Co stanie się z pracą silnika benzynowego, gdy zostanie on opróżniony i napełniony olejem napędowym lub z silnikiem wysokoprężnym opróżnionym i napełnionym benzyną? Czy silnik będzie w stanie działać, a jeśli nie, dlaczego nie?

Wlewanie oleju napędowego do silnika benzynowego jest prawie niemożliwe. Dysze paliwowe są większe niż dysze benzynowe, a nowoczesne korki gazowe są zbyt małe, aby można je było dopasować. Jeśli jednak udało ci się go tam dostać, olej napędowy jest zbyt ciężki i odparowuje zbyt wolno, aby świece zapłonowe mogły go skutecznie zapalić. Jedno źródło mówi, że w ogóle się nie uruchomi, inne źródło mówi, że prawdopodobnie się nie uruchomi, ale jest szansa, że ​​tak będzie, po prostu będzie działać okropnie i skończy się katastrofą dymną.

Odwrotna sytuacja jest możliwa, ponieważ dysza benzyny jest mniejsza z dwóch. W tym przypadku, jak zauważono w drugim artykule powiązanym powyżej, benzyna ryzykowałaby uszkodzenie układu emisji, a na pewno doprowadziłaby do uszkodzenia silnika. Olej napędowy smaruje silnik w miarę jego zużycia. Benzyna, ponieważ jest cieńsza (częściowo dlatego, że łatwiej odparowuje), nie zapewni tego smarowania i zaczniesz zauważać uszkodzenia tarcia elementów silnika. Ponieważ jest również zaprojektowany do spalania inaczej, zobaczysz pomieszany czas, który może powodować dalsze uszkodzenia.

Warto zauważyć, że ze względu na wzrost popularności samochodów z silnikiem Diesla i brak uważności kierowców, Volkswagen zmienił bramy zbiornika paliwa, aby zapobiec umieszczeniu benzyny w zbiorniku z powodu szkód, które może spowodować.

Aby zrozumieć, jak zachowują się te paliwa w silnikach spalinowych (IC), musisz najpierw zrozumieć właściwości paliw i ich różnice.

Właściwości paliwa

Zarówno benzyna (benzyna), jak i olej napędowy to lżejsze od wody ciecze organiczne, najczęściej produkowane z ropy naftowej. Olej napędowy wymaga znacznie mniej wysiłku, aby wyprodukować - możesz zrobić to sam z oleju do gotowania za pomocą zaledwie kilku łatwo dostępnych chemikaliów.

Benzyna jest lżejsza od oleju napędowego, ma gęstość około trzy czwarte gęstości wody i jest bardzo lotna. Oznacza to, że szybko odparowuje w temperaturze pokojowej, dlatego ma tak silny zapach i jest przechowywany w zamkniętych pojemnikach, takich jak te, gdy nie zasila bezpośrednio pojazdu. Oprócz zapachu, opary benzyny są również bardzo silnymi czynnikami rakotwórczymi i prekursorami tworzenia fotochemicznego („brązowego”) smogu, który podczas jednego szczególnie złego incydentu pomylił się z atakiem broni chemicznej .

Olej napędowy, w porównaniu z benzyną, wcale nie jest bardzo lotny. Wynika to częściowo z tego, że jest mniej wyrafinowane; im destylat jest bliżej ropy naftowej, tym bardziej stabilny jest. Możesz przechowywać olej napędowy w otwartym kontenerze na krótkie okresy bez znaczących strat.

Temperatura zapłonu

Ściśle związana z lotnością cieczy jest jej temperatura zapłonu , temperatura, w której ciśnienie pary cieczy jest wystarczająco wysokie, aby jej pary mogły zapalić się w obecności źródła zapłonu. Poniżej tej temperatury stan równowagi będzie taki, że podczas gdy możesz spalić parę, np. Zapalonym zapałką, reakcja spalania będzie zlokalizowana. Powyżej temperatury zapłonu płomień spowodowałby reakcję łańcuchową, która rozprzestrzenia się ( zapala ) objętość odparowanego paliwa.

