For at forstå hvordan disse brændstoffer opfører sig i forbrændingsmotorer (IC), skal du først forstå brændstoffernes egenskaber og hvordan de adskiller sig.

Brændstofegenskaber

Begge benzin (benzin) og diesel er organiske væsker, der er lettere end vand, oftest fremstillet af råolie. Diesel kræver meget mindre indsats for at producere - du kan gøre det selv af madolie med kun et par let tilgængelige kemikalier.

Benzin er lettere end diesel med en densitet på omkring tre -kvarteret af vand og meget flygtigt. Det betyder, at det fordamper hurtigt ved stuetemperatur, hvorfor det har en så stærk lugt og opbevares i lukkede containere som disse, når det ikke tanker et køretøj direkte. Bortset fra lugten er benzindampe også meget potente kræftfremkaldende stoffer og forløbere til dannelsen af ​​fotokemisk ("brun") smog, som under en særlig dårlig hændelse forveksles med et kemisk våbenangreb.

Diesel sammenlignet med benzin er slet ikke særlig flygtig. Dette skyldes dels, at det er mindre raffineret; jo tættere destillatet er på råolie, jo mere stabil har det en tendens til at være. Du kan opbevare den diesel i en åben beholder i korte perioder uden væsentlige tab.

Flammepunkt

Nært relateret til væskens flygtighed er dens flammepunkt , temperaturen, hvor væskens damptryk er højt nok til, at dens dampe antændes i nærvær af en antændelseskilde. Under denne temperatur vil ligevægtstilstanden være sådan, at mens du kan brænde dampen, f.eks. med en tændt tændstik ville forbrændingsreaktionen være lokaliseret. Over flammepunktet ville flammen forårsage en kædereaktion, der spredes gennem ( antænder ) volumenet af fordampet brændstof.

Som man kunne forvente, resulterer benzinens høje flygtighed i et meget lavere flammepunkt end diesel. Wikipedia giver værdierne som -43 ° C (benzin) og 52 ° C (diesel). Til reference betyder det, at hvis du fyldte en indendørs swimmingpool med benzin og lod rummet komme i ligevægt, du bliver nødt til at køle det rum ned under −43 ° C ( omtrent Antarktis temperaturer), før en tændt tændstik ikke får rummet til at eksplodere. Og selv ved en temperatur langt under flammepunktet, ville den match brænde virkelig hurtigt.

På den anden side, fyld den samme swimmingpool med dieselolie, og du ville skal opvarme rummet over 52 ° C ( omtrent Death Valley temperaturer), før en tændt tændstik får rummet til at eksplodere.

Dette er forskelligt fra selvantændelsestemperaturen, også givet i Wikipedia-artiklen, hvilket er det punkt, hvor du ikke længere har brug for at tænde kampen. Kaboom! Selvom benzin har det lavere flammepunkt, er det diesel, der har den lavere selvantændelsestemperatur (256 ° C sammenlignet med 280 ° C, fra WP-artiklen ovenfor).

Når vi går videre fra at tale brændstof til at tale motorer, det første punkt at huske er, at med en tændingskilde, benzin tændes først; uden tændingskilde tændes diesel først.

Motorgenskaber

"IC-motor" er en bred kategori, der omfatter mange motortyper og teknologier. Den største forskel mellem konventionelle diesel- og gasmotorer har at gøre med, hvordan brændstoffet tændes (se nr. 1 punkt ovenfor!): Benzinmotorer bruger typisk gnisttænding og dieselmotorer bruger kompressionstænding .

Injektion

Før tænding skal brændstoffet i tanken blandes med luft. Dette kan gøres på en række måder, og selvom det generelle koncept er simpelt, har brændstofegenskaberne stor indflydelse på, hvordan denne blanding opnås.

Typisk er
forstøvet i cylinderen - sprøjtet gennem små dyser kaldet brændstofinjektorer - der producerer mange meget små dråber brændstof ophængt i luft. (Ældre biler brugte en anden teknologi til at skabe brændstof-luft-blandingen.) Jo mere homogen brændstof-luft-blandingen (eller "ladning") er, jo mere effektiv og fuldstændig vil den brænde og jo bedre er motoren fungerer generelt.

