Что происходит с работой бензинового двигателя, когда он опорожнен и заправлен дизельным топливом, или с дизельным двигателем, опорожненным и заправленным бензином? Сможет ли двигатель работать, а если нет, то почему?
mechanical-engineering
automotive-engineering
combustion
Дебаншу Тхакур
источник
источник
Ответы:
Залить дизельное топливо в бензиновый двигатель практически невозможно. Форсунки для дизельного топлива больше, чем форсунки для бензина, а современные газовые колпачки слишком малы, чтобы в них можно было вставить форсунки. Однако, если вам удалось получить его там, дизельное топливо слишком тяжелое и испаряется слишком медленно, чтобы свечи зажигания могли его эффективно зажечь. Один источник говорит, что это вообще не начнется, другой источник говорит, что это, вероятно, не начнется, но есть шанс, что это произойдет, это будет ужасно работать и закончится катастрофой.
Обратное возможно, так как бензиновое сопло меньше из двух. В этом случае, как отмечалось во второй статье, указанной выше, бензин может привести к повреждению системы выпуска отработавших газов, что определенно приведет к повреждению двигателя. Дизельное топливо смазывает двигатель по мере его расхода. Бензин, будучи более жидким (отчасти это объясняется тем, что он легче испаряется), не обеспечит такую смазку, и вы начнете замечать повреждения при трении компонентов двигателя. Поскольку он также предназначен для сжигания по-разному, вы увидите неправильное время, которое может привести к дальнейшему повреждению.
Стоит отметить, что в связи с ростом популярности дизельных автомобилей и отсутствием внимательности к водителям Volkswagen изменил свои ворота дизельного бака, чтобы предотвратить попадание бензина в бак из-за повреждений, которые он может причинить.
источник
Чтобы понять, как эти топлива ведут себя в двигателях внутреннего сгорания (IC), вам необходимо сначала понять свойства топлива и как они отличаются.
Свойства топлива
И бензин (бензин), и дизель - это органические жидкости легче воды, чаще всего производимые из нефти. Производство дизельного топлива требует гораздо меньших усилий - вы можете приготовить его самостоятельно из растительного масла, используя лишь несколько легко доступных химикатов.
Бензин легче, чем дизельное топливо, с плотностью около трех четвертей плотности воды и очень летучий. Это означает, что он быстро испаряется при комнатной температуре, поэтому он имеет такой сильный запах и хранится в закрытых контейнерах, таких как эти, когда не заправляется транспортным средством напрямую. Помимо запаха, пары бензина также являются очень сильными канцерогенами и прекурсорами для образования фотохимического («коричневого») смога, который во время одного особенно серьезного инцидента принимается за атаку химическим оружием .
Дизельное топливо, по сравнению с бензином, совсем не летучее. Это отчасти потому, что это менее изысканно; чем ближе дистиллят к сырой нефти, тем более он устойчив. Вы можете хранить его в открытом контейнере в течение коротких периодов без существенных потерь.
Точка возгорания
С летучестью жидкости тесно связана ее температура вспышки , температура, при которой давление паров жидкости достаточно высоко, чтобы ее пары воспламенялись в присутствии источника возгорания. Ниже этой температуры состояние равновесия будет таким, что, хотя вы можете сжечь пар, например, при зажженной спичке, реакция горения будет локализована. Выше температуры вспышки, пламя будет вызывать цепную реакцию , которая распространяется по всему ( воспламеняется ) объемом парообразного топлива.
Как и следовало ожидать, высокая летучесть бензина приводит к гораздо более низкой температуре вспышки, чем у дизеля. Википедия дает значения как -43 ° C (бензин) и 52 ° C (дизель). Для справки, это означает, что если вы наполнили крытый бассейн бензином и позволили комнате прийти в равновесие, вам пришлось бы охладить эту комнату до температуры ниже -43 ° C ( приблизительно температуры Антарктики ), прежде чем зажженная спичка не вызовет комната, чтобы взорваться. И даже при температуре значительно ниже температуры вспышки это совпадение будет гореть очень быстро.
