排空并装满柴油的汽油发动机或排空并装满汽油的柴油发动机会如何工作?发动机能够运转吗?如果不能运转,为什么不运转呢?
排空并装满柴油的汽油发动机或排空并装满汽油的柴油发动机会如何工作?发动机能够运转吗?如果不能运转,为什么不运转呢?
Answers:
在汽油发动机中放置柴油几乎是不可能的。柴油燃料喷嘴比汽油喷嘴大,现代的气帽太小,无法安装柴油喷嘴。但是,如果您设法将其放到那里,则柴油太重且蒸发太慢,以至于火花塞无法有效地点燃它。一位消息人士说,它根本不会启动,而另一位消息人士说,它可能不会启动,但是有机会,它只会可怕地运行,最终变成一场烟熏天祸。
相反,因为汽油喷嘴是两者中较小的一个,所以是可能的。在这种情况下,如上面链接的第二篇文章所述,汽油将有可能损害排放系统,并且肯定会导致发动机损坏。柴油在被消耗时润滑发动机。汽油变稀(它更容易蒸发的部分原因),不会提供这种润滑作用,您将开始看到发动机部件上的摩擦损坏。因为它的燃烧方式也不同,所以您会发现时间混乱,可能会造成进一步的损害。
值得注意的是,由于柴油汽车的普及以及驾驶员缺乏意识,大众汽车已更改其柴油油箱盖,以防止汽油进入油箱,因为这可能造成损坏。
要了解这些燃料在内燃机(IC)中的行为,您首先需要了解这些燃料的特性及其区别。
汽油(汽油)和柴油都是比水轻的有机液体,最通常由石油生产。柴油需要更少的精力来生产-您可以仅用几种易于获得的化学药品从食用油中自行制造。
汽油比柴油轻,密度约为水的四分之三,并且挥发性高。这意味着它在室温下会迅速蒸发,这就是为什么它具有如此强烈的气味并在不直接为车辆加油时被存储在诸如此类的密闭容器中的原因。除异味外,汽油蒸气还是很强的致癌物和光化学(“棕色”)烟雾形成的前体,在一次特别严重的事件中,汽油烟雾被误认为是化学武器袭击。
与汽油相比,柴油根本不易挥发。部分原因是它不够精致。馏出物与原油越接近,它往往越稳定。您可以将柴油在开放的容器中短时间存储,而不会造成重大损失。
与液体的挥发性密切相关的是它的闪点,闪点是指液体的蒸气压高到足以在存在火源的情况下点燃蒸气的温度。在此温度以下,平衡状态将使您可以燃烧蒸气,例如在点燃的火柴的情况下,燃烧反应将被局限。高于闪点,火焰将引起连锁反应,该连锁反应扩散(点燃)整个汽化燃料体积。
如您所料,汽油的高挥发性导致其闪点远低于柴油。维基百科给出的值为-43°C(汽油)和52°C(柴油)。作为参考,这意味着如果您在室内游泳池中充满汽油并让房间达到平衡,则必须将房间冷却到−43°C(大约南极温度)以下,然后点燃火柴才不会导致爆炸的空间。即使在远低于闪点的温度下,这种匹配也会燃烧得非常快。
另一方面,用柴油填充同一个游泳池,您必须将房间加热到52°C(大约是死亡谷温度)以上,然后点燃火柴,房间才会爆炸。
这与Wikipedia文章中也给出的自燃温度不同,自燃温度不再需要点燃火柴。b!尽管汽油的闪点较低,但自燃温度较低的是柴油(从上面的WP文章中可知,256°C,而280°C)。
当我们从有声燃料转向有声发动机时,要记住的第一点是,有了点火源,汽油首先会点火;没有点火源,柴油首先点火。
“ IC发动机”是一个广泛的类别,包括许多发动机类型和技术。常规柴油发动机和汽油发动机之间的主要区别在于燃料的点火方式(请参见上面的#1点!):汽油发动机通常使用火花点火,柴油发动机使用压缩点火。
在点火之前,必须将油箱中的燃料与空气混合。这可以通过多种方式完成,尽管一般概念很简单,但燃料性质对实现这种混合物的方式有很大的影响。