Vores mål er at opnå en god blanding af brændstof-luft hurtigt, antænde brændstoffet, udvinde dets energi (i form af nyttigt arbejde) og gå videre til næste slag. Dette er, hvordan vi får strøm ( arbejde over tid ) ud af motoren. Atomisering af det flydende brændstof spreder det både og øger dets overfladeareal, så det fordamper hurtigere. Benzins høje flygtighed sammenlignet med diesel gør det meget lettere at fordampe fuldstændigt og opnå den homogene ladning. Dette er dog ikke nødvendigvis altid en fordel - hvilket får os til at overveje motorernes egenskaber.

Tænding

Gnisttænding er måske den lettere metode at forstå; det er sammenligneligt med den tændte matchanalogi fra tidligere. Forskellen er, at antændelseskilden efter fordampning af brændstoffet og blanding med luften er elektrisk gnist snarere end åben ild. Fordi gnisten styrer det nøjagtige tidspunkt for tænding, kan vi sikre os, at det sker på det bedste sted under stemplets slagtilfælde for at overføre strøm til driv toget. Hvis der opstår tænding på det forkerte tidspunkt, kan det føre stemplet i den forkerte retning eller brænde brændstoffet ufuldstændigt. Dette kaldes banke, og det kan forårsage permanent skade på motoren.

Mange additiver er blevet brugt i løbet af det sidste århundrede for at forhindre benzin i at antænde uden en gnist, inklusive bly og MTBE. Andre formuleringer er designet til at være brugt i højtydende benzinmotorer (som har højere kompressionsforhold) eller til at forbedre emissionskarakteristika.

Kompressionstænding

I en dieselmotor er der ingen gnist; i stedet komprimeres luften i cylinderen hurtigt, opvarmer den forbi brændstofets selvantændelsespunkt. Når der er nok termisk energi til rådighed til at gøre forbrændingsreaktionen spontan, kaboom! Du får din tænding. Men det kræver meget kompression for at nå dette punkt - meget mere, end der kræves for effektiv drift af en gnisttændingsmotor. Dette måles som et forhold mellem volumen af ​​den lukkede cylinder i begyndelsen og slutningen af ​​et slag, også kendt som motorens kompressionsforhold .

Uden at gå i alle detaljer i motorcyklusser, her er en animation, der viser, hvordan volumenet af cylinderen ændres, når stemplet bevæger sig op og ned:

^{4StrokeEngine Ortho 3D Small ( CC BY-SA 3.0 eller GFDL), af Zephyris (eget arbejde), fra Wikimedia Commons}

En typisk benzindrevet gnisttændingsmotor har et kompressionsforhold på ca. 10: 1, hvilket betyder volumen af ​​cylinderen ved starten af ​​kompressionstakten er 10 gange volumenet af cylinderen i slutningen af ​​slaglængden. Dieseldrevne kompressionstændingsmotorer har højere kompressionsforhold, typisk omkring 17: 1, men kan være højere. Både benzin- og dieselkompressionsforhold varierer fra motor til motor; at huske er, at dieselmotorer har betydeligt højere kompressionsforhold end deres tilsvarende benzinmodstykker.

Brug af det forkerte brændstof

Så hvad sker der, når du bruger benzin (benzin) i en dieselmotor eller omvendt? En masse ting - men generelt, hvad folk holder af er:

1. Vil motoren køre?

Diesel i en benzinmotor

Som Trevor bemærker, findes der sikkerhedsforanstaltninger for at forhindre fyldning af dieselolie på et benzinkøretøj. Diesel er også tykkere end benzin, hvilket kan betyde tilstoppede brændstofledninger og injektorer, men lad os antage, at diesel faktisk kommer ind i motoren.

Husker du nr. 1 fra vores diskussion af brændstoffer? Når det drejer sig om gnisttænding, er diesel sværere at antænde end benzin. Det har et meget højere flammepunkt, så vi er nødt til at hæve temperaturen ganske lidt, før motoren har nogen chance for at køre. Kompressionsforholdet for gnisttændingsmotoren er lavere, hvilket betyder, at brændstoffet ikke bliver så varmt. Som en konsekvens er det meget sandsynligt, at motoren slet ikke kører .