С другой стороны, заполните тот же бассейн дизельным топливом, и вам придется обогревать комнату выше 52 ° C ( приблизительно температуры Долины Смерти ), прежде чем зажженная спичка вызовет взрыв в комнате.
Это отличается от температуры самовоспламенения, также приведенной в статье Википедии, которая является точкой, в которой вам больше не нужно зажигать спичку. Kaboom! Хотя бензин имеет более низкую температуру вспышки, это дизель, который имеет более низкую температуру самовоспламенения (256 ° C, по сравнению с 280 ° C, из статьи WP выше).
По мере того, как мы переходим от говорящих видов топлива к говорящим двигателям, следует помнить о том, что с источником зажигания сначала воспламеняется бензин; без источника зажигания дизель зажигается первым.
Свойства двигателя
«Двигатель IC» - это широкая категория, включающая множество типов двигателей и технологий. Основное различие между обычными дизельными и газовыми двигателями связано с тем, как зажигается топливо (см. Пункт 1 выше!): Бензиновые двигатели обычно используют искровое зажигание, а дизельные двигатели - зажигание от сжатия .
впрыскивание
Перед зажиганием топливо в баке необходимо смешать с воздухом. Это можно сделать различными способами, и хотя общая концепция проста, свойства топлива оказывают большое влияние на то, как достигается эта смесь.
Как правило, топливо распыляется в цилиндре - распыляется через маленькие форсунки, называемые топливными инжекторами, - производя много очень маленьких капель топлива, взвешенных в воздухе. (В старых автомобилях использовалась другая технология для создания топливовоздушной смеси.) Чем более однородна топливовоздушная смесь (или «заправка»), тем эффективнее и полнее она будет гореть и тем лучше будет работать двигатель в целом.
Наша цель - быстро получить хорошую топливно-воздушную смесь, поджечь топливо, извлечь его энергию (в виде полезной работы) и перейти к следующему удару. Вот так мы получаем мощность ( работу с течением времени ) из двигателя. Распыление жидкого топлива одновременно рассеивает его и увеличивает площадь поверхности, позволяя ему быстрее испаряться. Высокая летучесть бензина по сравнению с дизельным топливом значительно облегчает полное испарение, получая этот однородный заряд. Однако это не всегда приносит пользу, что приводит нас к рассмотрению свойств самих двигателей.
Зажигание
Искровое зажигание, возможно, является более простым методом для понимания; это сравнимо с аналогией с освещением матча ранее. Разница в том, что после испарения топлива и смешивания его с воздухом источником воспламенения является электрическая искра, а не открытое пламя. Поскольку искра контролирует точное время зажигания, мы можем быть уверены, что во время хода поршня это произойдет в наилучшей точке для передачи мощности на трансмиссию. Если воспламенение происходит в неправильное время, это может привести к неправильному движению поршня или неполному сгоранию топлива. Это называется стуком , и это может привести к необратимому повреждению двигателя.
В течение прошлого столетия для предотвращения воспламенения бензина без искры использовались многие добавки, в том числе свинец и МТБЭ . Другие составы предназначены для использования в высокоэффективных бензиновых двигателях (которые имеют более высокие степени сжатия) или для улучшения характеристик выбросов .
Компрессия зажигания
В дизельном двигателе нет искры; вместо этого воздух в цилиндре быстро сжимается, нагревая его до точки самовоспламенения топлива. Как только появится достаточно тепловой энергии, чтобы сделать реакцию сгорания спонтанной, kaboom! Вы получаете свое зажигание. Но для достижения этой цели требуется много сжатия - гораздо больше, чем требуется для эффективной работы двигателя с искровым зажиганием. Это измеряется с точки зрения соотношения объема закрытого цилиндра в начале и в конце хода, также известного как степень сжатия двигателя.