通常,燃料在气缸内被雾化 -通过称为燃料喷射器的小喷嘴喷射-产生许多悬浮在空气中的非常小的燃料滴。(较老的汽车使用了不同的技术来产生燃油-空气混合物。)燃油-空气混合物(或“充气”)越均匀,燃烧的效率和完整性就越高,发动机的整体运转性能就越好。
我们的目标是快速实现良好的燃油-空气混合物,点燃燃油,提取其能量(以有用功的形式),然后继续进行下一个冲程。这就是我们从引擎获得动力(随着时间的推移)的方式。雾化液体燃料既可以使其分散,又可以增加其表面积,从而使其蒸发更快。与柴油相比,汽油的挥发性高,因此更容易完全蒸发,从而获得均匀的电荷。但是,这并不一定总是有好处,这使我们考虑了引擎本身的属性。
火花点火也许是更容易理解的方法。它可以与之前的点燃比赛类比进行比较。不同之处在于,在蒸发掉燃料并将其与空气混合后,点火源是电火花而不是明火。由于火花控制着精确的点火时间,因此我们可以确保火花发生在活塞冲程期间的最佳点,以将动力传递给传动系。如果在错误的时间点火,则可能会沿错误的方向驱动活塞或不完全燃烧燃料。这称为爆震,它可能会对引擎造成永久性损害。
在过去的一个世纪中,已经使用了许多添加剂来防止汽油无火花着火,包括铅和MTBE。设计其他配方以用于高性能汽油发动机(具有更高的压缩比)或改善排放特性。
在柴油发动机中,没有火花。相反,气缸中的空气被迅速压缩,将其加热到超过燃料的自动点火点。一旦有足够的热能可用来使燃烧反应自发,那就快!你得到了点火。但是要达到这一点,确实需要很大的压缩量,远远超过了火花点火发动机的有效运行所需的压缩量。这是根据冲程开始和结束时封闭气缸的容积之比(也称为发动机的压缩比)来衡量的。
无需深入研究引擎循环的所有细节,以下是一个动画,它显示了随着活塞上下移动,气缸的容积如何变化:
4StrokeEngine Ortho 3D Small(CC BY-SA 3.0或 GFDL),由Zephyris(自己的作品),来自Wikimedia Commons
典型的汽油动力火花点火发动机的压缩比约为10:1,这意味着压缩冲程开始时的气缸容积是冲程结束时的气缸容积的10倍。柴油动力压缩点火发动机具有更高的压缩比,通常约为17:1,但可能更高。汽油和柴油的压缩比因发动机而异。要记住的是,柴油发动机的压缩比明显高于同类汽油压缩机。
那么,当您在柴油发动机中使用汽油(汽油)时会发生什么呢?很多东西-但总的来说,人们关心的是:
正如特雷弗(Trevor)所指出的那样,已经采取了一些安全措施来防止汽油车中充满柴油。柴油也比汽油厚,这可能意味着燃油管路和喷油器堵塞,但让我们假设柴油实际上已经进入了发动机。
还记得我们关于燃料的讨论中的第一点吗?处理火花点火时,柴油比汽油更难点燃。它的闪点更高,因此我们需要在发动机有任何运行机会之前将其温度提高一些。火花点火发动机的压缩比较低,这意味着燃料不会变热。结果,引擎很可能根本无法运转。
如果发动机的压缩比足够高,和/或天气炎热,请记住,柴油的闪点在死亡谷温度的高端附近,那么发动机将运转,但效果不是很好。它也可能不会运行很长时间。您可能在某些气缸中点火,但在某些气缸中却没有,在某些冲程中却没有,在某些情况下,最终,燃料本身或其部分燃烧的残余物将堵塞系统的某些部分。即使点火,也将获得较少的功率,因为RPM较高(柴油比汽油燃烧更慢)并且温度较低。
从许多方面来看,这是一个更有趣的情况-在泵处将汽油喷嘴安装到柴油车中会更容易,并且较稀的汽油在通过用于较浓柴油的燃油系统时可能不会有太大的麻烦,因此我们可以确信燃油将到达发动机。
现在我们处于与以往相反的境地。我们有一个燃料,不仅是多容易通过火花比压缩点火(记住,其自燃温度为高比柴油的),它也制定了与添加剂以防止它没有火花点燃,使其不会损害引擎因此,引擎可能根本无法运转。