Jak można się spodziewać, wysoka lotność benzyny powoduje znacznie niższą temperaturę zapłonu niż olej napędowy. Wikipedia podaje wartości jako -43 ° C (benzyna) i 52 ° C (olej napędowy). Dla odniesienia oznacza to, że jeśli napełnisz kryty basen benzyną i pozwolisz pokojowi dojść do równowagi, będziesz musiał schłodzić to pomieszczenie poniżej -43 ° C ( temperatury w przybliżeniu na Antarktydzie ), zanim zapalony mecz nie spowoduje pokój do wybuchu. I nawet w temperaturze znacznie poniżej temperatury zapłonu, mecz zapali się naprawdę szybko.

Z drugiej strony, napełnij ten sam basen olejem napędowym, a będziesz musiał ogrzać pomieszczenie powyżej 52 ° C ( temperatury w przybliżeniu w Dolinie Śmierci ), zanim zapalony zapałek spowoduje eksplozję pomieszczenia.

Różni się to od temperatury samozapłonu, również podanej w artykule na Wikipedii, czyli w punkcie, w którym nie trzeba już zapalać zapałki. Kaboom! Chociaż benzyna ma niższą temperaturę zapłonu, to olej napędowy ma niższą temperaturę samozapłonu (256 ° C w porównaniu do 280 ° C z powyższego artykułu WP).

Przechodząc od gadających paliw do gadających silników, najważniejszym punktem do zapamiętania jest to, że przy źródle zapłonu benzyna najpierw się zapala; bez źródła zapłonu olej napędowy najpierw się zapala.

Właściwości silnika

„Silnik spalinowy” to szeroka kategoria obejmująca wiele typów silników i technologii. Główna różnica między konwencjonalnymi silnikami wysokoprężnymi i gazowymi ma związek ze sposobem zapłonu paliwa (patrz punkt 1 powyżej!): Silniki benzynowe zwykle wykorzystują zapłon iskrowy, a silniki wysokoprężne - zapłon samoczynny .

Iniekcja

Przed zapłonem paliwo w zbiorniku należy zmieszać z powietrzem. Można to zrobić na wiele sposobów i chociaż ogólna koncepcja jest prosta, właściwości paliwa mają ogromny wpływ na sposób uzyskania tej mieszanki.

Zazwyczaj paliwo jest rozpylane w cylindrze - rozpylane przez małe dysze zwane wtryskiwaczami paliwa - wytwarzając wiele bardzo małych kropelek paliwa zawieszonych w powietrzu. (Starsze samochody stosowały inną technologię do tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej.) Im bardziej jednorodna jest mieszanka paliwowo-powietrzna (lub „ładowanie”), tym bardziej wydajnie i całkowicie się pali i tym lepiej działa silnik.

Naszym celem jest szybkie osiągnięcie dobrej mieszanki paliwowo-powietrznej, podpalenie paliwa, wydobycie jego energii (w postaci użytecznej pracy) i przejście do następnego skoku. W ten sposób uzyskujemy moc ( pracę w czasie ) z silnika. Atomizacja ciekłego paliwa zarówno rozprasza go, jak i zwiększa jego powierzchnię, umożliwiając szybsze odparowanie. Wysoka lotność benzyny w porównaniu z olejem napędowym znacznie ułatwia całkowite odparowanie, uzyskując ten jednorodny ładunek. Nie zawsze jest to jednak korzyść - co prowadzi nas do rozważenia właściwości samych silników.

Zapłon

Zapłon iskrowy jest być może łatwiejszą metodą do zrozumienia; jest to porównywalne z wcześniejszą analogią meczu z oświetleniem. Różnica polega na tym, że po odparowaniu paliwa i zmieszaniu go z powietrzem źródłem zapłonu jest iskra elektryczna, a nie otwarty płomień. Ponieważ iskra kontroluje dokładny czas zapłonu, możemy upewnić się, że dzieje się to w najlepszym momencie skoku tłoka, aby przenieść moc na układ napędowy. Jeśli zapłon wystąpi w niewłaściwym czasie, może to doprowadzić tłok w niewłaściwym kierunku lub niecałkowicie spalić paliwo. Nazywa się to pukaniem i może spowodować trwałe uszkodzenie silnika.