Hvis motoren har et højt kompressionsforhold, og / eller hvis det er en varm nok dag - husk, dieselens flammepunkt er et sted omkring den høje ende af Death Valley temperaturer - så vil motoren køre, men ikke særlig godt. Det kører muligvis ikke meget længe; du kan muligvis opnå antændelse i nogle cylindre, men ikke andre, i nogle slag, men ikke andre, og til sidst vil enten selve brændstoffet eller dets delvist brændte rester tilstoppe en del af systemet. Selv når du får tænding, får du mindre strøm, fordi omdrejningstallet er højere (diesel brænder langsommere end benzin), og temperaturen er lavere.

Benzin i en dieselmotor

Dette er på mange måder en mere interessant sag - det er lettere at montere en benzindyse i et dieselkøretøj ved pumpen, og den tyndere benzin har muligvis ikke så mange problemer med at bevæge sig gennem et brændstofsystem designet til tykkere diesel, så vi kan være sikre på at brændstoffet når motoren.

Nu er vi i den modsatte situation fra før. Vi har et brændstof, der ikke kun er meget lettere at antænde via gnist end kompression (husk, dets selvantændelsestemperatur er højere end diesel), det er også formuleret med tilsætningsstoffer for at forhindre det fra at antænde uden gnist, så det ikke beskadiger de motorer, den er designet til at arbejde i. Og så igen er der muligheden for, at motoren muligvis slet ikke kører .

Men det betyder ikke nødvendigvis ingen antændelse! Jeg vil citere The Straight Dope for denne del af forklaringen:

Da benzin er designet til at være modstandsdygtig over for selvantændelse, benzin i en dieselmotor enten vil ikke antænde eller vil antænde på det forkerte tidspunkt. Nogle dieselmotorer kører slankere end benzinmotorer (hvilket betyder, at luft-brændstofblandingen har en højere andel luft end en benzinmotor). Dette øger chancerne for, at benzin ikke antænder, og at uforbrændt brændstof sendes ind i det varme udstødningssystem - hvor det ironisk nok kan antændes, hvilket fører til mulig udstødningsskade.

Dette fører os til:

2. Vil motoren blive beskadiget?

Dieselmotorer opfattes ofte som "hårdere" - de er bygget til at modstå de meget højere tryk, der kommer med deres høje kompressionsforhold, og i det mindste i USA er de ' markedsføres generelt i større køretøjer og lastbiler. De leverer mere drejningsmoment, de bevæger tunge belastninger, de bruges i generatorer og industrielt udstyr; så det er ironisk, at det at lægge benzin i en dieselmotor er meget mere sandsynligt at forårsage større skader på køretøjet end det omvendte.

Ud over risikoen for, at benzindampe passerer gennem motoren for at eksplodere i andre systemer, hvis motoren klarer det at antænde benzin i cylinderen, påpegede Trevor at den tyndere benzin giver mindre smøring af motoren; selv ved dieselomdrejninger tager det ikke for lang tid for motoren at rive sig fra hinanden uden ordentlig smøring. Straight Dope-artiklen nævner også tab af smøring, der potentielt kan skade brændstofpumpen.

Bundlinie

Uanset hvad er det muligt at antænde brændstoffet og drive stemplerne, hvilket betyder, at motoren kan køre —Dårligt. Men det er meget bedre for køretøjet, hvis motoren ikke kører - især for dieselkøretøjet, som sandsynligvis vil blive beskadiget af benzin (og teoretisk kunne eksplodere!). Vi er ikke her for at give råd om automatisk vedligeholdelse, men hvis du forstår problemet ud fra et teknisk perspektiv, bør det være klart, at det bedste tilfælde her er, at du opdager problemet, før du starter køretøjet, så brændstoftanken kan tømmes og genopfyldes med den korrekte brændstoftype.

Og husk, børn: Prøv ikke det her hjemme!

At sætte diesel i en benzinmotor er næsten umuligt. Dieseldyser er større end benzindyser, og moderne gasdæksler er for små til, at dieseldyser kan passe ind. Men hvis det lykkedes dig at få det derinde, er dieselbrændstoffet for tungt og fordamper for langsomt til, at tændrørene antænder det effektivt. En kilde siger, at den slet ikke starter, en anden kilde siger, at den sandsynligvis ikke starter, men der er en chance for, at den vil, den vil bare køre forfærdeligt og ender som en smokey-katastrofe.

