak lama setelah tekanan silinder maksimum dimungkinkan pada beban tinggi (disebut knocking atau pinging). Detonasi dapat menyebabkan kerusakan mesin yang serius karena pembakaran campuran udara bahan bakar yang tidak terkontrol dapat menciptakan tekanan yang sangat tinggi di dalam silinder. Sebagai akibatnya, campuran stoikiometrik hanya digunakan pada kondisi beban ringan. Untuk kondisi akselerasi dan beban tinggi, campuran yang lebih kaya (rasio udara-bahan bakar yang lebih rendah) digunakan untuk menghasilkan produk pembakaran yang lebih dingin dan dengan demikian mencegah peledakan dan panas berlebih pada kepala silinder.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Air –fuel_ratio
Maaf saya tidak bisa membuat tautan berfungsi - salin dan tempel ke browser.
Mesin suhu naik karena pengapian bahan bakar lebih lambat . Membakar bahan bakar lebih lama karena jumlahnya lebih sedikit.
Bahan bakar itu sendiri memiliki jumlah BTU yang sama dengan membakar apakah Anda menggunakan oksigen ekstra atau tidak. TITIK. Saat Anda meniup bara api, Anda menjadi lebih panas tetapi lebih cepat terbakar. Mereka melepaskan jumlah panas yang sama, tetapi dalam periode waktu yang jauh lebih singkat.
Bayangkan silinder Anda sebagai kabin di musim dingin. Jika Anda mengambil kayu dan membakarnya dalam satu menit, benda-benda di dekat kompor tempat kayu itu terbakar akan memanas secara signifikan dan mungkin meleleh, tetapi sebagian besar panas akan keluar melalui cerobong asap. Jika Anda hanya memiliki satu log per jam, ruangan akan menjadi sangat dingin. Ambil balok yang sama dan bakar perlahan selama satu jam sebelum menggantinya dengan yang lain dan lebih sedikit panas yang keluar melalui knalpot dan tinggal di ruangan.
Alasan mesin menjadi lebih panas adalah karena bahan bakar yang terbakar lebih lambat mentransfer lebih banyak panas ke bagian-bagian sekitar mesin.
Anda semua melupakan sesuatu, alasan leanburn sedikit bisa lebih panas daripada rasio stochiomnetric sangat sederhana. Itu ada hubungannya dengan injeksi bahan bakar. Agar rasio stochiometrik berfungsi sebagaimana dimaksud, setiap atom oksigen harus berpasangan sempurna dengan molekul bahan bakar sebelum penyalaan. Itu tidak mungkin, jadi Anda memiliki molekul bahan bakar yang tidak terbakar dalam pembakaran Anda.
Dengan menambahkan sedikit lebih banyak udara ke campuran Anda dapat memastikan bahwa semua bahan bakar Anda terbakar ke tingkat yang lebih tinggi, yang dalam jangka waktu akan meningkatkan suhu pembakaran Anda, menambahkan terlalu banyak dan kapasitas panas dari udara berlebih akan menurunkan suhu.
Berhenti di sini setelah melihat-lihat tanpa terlalu banyak berhasil untuk penjelasan yang baik tentang overheating karena lean burning di dalam mesin. Di sini dua sen saya tentang subjek:
1- Telah diketahui dan didokumentasikan bahwa puncak atau suhu pembakaran maksimum lebih rendah karena rasio udara / bahan bakar atmosfer menyimpang dari stochiometrik, jadi pembakaran lean menghasilkan suhu puncak yang lebih rendah dibandingkan dengan stochiometrik, 14,7: 1 untuk bensin, misalnya. Meskipun pembakaran tanpa lemak bisa lebih lengkap, suhu pembakaran puncak lebih rendah karena efek pendinginan dari nitrogen atmosfer inert tambahan dalam pengaturan lean. Ingat bahwa udara atmosfer mengandung Nitrogen inert dalam jumlah yang signifikan dan edisi Popular Science yang lama bercerita tentang desain Smokey Yunick tentang Mesin Adiabatic dan upayanya untuk menggunakan filter penghilang Nitrogen?
2 - Juga diketahui bahwa kecepatan reaksi kimia apa pun akan melambat karena konsentrasi reaktif berkurang. Juga diharapkan karena semakin molekul bahan bakar semakin jauh satu sama lain, maka semakin sedikit kesempatan untuk mempromosikan reaksi berantai, sehingga secara signifikan mengurangi kecepatan pembakaran.
