この簡単な質問はしばらくの間私を悩ませてきました。ガソリンエンジンに噴射される燃料の量は、スロットルバルブから流入する空気の量に応じて計算されます（マスエアフロー/マニホールド絶対圧力センサーで測定）。ただし、ディーゼルエンジンに噴射される燃料の量は、単にペダルを踏むことによって決まり、空気をシリンダーに自由に吸い込むことができます。つまり、通常の操作では、ディーゼルは本当にリーンになり、ガソリンは常に化学量論比を維持しています（高負荷の状況は考慮されていません）。噴射された燃料の量に応じて、スロットルバルブなしでガソリンエンジンをリーンにできないのはなぜですか？
回答:
ガソリンエンジンが燃料/空気比を化学量論比に可能な限り近づけている理由はすでにご存じのようですが、他の人のために情報を提供します：化学量論燃料/空気比は、燃焼に必要な酸素の量ですすべてのガソリンを完全に。「希薄」燃焼では、酸素が残り、「リッチ」燃焼では、ガソリンが完全には燃焼しません。
このウェブサイトによると、ディーゼルはリーンで実行されます：
ディーゼルエンジンでは、燃料は圧縮行程の終わり近くにある燃焼室に噴射され、自然発火します。これは、ディーゼルエンジンが生成する燃焼音、つまり、この雑誌を読むすべての人の耳に届く音楽の原因です。燃料と空気の混合が発生すると、燃焼が続きます。このプロセスは非常に不均一です（燃料と空気は燃焼室内で混合されるため、シリンダーヘッドに入る前に生成された混合ガスエンジンの場合ほど均一ではありません）。一部の燃料は不十分な酸素で燃焼するため、燃焼中にすすが形成され、燃料の燃焼が完了しません。追加の燃料が噴射されると、ますますすすが生成されます。したがって、過剰な量の煙を防ぐために、ディーゼルエンジンの空燃比は常に化学量論よりもリーンでなければなりません。このため、修正された高出力ディーゼルは、すすの発生を心配せずに電力のみを燃料とするため、黒煙が発生します。煙のないディーゼルは、ガソリンエンジンのシリンダー内よりもシリンダー内に存在する燃料が少ないため、ディーゼル出力は比較して減少します。
ガソリンは点火する前に注入されるため、より均一に混合する時間があります。ディーゼルは圧縮行程の終わりに向かって噴射されるため、利用可能な空気全体に広がる時間のほとんど前に、圧力下で燃焼します。上記の引用が述べているように、ディーゼルエンジンをリーンに運転することは、生成されるすすの量を減らす試みであり、それは排出を減らす。
リーン燃焼するガソリンエンジンに何が起こるかというあなたの疑問に取り組むため。
エンジンにガソリンを噴射すると、冷却効果があります。化学量論比を達成するのに必要な量よりもガソリンが少ない希薄燃焼エンジンは、化学量論比で運転しているエンジンまたはリッチで運転しているエンジンよりも熱くなります。無駄のない状態で運転すると、シールなどのエンジンコンポーネントの過熱や余分な摩耗の危険があります。より高い圧縮比では、リーンエンジンは燃料効率が高く、二酸化炭素排出量が少なくなります。欠点は、ほとんどの最新の車両よりも複雑な触媒コンバーターを必要とするNOx排出量が多いことです。
私もあなたの最後の文章を片付けなければなりません。アクセルはスロットルバルブに（直接または「ドライブバイワイヤー」で）接続されており、エンジンに流入できる空気の量を制御します。ガソリンの噴射量を直接制御するものではありません。マスフローセンサーは、エンジンに流入する空気の量を検出し、その情報をECUに渡し、ECUは噴射される燃料の量を制御します。車がリーンかリッチかは、ECUがマスフローセンサー、O2センサー、メーカーやユーザーの設定からの入力を介して決定します。キャブレターの時代には、エンジンをリッチまたはリーンに調整するのは簡単でしたが、ECUの設定を調整するための特別な機器が必要でした。
ちなみに、メーカーや車両の所有者がエンジンをリーンまたはリッチにしたい理由は、パフォーマンス、冷却、または燃費に関係しているため、さまざまな理由があります。
誰もそれを具体的に述べなかったことに私は非常に驚いていますが、答えは爆発です。ポアソンフィッシュは近かったが、シリンダー温度の上昇による余分な摩耗が主な問題ではない。主な問題は、火花の前にガソリンを自己発火させてモーターを破壊する余分な熱です。
ディーゼルは基本的にこの原理で機能するため、ディーゼルはこの問題の影響を受けません。ディーゼルがシリンダーに入るとすぐに点火します。
私の推測では、ガソリンのオクタン価がはるかに高い場合、技術的にはディーゼルのように実行できます。
