車を「リーンリーン」（ターボまたはスーパーチャージャーを使用）で走らせることで、エンジン効率を向上させないのはなぜですか？

誰もが自分の車がより少ない燃料を使用することを望んでいますよね？私はこのウェブサイトからリーンカー燃料を実行することについて次の文章を読みました：

エンジンの燃料リーンを実行します。つまり、過剰な空気を使用します。燃料の少ない運転が効率を改善することはよく知られています。昔、巡航条件下では、エンジンは常にリーンで稼働していました-約15％の空気過剰-これは経済的でした。それで、これはどうなりますか？問題は、エンジン排気に使用される三元（CO、UHC、NOx）触媒です。これは、エンジンの空燃比（質量）が化学量論的（化学的に正しい）の場合にのみ機能します。ガソリンの場合、この比率は14.6：1です。エンジンエアフローセンサー、電子燃料噴射装置、および排気酸素センサーと連携して動作するエンジンコンピューターは、ほとんどの運転で化学量論比を維持します。この比率でのみ、触媒はCOとUHCを（CO2とH2Oに）酸化し、NOxを化学的に（N2に）還元できます。（UHC =未燃炭化水素。）人類が必要とするのは、リーンNOx触媒です。

この一節は完全に理にかなっているようです。より多くの空気を使用し、燃料効率を高めます。しかし、触媒コンバーターがエンジン内のより多くの空気を処理できない、または処理できない理由を理解できません。

ターボやスーパーチャージャーを使って車にエンジンを強制することの利点と欠点は何ですか？

無駄のない≠より多くの空気

誤解の原因は、「無駄のない」という用語の解釈にあると思います。

希薄な混合気は、空気の存在を示すものではありません。燃料に比べて空気の割合が高いことを示しています（空燃比、またはAFR）。

簡単な例

混合物Aには1,000 gの空気と80 gの燃料が含まれています。AFR = 1000/80 = 12.5

混合物Bには、空気100 g、燃料7 gが含まれています。AFR = 100/7 = 14.3

14.3> 12.5以降、混合物Aはより多くの空気を含んでいますが、混合物Bは混合物Aよりもリーンです。

これが@cdunnが正しい理由です。ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーの存在は、適切なサイズの触媒コンバーターがその仕事をする能力に影響しません。

それでは、なぜ猫が無駄のない走りをするのは良くないのでしょうか？

触媒コンバーターは、排気ガスから有害なガスを除去するように設計されています。これは、触媒の存在を伴う化学反応を通じて行われます。

現在最も人気のある猫のデザインは、3種類の有害ガスを処理する三元触媒コンバーターです。

• 窒素酸化物（NOxではなく NOx ）
• 一酸化炭素（CO）
• 未燃炭化水素（HC）

キャッチは、この画像が示すように、猫は狭いAFRウィンドウでうまく機能するということです：

• あまりにも無駄に走ると、猫は排気ガスからNOxをスクラブするのに苦労します
• 走りすぎ、テールパイプのHC、CO含有量が多くなります

リーンオペレーション対排気触媒：

三元触媒コンバータ NOの反応が原因リーン状態の下で動作することができないガソリン車に装着_xは窒素及び酸素への還元反応であり、これが発生するため、対応する酸化が必要です。三元触媒では、COおよび炭化水素のCO ₂への酸化です。過剰な酸素が存在する場合、NO _xではなく酸素がCOおよびHCの酸化剤として作用します-より強力な酸化剤であるため-NO _xは未反応のままになります。

エンジンの排気に対応する酸化性ガスが存在しない場合にNO _xを低減する技術が存在し、リーン運転するディーゼルエンジンでますます使用されています。ただし、車両にはより多くの機器が必要であり、コストと複雑さが増します。また、一部のアプローチでは、使い果たされたときに補充する必要がある添加剤が必要です。

希薄燃焼技術は、過去にガソリンエンジンに使用されるが、おそらく理由はNOで締め規制の上でキャッチに失敗してきた_X排出量- NOのようにそれが再現を行うことができる_xは低減技術は、より確立になります。

ターボチャージャーとスーパーチャージャーの長所と短所

ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーを使用すると、同じエンジン排気量に対してより多くの出力が可能になります。または、同じ出力に対してより小さなエンジン排気量が可能になります。これは、エンジンをより小さく、より軽くすることができ、より小さなシリンダーはより低い摩擦損失を持つことを意味します。フォードのEcoboostシリーズなどの最新の小型ガソリンエンジンは、通常、過給とターボ充電の両方を使用して、高い燃料効率を実現します。