Det omvendte er muligt, da benzindysen er den mindste af de to. I dette tilfælde, som bemærket i den anden artikel, der er linket ovenfor, vil benzin risikere skader på emissionssystemet, og det vil helt sikkert føre til skader på motoren. Dieselolie smører motoren, når den forbruges. Benzin, der er tyndere (en del af grunden til at det fordamper lettere), giver ikke denne smøring, og du vil begynde at se friktionsskader på motorkomponenter. Fordi det også er designet til at forbrænde forskelligt, vil du se en forvirret timing, som kan forårsage yderligere skade. Volkswagen har ændret sine dieseltankporte for at forhindre, at benzin sættes i tanken på grund af den skade, det kan forårsage.

IC-motorer arbejder i cyklusser, i en firetakts IC-motor er der fire cykler

1. Indtagsslag
2. Kompressionstakt
3. Forbrændingsslag
4. Udstødningsslag

Under indsugningsslag sendes luft-brændstofblandingen ind i motorcylinderen, senere i kompressionstakten komprimeres den og derefter i tændingsslaget brændstof antændes for at tage strømmen ud. I udstødningsslaget sendes resten ud af kammeret.

Der er to typer IC-motorer baseret på deres metode til brændstoftænding

1. SI (gnisttænding: typiske benzin- eller benzinmotorer)
2. CI (kompressionstænding: typiske dieselmotorer)

Den måde, de betegnes sådan på, er fordi i SI-motorer tændes brændstoffet ved hjælp af et tændrør og i CI-motorer er brændstof komprimeret til så højt tryk, at det når en temperatur tæt på sin selvantændelsestemperatur.

* Denne selvantændelsestemperatur er en vigtig ting at lægge mærke til

Et stofs selvantændelsestemperatur eller antændelsespunkt er den laveste temperatur, hvor det spontant antænder i normal atmosfære uden en ekstern antændelseskilde, såsom en flamme eller gnist.

Som vist i figuren er det klart, at diesel har en lavere selvantændelsestemperatur end benzin. For diesel er det 210 ° C; for benzin er det 280 ° C.

I CI-motorer tages luften under indsugningsslaget, og den komprimeres til et højt tryk, hvor luften når en temperatur på mere end 210 ° C, så diesel injiceres ved hjælp af en brændstofinjektor. Så snart diesel kommer i kontakt med luften, bliver den antændt.

Når du nu sætter benzin inde i dieselmotoren, vil luften under kompression stadig være ved en temperatur i området 210 ° C - 220 ° C, og den indtastede benzin har en selvantændelsestemperatur på 280 ° C. Dette gør brændstof umuligt at antænde, hvorfor motoren ikke starter. Hvis den starter, stopper den inden for få sekunder på grund af ophobning af brændstof i cylinderen.

Mens SI-motorer bruger en anden metode til at antænde brændstoffet, blandes først brændstoffet med luft i karburatoren. Denne blanding kan kun finde sted, når brændstoffet er i damptilstand. Til dette skal brændstofets flammepunkt være meget lavt (flammepunkt er den laveste temperatur, hvor en væske kan danne en antændelig blanding i luft nær væskeoverfladen. Jo lavere flammepunktet er, jo lettere er det at antænd materialet.)

Nu når det kommer til flammepunkt for benzin, er det -44 ° C ved normale atmosfæretemperaturer, det kan let danne dampe. Men diesel har et flammepunkt på 55 ° C. Når du sætter diesel i benzinmotoren (SI), vil den ikke danne en antændelig blanding med luft, selv når der genereres en gnist inde i cylinderen, vil diesel indeni være i flydende form, hvilket ikke er den ideelle betingelse for flammegenerering. Således starter motoren ikke.

Det er grunden til, at køretøjerne ikke er kompatible med andre brændstoffer, end de er designet til.

* BEMÆRK: - Dette er den mest rå forklaring. til dette spørgsmål kan der være mere dybdegående forklaringer, se dem også.

Sjov at vide: - På grund af højere kompressionsforhold bruges dieselmotorer normalt til applikationer med højt moment som belastning og kraft generation. Benzin- eller benzinmotorer bruges i erhvervskøretøjer og cykler på grund af deres lette vægt og hurtigere respons.