シリンダーに入る前にディーゼルを空気と混合し、通常の（ディーゼルエンジン）圧縮ストロークで圧縮した場合、上死点に達する前に確実に爆発します。ただし、通常の操作では、ディーゼルはシリンダーに噴霧され、インジェクターを出て加熱された空気と接触すると燃焼します。燃焼室に入るディーゼルだけが点火します。他に燃料が存在しないので、爆発するものがありません。火花点火エンジンは、燃焼室内に存在するすべての燃料と空気を準備し、火花が点火を開始するのを待ちます。次に、火炎面が点火プラグから外側に移動します。圧力が高すぎる、温度が高すぎる、またはシリンダー内にホットスポットがある場合、燃料と空気の混合気全体が一度に爆発する可能性があります。補足として：-ディーゼルは実際に火花点火エンジンで使用できます。私たちはかつて、小さなガソリンタンクと大きなディーゼルまたは灯油タンクを備えたトラクターを持っていました。ガソリンを開始し、エンジンが暖まったときにディーゼルに切り替え、シャットダウンする前にガソリンに切り替えて、キャブレター内にガソリンがあり、次の始動の準備ができていることを確認しました。ディーゼルで冷たい状態で開始することは不可能であり、熱いときはガソリンでうまく動作しませんでした。圧縮率は通常のガソリンよりは高いが通常のディーゼルよりは低かったと思います。ディーゼルに切り替える前に気温が高くなると、ガソリンは爆発を引き起こします。次の始動の準備ができているキャブレターにガソリンがあったことを確認するため。ディーゼルで冷たい状態で開始することは不可能であり、熱いときはガソリンでうまく動作しませんでした。圧縮率は通常のガソリンよりは高いが通常のディーゼルよりは低かったと思います。ディーゼルに切り替える前に気温が高くなると、ガソリンは爆発を引き起こします。次の始動の準備ができているキャブレターにガソリンがあったことを確認するため。ディーゼルで冷たい状態で開始することは不可能であり、熱いときはガソリンでうまく動作しませんでした。圧縮率は通常のガソリンよりは高いが通常のディーゼルよりは低かったと思います。ディーゼルに切り替える前に気温が高くなると、ガソリンは爆発を引き起こします。
他の答えは、空燃比がそれを測定する位置に依存していることに気付かなかった。したがって、シリンダー全体で平均化された空燃比はリーン（混合物が均一であると燃焼が不可能になるほどリーン）ですが、噴射点に非常に近いため、非常にリッチです（燃焼が非常にリッチです）。 t可能）、そして噴射点から少し離れたところは化学量論的であるため、燃料が燃焼します。
実際、ガソリンエンジンは化学量論的な空燃比を維持する必要はありません。ディーゼルのように直接噴射ガソリンエンジンがあります。直接噴射ガソリンエンジンも同様に、噴射点のリッチ空燃比に非常に近くなりますが、少し離れると、化学量論的であり、全体的に空燃比がリーンになる可能性があっても、燃料が燃焼します。
しかしながら、リーン空燃比の問題は、酸素が多すぎて、空気中の窒素がさまざまな窒素酸化物に燃焼することを可能にすることです。生成されたNOxは汚染物質であり、将来、何らかのSCRシステムが使用されない限り、規制に準拠するためにすべてのエンジンがリーン空燃比を使用するのを防ぐでしょう。したがって、SCR流体を手動で追加するのが好きでない限り、将来の唯一のオプションは化学量論エンジンです。
なぜなら、火花点火エンジンでは、気流を制限することがエンジンのRPMを制御する唯一の方法だからです。空気の流れを制限せずに燃料のみを変化させることにより、エンジンのRPMを制御することは困難です。これは、スパーク点火エンジンでは、点火がスパークプラグのある場所から始まり、そのポイントから離れて移動するためです。一方、圧縮点火エンジンでは、燃料が噴射されるとどこにでも点火が始まります。また、燃料は点火前に燃焼室内で混合するのに十分な時間が許されないため、直接噴射圧縮点火エンジンは均質混合ではありません。これは、ディーゼルエンジン内のカメラのYouTubeビデオで見ることができます。ビデオでは、燃料がインジェクターノズルから噴霧されるときに点火する燃料の跡を文字通り見ることができます。また、子供の頃は古い芝刈り機を持っていて、混合調整ネジをいじって遊んでいました。エンジンを細くすることで、スロットルプレートを実際に動かさなくてもRPMを上げることができました。希薄な混合燃料がより高い温度を生成する理由は本当にわかりませんが、燃料の液滴間の距離が大きいため、各液滴が燃焼するためにより多くの時間を与えられ、より多くの燃料を生成できるため熱ですが、それは単なる理論ではありません。
ガソリンエンジンは、化学量論比に可能な限り近づけて運転されます。これは、その帯域では、触媒コンバーターが最も効率的であるためです。
コンバーターに損傷を与える可能性があるため、燃料が豊富な混合気は避けられます。