ターボ過給または過給の主な欠点は、機器の複雑さとコストの追加ですが、これは効率の向上にとって価値があると考えられることがますます増えています。

それは触媒コンバーターがそれ自体より多くの空気を処理できないということではなく、リーンを実行すると燃焼温度が上昇し（実際には理由がわかりませんが、今は気になっています）、触媒コンバーターはその内部で実行する必要があります動作範囲。私も知らない化学と関係がある。

ターボブーストと過給の利点として、増加するのは空気だけではなく、増加するのは正しい割合の空気燃料混合物です。すべてのパワーストロークでより多くの空気/燃料を使用すると、より多くのパワーを得ることができます。ターボチャージャーの欠点は、設計が間違っていると大量の電力を供給しますが、その電力はスロットルに遅れることです。

スーパーチャージャーの欠点は、ベルトを介してクランクシャフトによって駆動されることです。つまり、仕事をするためにある程度の電力を消費します。それらは明らかに消費するよりも多くの電力を生成しますが、消費する量は減ります。ターボチャージャーは排気ガスによって駆動されるため、それらの唯一の副作用はわずかな背圧です。

路面電車でこれを行わないもう1つの理由は、走行距離が短くなり（燃料消費が速くなる）、追加の電力がエンジンを処理するように設計されているかどうかに関係なく、エンジンに消耗をもたらすことです。

お役に立てば幸いです！

触れておくべきもう1つのポイントは、リーンとリッチは、エンジンが既に実行されている条件に関連しているということです。化学反応の観点では、自動車のエンジンはデフォルトで少しリッチになる傾向があります-すべての空気に必要な燃料よりも多くの燃料-それは混合物の爆発の頻度を減らすためです。

設計された運転条件よりもリーンになるように物事を変更すると、化学量論燃焼に移行する可能性があります。これは、すべての燃料がすべての空気によって消費され、反応が正確に均衡していることを意味します。これも爆発です。その結果、ping（またはノッキング）が発生し、シリンダーとピストンが損傷します。化学量論比を超えて移動するのに十分なほどリーンになるように物事を変更すると、爆発の脅威は減少しますが、リーンになりすぎると、失火率が増加します-エンジン（および触媒コンバーターへのダメージが増加します） ）。

希薄混合物を単独で実行することは、必ずしも爆発、ping、またはノッキングを引き起こすとは限りません。WW2時代の古いタイマーピストン航空機のパイロットは、航続距離を伸ばすために長距離で真剣にリーンな混合物を使用していましたが、巡航高度と出力設定のときに安全でした。ただし、登山や高出力での実行を検討することはありません。

自動車エンジンでは、エンジンの負荷レベルに応じて混合物をリッチからリーンに調整する適応プログラミングが必要になります。安定した高速道路での長距離の水平な道路では、おそらくかなりの時間リーンで走ることができますが、典型的な都市スタイルの停止して行く、または丘陵の地形では、おそらくそれが電力範囲にないでしょう安全、効率的または効果的です。

排出量に関しては、無駄のないランニングは間違いなく窒素酸化物を生成するため、スモッグが発生しやすい地域ではさらに懸念される可能性があります。

リーンを実行しない理由はもう1つあります。これは、ターボ過給エンジンに非常によく当てはまります。余分な燃料は、燃焼生成物とシリンダー壁の間に「境界層」を作ります。これにより、燃焼中の余分な熱が吸収され、チャンバーの温度が許容範囲内に維持されます。

非常に高いターボ/スーパーチャージャーブーストを実行する改造車は、インジェクターがこの境界層を維持するのに十分な燃料を供給できず、燃焼室の圧力/温度が上昇するため、頻繁にリーンになります。極端な場合、これは爆発/ノッキングを引き起こし、高ブースト下では物理的なピストン損傷を引き起こす可能性があります。

良い質問。答えは、非CO2排出量を排除し、合理的な効率と電力を提供するために、エンジンはTDCの直前に燃料を爆発的に燃焼させ、TDCの後にリーンに再燃焼し、充電が終わってから3回目に燃焼する必要があることです速い燃焼シリンダーおよびより熱く、より遅い再膨張シリンダーに入った。