但这并不一定意味着不点火!在这部分解释中,我将引用“原液 ”:
由于汽油被设计为具有抗自燃性,因此柴油发动机中的汽油将不会点燃或在错误的时间点燃。一些柴油发动机比汽油发动机更稀薄(这意味着空气燃料混合物比汽油发动机具有更高的空气比例)。这增加了汽油不会被点燃并且未燃烧的燃料将被送入热排气系统的机会-具有讽刺意味的是,它可能被点燃,从而可能导致排气损坏。
这导致我们:
柴油发动机通常被认为是“更坚韧”的柴油发动机,其制造目的是承受高压缩比所带来的更高压力,至少在美国,它们通常在大型车辆和卡车上销售。它们提供更大的扭矩,移动重物,用于发电机和工业设备;因此具有讽刺意味的是,与相反的情况相比,将汽油加到柴油发动机中对车辆造成重大损害的可能性更大。
Trevor指出,除了汽油蒸气通过发动机在其他系统中爆炸的风险之外,如果发动机确实能够点燃气缸中的汽油,那么较稀的汽油将为发动机提供更少的润滑;即使在柴油转速下,如果没有适当的润滑,发动机也不会花太长时间将其自身拆开。“纯正涂料”文章还提到润滑损失,可能损坏燃油泵。
无论哪种方式,都有可能点燃燃油并驱动活塞,这意味着发动机可能会运转不佳。但它是更好的车辆如果发动机不运行,尤其是对柴油车,这样更容易被汽油会损坏(,理论上爆炸!)。我们不是在这里提供汽车维修建议,但是,如果您从工程角度理解问题,那么应该清楚,最好的情况是在启动车辆之前发现问题,以便油箱能够排干并重新填充正确的燃料类型。
记住,孩子们:不要在家尝试!
IC引擎以循环工作,在四冲程IC引擎中有四个循环
在进气冲程期间,空气燃料混合物被送入发动机气缸,随后在压缩冲程中被压缩,然后在点火冲程中,燃料被点燃以获取动力。在排气冲程中,残留物被排出腔室。
根据内燃机的点火方式,有两种类型的内燃机
之所以这样命名,是因为在SI发动机中,燃料是用火花塞点燃的,而在CI发动机中,燃料被压缩到如此高的压力,以致其温度接近其自燃温度。
*此自燃温度是重要的注意事项
物质的自燃温度或起燃点是指在正常大气中自燃而没有外部点火源(例如火焰或火花)的最低温度。
如图所示,很明显,柴油的自燃温度低于汽油。柴油为210°C;汽油温度为280°C
在CI发动机中,进气是在进气冲程中进行的,空气被压缩到高压,此时空气温度将超过210°C,然后使用燃油喷射器喷射柴油。柴油一旦与空气接触,就会被点燃。
现在,当您将汽油放入柴油发动机中时,压缩期间的空气仍将处于210°C-220°C的温度范围内,进入的汽油的自动点火温度为280°C。这使得燃油无法点燃,因此发动机将无法启动。如果启动,由于气缸中积聚了燃油,它将在几秒钟内停止。
SI发动机使用不同的方法来点燃燃料,但首先,燃料会在化油器中与空气混合。仅当燃料处于蒸气状态时,才可以进行这种混合。为此,燃料的闪点必须非常低。(闪点是液体在液体表面附近的空气中可形成可燃混合物的最低温度。闪点越低,越容易点燃材料。)
现在达到汽油闪点,在正常大气温度下为-44°C,很容易形成蒸气。但是柴油的闪点为55°C。当您将柴油放入汽油发动机(SI)时,它不会与空气形成可燃混合物,即使在气缸内产生火花时,内部的柴油也会呈液态,这不是产生火焰的理想条件。因此,发动机将无法启动。
这就是为什么车辆无法与其他燃料不兼容的原因。
*注意:-这是该问题的最原始的解释,可能有更深入的解释,请同时参阅。
有趣的事情:-由于压缩比更高,柴油发动机通常用于高扭矩应用,例如负载和发电。汽油或汽油发动机由于重量轻,响应速度快而被用于商用车和自行车。