Не вдаваясь во все детали циклов работы двигателя, вот анимация, которая показывает, как изменяется объем цилиндра при движении поршня вверх и вниз:
Типичный бензиновый двигатель с искровым зажиганием имеет степень сжатия около 10: 1, что означает, что объем цилиндра в начале такта сжатия в 10 раз превышает объем цилиндра в конце такта. Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия имеют более высокие коэффициенты сжатия, обычно около 17: 1, но могут быть и выше. Степень сжатия бензина и дизеля варьируется от двигателя к двигателю; Следует помнить, что у дизельных двигателей степень сжатия значительно выше , чем у аналогичных бензиновых аналогов.
Использование неправильного топлива
Итак, что происходит, когда вы используете бензин (бензин) в дизельном двигателе или наоборот? Многое, но в целом люди заботятся о следующем:
1. Будет ли работать двигатель?
Дизель в бензиновом двигателе
Как отмечает Тревор , существуют меры безопасности для предотвращения заправки бензинового автомобиля дизельным топливом. Дизель также толще бензина, что может означать засорение топливопроводов и инжекторов, но давайте предположим, что дизель действительно попадает в двигатель.
Помните пункт № 1 из нашего обсуждения топлива? При работе с искровым зажиганием дизель воспламеняется сложнее, чем бензин. Он имеет гораздо более высокую температуру вспышки, поэтому нам нужно немного поднять его температуру, прежде чем двигатель успеет заработать. Степень сжатия двигателя с искровым зажиганием ниже, что означает, что топливо не становится таким горячим. Как следствие, очень вероятно, что двигатель не будет работать вообще .
Если у двигателя достаточно высокая степень сжатия, и / или если это достаточно жаркий день - помните, температура вспышки дизеля находится где-то около верхнего предела температур Долины Смерти - тогда двигатель будет работать, но не очень хорошо. Это также, возможно, не бежит очень долго; Вы можете достичь зажигания в некоторых цилиндрах, но не в других, в некоторых ударах, но не в других, и в конечном итоге либо само топливо, либо его частично сгоревшие остатки засорят некоторую часть системы. Даже если вы получите зажигание, вы получите меньше энергии, потому что обороты выше (дизель горит медленнее, чем бензин), а температура ниже.
Бензин в дизельном двигателе
Во многих отношениях это более интересный случай - легче установить бензиновую форсунку в дизельном транспортном средстве на насосе, и более тонкий бензин, возможно, не будет иметь такой большой проблемы при перемещении через топливную систему, предназначенную для более толстого дизеля, поэтому мы можем быть уверены, что топливо достигнет двигателя.
Теперь мы находимся в противоположной ситуации от ранее. У нас есть топливо, которое не только намного легче воспламениться посредством искры, чем сжатия (помните, его температура самовоспламенения выше, чем у дизеля), оно также содержит присадки, предотвращающие его воспламенение без искры, чтобы не повредить двигатели он предназначен для работы. И опять же, существует вероятность того, что двигатель может вообще не работать .
Но это не обязательно означает отсутствие возгорания! Я собираюсь процитировать «Прямой допинг» для этой части объяснения:
Это приводит нас к:
2. Будет ли двигатель поврежден?
Дизельные двигатели часто воспринимаются как «более жесткие» - они сконструированы таким образом, чтобы выдерживать гораздо более высокие давления, возникающие при высоких степенях сжатия, и, по крайней мере, в США, они обычно продаются на более крупных транспортных средствах и грузовиках. Они обеспечивают больший крутящий момент, они перемещают тяжелые грузы, они используются в генераторах и промышленном оборудовании; поэтому иронично, что заправка бензина в дизельном двигателе с гораздо большей вероятностью приведет к серьезному повреждению автомобиля, чем обратное.
В дополнение к риску бензиновых паров , проходящих через двигатель , чтобы взорвать в других системах, если двигатель действительно удается поджечь бензин в цилиндре, Тревор отметил, что бензин тоньше обеспечивает меньшую смазку двигателя; даже на оборотах дизеля двигатель не займет много времени, чтобы разорвать себя без надлежащей смазки. В статье «Прямой допинг» также упоминается потеря смазки, которая может повредить топливный насос.