W ciągu ostatniego stulecia zastosowano wiele dodatków, aby zapobiec zapaleniu benzyny bez iskry, w tym ołów i MTBE . Inne preparaty są przeznaczone do stosowania w wysokowydajnych silnikach benzynowych (które mają wyższy stopień sprężania) lub w celu poprawy charakterystyki emisji .

Zapłon samoczynny

W silniku wysokoprężnym nie ma iskry; zamiast tego powietrze w cylindrze jest szybko sprężane, podgrzewając je powyżej punktu samozapłonu paliwa. Gdy dostępna będzie wystarczająca ilość energii cieplnej, aby reakcja spalania była spontaniczna, kaboom! Dostajesz zapłon. Ale osiągnięcie tego punktu wymaga dużo kompresji - znacznie więcej niż jest to wymagane do wydajnej pracy silnika z zapłonem iskrowym. Jest to mierzone jako stosunek objętości zamkniętego cylindra na początku i na końcu suwu, znany również jako stopień sprężania silnika.

Bez wchodzenia we wszystkie szczegóły dotyczące cykli silnika, oto animacja pokazująca, jak zmienia się objętość cylindra, gdy tłok porusza się w górę i w dół:

^{4StrokeEngine Ortho 3D Small ( CC BY-SA 3.0 lub GFDL ), autor: Zephyris (praca własna), z Wikimedia Commons}

Typowy silnik benzynowy z zapłonem iskrowym ma stopień sprężania około 10: 1, co oznacza, że ​​objętość cylindra na początku suwu sprężania jest 10 razy większa niż objętość cylindra na końcu suwu. Silniki wysokoprężne z silnikami wysokoprężnymi mają wyższe współczynniki sprężania, zwykle około 17: 1, ale mogą być wyższe. Współczynniki sprężania benzyny i oleju napędowego różnią się w zależności od silnika; należy pamiętać, że silniki wysokoprężne mają znacznie wyższy stopień sprężania niż ich odpowiedniki z benzyną.

Korzystanie z niewłaściwego paliwa

Co się dzieje, gdy używasz benzyny (benzyny) w silniku wysokoprężnym lub odwrotnie? Wiele rzeczy - ale ogólnie rzecz biorąc, najważniejsze są:

1. Czy silnik będzie pracował?

Olej napędowy w silniku benzynowym

Jak zauważa Trevor , istnieją środki bezpieczeństwa, aby zapobiec napełnieniu pojazdu benzynowego olejem napędowym. Olej napędowy jest również grubszy niż benzyna, co może oznaczać zatkane przewody paliwowe i wtryskiwacze, ale załóżmy, że olej napędowy faktycznie trafia do silnika.

Pamiętasz punkt 1 z naszej dyskusji na temat paliw? W przypadku zapłonu iskrowego olej napędowy jest trudniejszy do zapłonu niż benzyna. Ma znacznie wyższą temperaturę zapłonu, dlatego musimy nieco podnieść jego temperaturę, zanim silnik zacznie działać. Stopień sprężania silnika o zapłonie iskrowym jest niższy, co oznacza, że ​​paliwo nie nagrzewa się tak mocno. W rezultacie bardzo prawdopodobne jest, że silnik w ogóle nie będzie działać .

Jeśli silnik ma wystarczająco wysoki stopień sprężania i / lub jeśli jest wystarczająco gorący dzień - pamiętaj, że temperatura zapłonu oleju napędowego jest gdzieś w okolicach wysokich temperatur w Dolinie Śmierci - wtedy silnik będzie działał, ale niezbyt dobrze. Może także nie działać zbyt długo; możesz osiągnąć zapłon w niektórych cylindrach, ale nie w innych, w niektórych pociągnięciach, ale nie w innych, a ostatecznie albo samo paliwo, albo częściowo spalone resztki zapchają pewną część układu. Nawet po włączeniu zapłonu otrzymasz mniejszą moc, ponieważ obroty są wyższe (olej napędowy pali się wolniej niż benzyna), a temperatura jest niższa.