3 - Juga, jumlah total panas yang dihasilkan berkurang saat membakar lean seperti yang diharapkan karena lebih sedikit bahan bakar atau kandungan kalori yang terlibat dalam pembakaran lean. Jadi mengapa hasil yang tidak terduga dari overheating mesin?
4- Ini bukan masalah kurangnya pendinginan yang tersedia dari penguapan bahan bakar cair, itu lebih terkait dengan keseimbangan energi keseluruhan di mesin. Ketika pembakaran menjadi lebih lambat, sebagian besar energi panas tidak dapat dikonversi sebagai energi kerja poros dan dengan demikian sebagian besar dikeluarkan sebagai panas wated melalui port knalpot. Demikian pula terjadi jika waktu pengapian Anda terbelakang jauh dari optimal ... panas pembakaran lean, meskipun kurang, tidak dapat dikonversi dengan benar ke kerja poros karena pembakaran sangat terlambat sehingga tidak sinkron dengan pergerakan piston. Itulah sebabnya Toyota memajukan timing pengapian pada Lean Burning Engine mereka sebelumnya ketika mengaktifkan mode itu. Jadi, ke mana panas yang tidak dapat dikonversi menjadi kerja poros? ... karena undang-undang Konservasi Energi akan muncul di suatu tempat ... yah,
Pada dasarnya, ketika pembakaran menjadi lebih ramping, mesin mulai kehilangan sebagian efisiensinya untuk mengubah energi pembakaran menjadi energi mekanik dan dengan demikian bekerja lebih dekat dengan tungku bahan bakar sederhana yang cocok untuk pemanasan itu sendiri. Gejala dari jenis overheating ini adalah katup buang yang terbakar, nada yang berbeda dalam kebisingan knalpot, dan bahkan manifold knalpot pijar, mirip dengan mesin yang bekerja dengan timing pengapian yang sangat terbelakang. Dalam kasus injeksi nitrat, meskipun nitrat memiliki banyak efek pendinginan, jika pembakarannya terlalu ramping karena kekurangan bahan bakar, mesin benar-benar meleleh. Dalam hal ini, meskipun rasio bahan bakarnya terlalu ramping, jumlah bahan bakar yang terlibat atau kandungan kalori masih bisa secara signifikan lebih banyak daripada di mesin normal, sehingga lebih banyak energi panas tidak akan dikonversi menjadi kerja poros,
Saya kira jawabannya salah. Karena asumsi pertanyaannya salah. Pertama kita harus memutuskan lebih panas dibandingkan dengan apa? dan kita juga perlu tahu ini adalah fakta, apakah ini benar-benar lebih panas atau hanya mitos? selain itu jumlah rasio bahan bakar / oksigen penting, apakah kondisi ini selalu berlaku untuk semua rasio lean? Mungkin pertanyaan yang benar adalah mengapa campuran "sedikit" lebih panas daripada campuran kaya "sedikit"?
Output energi termal dari bahan bakar hanya terkait dengan berapa banyak yang Anda bakar. Anda membakar lebih sedikit, lebih sedikit panas yang dihasilkan. Anda membakar lebih banyak, lebih banyak panas dihasilkan. Sesimpel itu. Di sini yang menciptakan panas adalah energi yang tersimpan dalam bahan bakar (misalnya, faktor-faktor lain seperti tekanan, gesekan, dll. Tidak penting).
Jika Anda membandingkan campuran kaya dengan campuran tanpa lemak, tentu saja campuran tanpa lemak akan memiliki output energi yang lebih tinggi karena Anda akan mengubah semua bahan bakar menjadi energi. (lebih banyak bahan bakar terbakar = lebih banyak panas) Tapi itu masih tergantung pada rasio campuran Anda, karena jika Anda hampir tidak memiliki bahan bakar dalam campuran Anda, jelas maka itu tidak akan menghasilkan banyak energi.
Jika Anda membandingkan campuran yang ideal dengan campuran lean, maka saya pikir itu harus lebih dingin (lebih sedikit energi panas yang dihasilkan dari pembakaran) karena Anda akan mendapatkan lebih sedikit bahan bakar dan lebih banyak oksigen ke dalam ruangan.