Нижняя линия
В любом случае, можно поджечь топливо и привести в действие поршни, что означает, что двигатель может работать - плохо. Но для транспортного средства гораздо лучше, если двигатель не работает, особенно для дизельного транспортного средства, которое может быть повреждено бензином (и теоретически может взорваться!). Мы здесь не для того, чтобы давать советы по техническому обслуживанию автомобилей, но если вы понимаете проблему с инженерной точки зрения, должно быть ясно, что наилучший сценарий здесь заключается в том, что вы обнаружите проблему до запуска автомобиля, чтобы топливный бак мог быть слит и пополнен с правильным типом топлива.
И помните, дети: не пытайтесь делать это дома!
источник
IC двигатели работают в циклах, в четырехтактном двигателе IC четыре цикла
Во время такта впуска топливовоздушная смесь направляется в цилиндр двигателя, затем в такте сжатия она сжимается, а затем в такте зажигания топливо воспламеняется для отбора мощности. В такте выпуска, остаток отправляется из камеры.
Существует два типа двигателей IC, основанные на методе зажигания топлива
Их так называют, потому что в двигателях SI топливо зажигается с помощью свечи зажигания, а в двигателях CI топливо сжимается до такого высокого давления, что оно достигает температуры, близкой к температуре самовоспламенения.
* Эта температура самовоспламенения важна
Температура самовоспламенения или точка воспламенения вещества - это самая низкая температура, при которой оно самопроизвольно воспламеняется в нормальной атмосфере без внешнего источника возгорания, такого как пламя или искра.
Как показано на рисунке, ясно, что дизель имеет более низкую температуру самовоспламенения, чем бензин. Для дизеля это 210 ° C; для бензина это 280 ° C.
В двигателях CI воздух забирается во время такта впуска, и он сжимается до высокого давления, при котором воздух достигает температуры более 210 ° C, а затем впрыскивается дизельное топливо с помощью топливного инжектора. Как только дизель вступает в контакт с воздухом, он зажигается.
Теперь, когда вы заправляете бензин внутри дизельного двигателя, воздух во время сжатия все еще будет иметь температуру в диапазоне 210–220 ° C, а введенный бензин имеет температуру самовоспламенения 280 ° C. Это делает невозможным воспламенение топлива, следовательно, двигатель не запускается. Если он запускается, он останавливается в течение нескольких секунд из-за накопления топлива в цилиндре.
Принимая во внимание, что двигатели SI используют другой метод для зажигания топлива, сначала топливо смешивается с воздухом в карбюраторе. Это смешивание может иметь место только тогда, когда топливо находится в парообразном состоянии. Для этого температура вспышки топлива должна быть очень низкой. (Температура вспышки - это самая низкая температура, при которой жидкость может образовать воспламеняющуюся смесь в воздухе вблизи поверхности жидкости. Чем ниже температура вспышки, тем легче воспламенить материал.)
Теперь, когда температура вспышки бензина составляет -44 ° C, при нормальной температуре атмосферы он может легко образовывать пары. Но дизель имеет температуру вспышки 55 ° C. Когда вы помещаете дизель в бензиновый двигатель (SI), он не образует воспламеняющуюся смесь с воздухом, даже если внутри цилиндра образуется искра, дизель внутри будет в жидкой форме, что не является идеальным условием для образования пламени. Таким образом, двигатель не запустится.
Вот почему автомобили не совместимы с другими видами топлива, для которых они не предназначены.
* ПРИМЕЧАНИЕ: - Это наиболее грубое объяснение этого вопроса, более подробные объяснения могут быть там, пожалуйста, обратитесь к ним.
Интересно знать: - Из-за более высоких степеней сжатия дизельные двигатели обычно используются для применений с высоким крутящим моментом, таких как нагрузка и выработка электроэнергии. Бензиновые или бензиновые двигатели используются в коммерческих автомобилях и мотоциклах благодаря их малому весу и более быстрому отклику.
источник