Benzyna w silniku Diesla

Jest to pod wieloma względami ciekawszy przypadek - łatwiej jest zamontować dyszę benzyny w pojeździe z silnikiem wysokoprężnym przy pompie, a cieńsza benzyna może nie mieć większych problemów z przejściem przez układ paliwowy zaprojektowany dla grubszego oleju napędowego, więc możemy być pewni, że paliwo dotrze do silnika.

Teraz jesteśmy w odwrotnej sytuacji niż wcześniej. Mamy paliwa, które jest nie tylko o wiele łatwiej zapalić poprzez iskrę niż kompresji (Pamiętaj, że jego temperatura samozapłonu jest wyższa niż Diesel), to także komponować z dodatkami, aby zapobiec jego zapalania bez iskry, tak aby nie uszkodzić silniki jest przeznaczony do pracy. I znowu istnieje możliwość, że silnik może w ogóle nie pracować .

Ale to niekoniecznie oznacza brak zapłonu! Zacytuję The Straight Dope dla tej części wyjaśnienia:

Ponieważ benzyna jest zaprojektowana tak, aby była odporna na samozapłon, benzyna w silniku wysokoprężnym albo nie zapali się, albo zapali w niewłaściwym czasie. Niektóre silniki Diesla pracują szczuplej niż silniki benzynowe (co oznacza, że ​​mieszanka paliwowo-powietrzna ma większy udział powietrza niż silnik benzynowy). Zwiększa to szanse, że benzyna nie zapali się i że niespalone paliwo zostanie wysłane do gorącego układu wydechowego - gdzie, jak na ironię, może się zapalić, co może doprowadzić do uszkodzenia spalin.

To prowadzi nas do:

2. Czy silnik zostanie uszkodzony?

Silniki wysokoprężne są często postrzegane jako „twardsze” - są zbudowane tak, aby wytrzymać znacznie wyższe ciśnienia, które występują przy ich wysokim stopniu sprężania, a przynajmniej w Stanach Zjednoczonych są zwykle sprzedawane w większych pojazdach i ciężarówkach. Zapewniają większy moment obrotowy, przenoszą duże obciążenia, są stosowane w generatorach i urządzeniach przemysłowych; więc ironia losu polega na tym, że wprowadzenie benzyny do silnika wysokoprężnego znacznie bardziej spowoduje poważne uszkodzenie pojazdu niż na odwrót.

Oprócz ryzyka oparów benzyny przechodzących przez silnik eksploduje w innych systemach, gdy silnik nie uda się zapalić benzyny w cylindrze, Trevor wskazał, że cieńsze benzyna zapewni mniejsze smarowanie silnika; nawet przy prędkości obrotowej silnika wysokoprężnego silnik nie rozerwie się bez odpowiedniego smarowania. Artykuł Straight Dope wspomina także o utracie smarowania, która może uszkodzić pompę paliwową.

Dolna linia

Tak czy inaczej, można zapalić paliwo i napędzać tłoki, co oznacza, że ​​silnik może pracować - źle. Ale znacznie lepiej jest dla pojazdu, jeśli silnik nie pracuje - szczególnie dla pojazdu z silnikiem Diesla, który jest bardziej podatny na uszkodzenie przez benzynę (i teoretycznie może wybuchnąć!). Nie jesteśmy tutaj, aby udzielać porad dotyczących automatycznej konserwacji, ale jeśli rozumiesz problem z perspektywy inżynierii, powinno być jasne, że najlepszym scenariuszem jest to, że odkryjesz problem przed uruchomieniem pojazdu, aby zbiornik paliwa mógł opróżnić i napełnić odpowiednim rodzajem paliwa.

I pamiętajcie, dzieci: nie próbujcie tego w domu!

