Ποιες είναι οι χημικές αντιδράσεις στη μηχανή εσωτερικής καύσης;

Οι χημικές αντιδράσεις σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης βασίζεται σε μια σειρά χημικών αντιδράσεων για τη μετατροπή των καυσίμων σε μηχανική ενέργεια. Η κύρια αντίδραση είναι η καύση καυσίμου, συνήθως βενζίνη ή ντίζελ. Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών βημάτων που εμπλέκονται:

1. Εγκεφαλικό επεισόδιο εισόδου:

* ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΕΡΟΣ: Ο κινητήρας τραβά στον αέρα μέσω της πολλαπλής εισαγωγής. Αυτός ο αέρας είναι συνήθως ένα μείγμα αζώτου, οξυγόνου και άλλων αερίων.

* Έγχυση καυσίμου: Το καύσιμο εγχέεται στο θάλαμο καύσης, είτε άμεσα (άμεση ένεση) είτε έμμεσα (μέσω πολλαπλής εισαγωγής).

2. Εγκεφαλικό επεισόδιο:

* συμπίεση: Το έμβολο συμπιέζει το μίγμα αέρα-καυσίμου, αυξάνοντας τη θερμοκρασία και την πίεση του.

3. Καύση:

* ανάφλεξη: Ένα σύστημα ανάφλεξης (μπουζί με κινητήρες βενζίνης ή υψηλή πίεση σε κινητήρες ντίζελ) αναφλέγει το μείγμα καυσίμου αέρα.

* καύση: Το αναφλεγμένο μίγμα καίει γρήγορα, δημιουργώντας ένα αέριο υψηλής πίεσης που ωθεί το έμβολο προς τα κάτω.

* Χημική αντίδραση: Αυτή η αντίδραση καύσης είναι εξαιρετικά πολύπλοκη, αλλά η απλοποιημένη χημική εξίσωση για την καύση βενζίνης είναι:

C8H18 + 12.5 o2 → 8 CO2 + 9 H2O + ενέργεια

Αυτή η εξίσωση αντιπροσωπεύει την πλήρη καύση του οκτανίου (C8H18), ένα κύριο συστατικό της βενζίνης. Η αντίδραση παράγει διοξείδιο του άνθρακα (CO2), νερό (H2O) και μεγάλη ποσότητα ενέργειας.

4. Εγκεφαλικό επεισόδιο:

* επέκταση: Τα αναπτυσσόμενα αέρια υψηλής πίεσης οδηγούν το έμβολο προς τα κάτω, δημιουργώντας δύναμη.

5. Εγκεφαλικό επεισόδιο εξάτμισης:

* εξάτμιση: Τα εξαντλημένα καυσαέρια ωθούν έξω από τον κύλινδρο μέσω της πολλαπλής εξαγωγής.

Πρόσθετες εκτιμήσεις:

* Ατελής καύση: Σε κινητήρες πραγματικού κόσμου, σπάνια επιτυγχάνεται πλήρης καύση. Η ελλιπής καύση μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό επιβλαβών υποπροϊόντων όπως το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οι άκαυτοι υδρογονάνθρακες (HC) και τα οξείδια αζώτου (NOX).

* Catalyst: Οι σύγχρονοι κινητήρες χρησιμοποιούν καταλυτικούς μετατροπείς για να μειώσουν τις εκπομπές με οξείδωση CO και HC σε λιγότερο επιβλαβή CO2 και H2O και μειώνοντας το NOx σε άζωτο (N2) και οξυγόνο (Ο2).

* πρόσθετα καυσίμου: Τα πρόσθετα στο καύσιμο μπορούν να επηρεάσουν την καύση και τις εκπομπές. Για παράδειγμα, ο οδηγός χρησιμοποιήθηκε στη βενζίνη για να βελτιωθεί η καύση, αλλά οι επιβλαβείς επιδράσεις του οδήγησαν στη φάση του.

Συνοπτικά, οι χημικές αντιδράσεις σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης περιλαμβάνουν την ελεγχόμενη καύση καυσίμου για τη δημιουργία ισχύος, ενώ καταβάλλονται προσπάθειες για την ελαχιστοποίηση του σχηματισμού επιβλαβών υποπροϊόντων.