Silniki spalinowe pracują cyklicznie, w czterosuwowym silniku spalinowym występują cztery cykle

1. Udar wlotowy
2. Udar kompresyjny
3. Udar spalania
4. Skok wydechowy

Podczas suwu wlotowego mieszanka paliwowo-powietrzna jest wysyłana do cylindra silnika, później w suwie sprężania jest sprężana, a następnie w suwie zapłonu paliwo zapala się w celu odebrania mocy. W suwie wydechowej pozostałość jest wysyłana z komory.

Istnieją dwa rodzaje silników spalinowych w zależności od metody zapłonu paliwa

1. SI (zapłon iskrowy: typowe silniki benzynowe lub benzynowe)
2. CI (zapłon samoczynny: typowe silniki Diesla)

Tak się nazywają, ponieważ w silnikach SI paliwo jest zapalane za pomocą świecy zapłonowej, aw silnikach CI paliwo jest sprężane do tak wysokiego ciśnienia, że ​​osiąga temperaturę zbliżoną do temperatury samozapłonu.

* Ta temperatura samozapłonu jest ważna do zauważenia

Temperatura samozapłonu lub punkt zapłonu substancji to najniższa temperatura, w której spontanicznie zapala się w normalnej atmosferze bez zewnętrznego źródła zapłonu, takiego jak płomień lub iskra.

Jak pokazano na rysunku, jasne jest, że olej napędowy ma niższą temperaturę samozapłonu niż benzyna. W przypadku oleju napędowego wynosi 210 ° C; w przypadku benzyny wynosi 280 ° C.

W silnikach CI powietrze jest pobierane podczas suwu ssania i jest sprężane do wysokiego ciśnienia, w którym powietrze osiągnie temperaturę ponad 210 ° C, a następnie wtryskuje się olej napędowy za pomocą wtryskiwacza paliwa. Gdy tylko olej napędowy wejdzie w kontakt z powietrzem, zostanie zapalony.

Teraz, gdy włożysz benzynę do silnika Diesla, powietrze podczas sprężania będzie nadal mieć temperaturę w zakresie 210 ° C - 220 ° C, a wprowadzona benzyna ma temperaturę samozapłonu 280 ° C. Uniemożliwia to zapłon paliwa, dlatego silnik nie chce się uruchomić. Jeśli zacznie działać, zatrzyma się w ciągu kilku sekund z powodu gromadzenia się paliwa w cylindrze.

Podczas gdy silniki SI stosują inną metodę zapalania paliwa, najpierw paliwo jest mieszane z powietrzem w gaźniku. To mieszanie może mieć miejsce tylko wtedy, gdy paliwo jest w stanie pary. W tym celu temperatura zapłonu paliwa musi być bardzo niska. (temperatura zapłonu to najniższa temperatura, w której ciecz może tworzyć łatwopalną mieszaninę w powietrzu w pobliżu powierzchni cieczy. Im niższa temperatura zapłonu, tym łatwiej jest zapalić materiał.)

Teraz temperatura zapłonu benzyny wynosi -44 ° C w normalnych temperaturach atmosferycznych, z łatwością może tworzyć się opary. Ale olej napędowy ma temperaturę zapłonu 55 ° C. Gdy włożysz olej napędowy do silnika benzynowego (SI), nie będzie on tworzył łatwopalnej mieszanki z powietrzem, nawet gdy w cylindrze wytworzy się iskra, olej napędowy w środku będzie w postaci płynnej, co nie jest idealnym warunkiem do wytworzenia płomienia. Dlatego silnik się nie uruchomi.

To jest powód, dla którego pojazdy nie są kompatybilne z innymi paliwami, niż są przeznaczone.

* UWAGA: - To jest najbardziej surowe wyjaśnienie tego pytania, mogą być tam bardziej szczegółowe wyjaśnienia, zapoznaj się również z nimi.

Ciekawostka: - Ze względu na wyższy stopień sprężania silniki wysokoprężne są zwykle używane do zastosowań o wysokim momencie obrotowym, takich jak przenoszenie obciążenia i wytwarzanie mocy. Silniki benzynowe lub benzynowe są stosowane w samochodach użytkowych i rowerach ze względu na ich niewielką wagę i szybszą reakcję.