¿Qué sucede si proporcionamos oxígeno puro al motor IC?

Answer 1

Tu motor no funcionará.

Ahora limpie esa mirada de su cara. No estoy loco. Dejame explicar.

Ningún motor de combustión interna jamás diseñado es perfecto. Me refiero en términos de conversión de energía y operación mecánica.
Sorprendentemente, lo que nos interesa responder a esta pregunta no es el bit de conversión de energía. En realidad es la parte de la operación mecánica.

En esta respuesta, voy a suponer que está realizando la prueba en un motor independiente y que tiene un suministro infinito de oxígeno gaseoso. Los tanques de oxígeno son muy pesados ​​y no es factible ponerlos en un automóvil.
Supongamos también, en aras de la explicación, que cambia lentamente de usar aire (con 21℅ de oxígeno en peso) a oxígeno puro. Desea que el motor funcione un poco antes de observar los cambios que ocurren cuando aumenta la cantidad de oxígeno que ingresa.

Vayamos a lo básico. Un motor de combustión interna de cuatro tiempos tiene los siguientes tiempos en su ciclo. Estos derrames siguen siendo los mismos independientemente de si se trata de un ciclo Otto o un ciclo Diesel.

1. Carrera de admisión: una mezcla de aire y combustible (en el caso de gasolina / gasolina) o solo aire (en el caso del diesel) se extrae de la válvula de admisión.
2. Carrera de compresión: el aire o la mezcla de aire y combustible se comprime a alta presión.
3. Carrera de combustión: la mezcla de aire y combustible se enciende en el caso de gasolina / gasolina y el combustible rociado en el cilindro se quema espontáneamente en el caso del diesel. Esto también se llama golpe de fuerza y ​​empuja el pistón hacia abajo.
4. Carrera de escape: la válvula de escape se abre y los gases de escape salen del cilindro.

Para responder a esta pregunta, los únicos trazos que son relevantes son los trazos de admisión y escape. Un motor funciona a miles de revoluciones por minuto. Esos cuatro golpes ocurren cientos de veces por segundo. Es imposible esperar que todo el escape salga durante la carrera de escape.
Como resultado de esto, ahora tiene brasas calientes dentro del cilindro cuando comienza la próxima carrera de admisión. Y tan pronto como el oxígeno puro ingresa al cilindro, estas brasas (re) se encienden y evitan que ocurra el ciclo de combustión.
El reencendido no ocurre cuando se usa aire en los motores IC porque la mayor parte es nitrógeno, que es en gran parte inerte y solo el 1% del nitrógeno se oxida en el motor. El resto simplemente pasa por el motor. El nitrógeno actúa como regulador y evita la combustión espontánea.

Ahora, lo que te he descrito ocurre en condiciones muy ideales. Si el encendido automático no matara el motor, entonces el calor que se está desarrollando seguramente lo hará. Cuando se usa aire en un motor IC, la mayor parte del nitrógeno pasa sin sufrir ninguna reacción química, como dije anteriormente. Este nitrógeno absorbe gran parte de la energía térmica que se desarrolla a partir del proceso de combustión, y se emite como escape caliente.

Cuando se usa oxígeno puro, todo el combustible y todo el oxígeno se quemarán, y el único lugar para que el calor se difunda en las paredes del cilindro. Esto causará problemas de sobrecalentamiento y posiblemente suelde el pistón al interior del cilindro durante un uso prolongado.

EDITAR: Como Johnnie Mills señaló en su comentario:

Es más exacto decir que el nitrógeno es lo que está haciendo el trabajo en el motor. A medida que el nitrógeno absorbe calor, se expande y produce trabajo. Si solo agrega suficiente O2 para cumplir con los requisitos estequiométricos del combustible, el motor se calentará mucho y producirá poca potencia ya que la masa en el cilindro habrá disminuido.

(Copié todo su comentario porque realmente no podría haberlo explicado mejor).

Como puede ver, bombear oxígeno puro a un motor es una muy mala idea. En cambio, usamos N2O (óxido nitroso) que tiene un 36% más moderado de oxígeno en peso. ¡Este pequeño aumento del 21% al 36% de oxígeno puede proporcionar a los motores cientos de caballos de fuerza adicionales! Y el óxido nitroso solo puede usarse durante unos segundos antes de que sobrecaliente el motor y / o lo destruya. Solo imagine lo que hará el oxígeno puro.

Puede encontrar más información sobre por qué usamos óxido nitroso en lugar de oxígeno puro para impulsar los motores en el siguiente enlace.
http://www.nitrous.info/oxygen-i…

Answer 2

Los cambios más dramáticos resultan cuando se modifica la relación aire-combustible. Para un motor de gasolina estándar, la relación aire-combustible estequiométrica es 14.7: 1, sin embargo, con una concentración de oxígeno del 100% es 3.5: 1. Esto corresponde a un aumento del 470% en la densidad de potencia, excluyendo las ganancias de eficiencia.

Según lo declarado por Raj, la velocidad de reacción aumentará. Esto se explica como la eliminación del nitrógeno del lastre, una sustancia que crea pérdidas endotérmicas dentro de la cámara de combustión. Como se produce más calor, aumentará la eficiencia del calor de Carnot.

Debido a la mayor eficiencia térmica, es posible una combustión más completa. En resumen, el monóxido de carbono y el hollín de hidrocarburos disminuirán dramáticamente. Los óxidos de nitrógeno también aumentarán SI se usa oxígeno puro. El fenómeno de la combustión enriquecida con oxígeno para motores se describe mejor de la siguiente manera:

Para lograr la combustión, hay tres componentes necesarios: un combustible, un oxidante y energía de entrada para iniciar la reacción química. Dentro del aire, el único oxidante es el oxígeno; sin embargo, el aire solo tiene una concentración de oxígeno del 21 por ciento. Esto crea un escenario donde el componente que más forma el aire, el nitrógeno, crea pérdidas endotérmicas y desplazamiento desperdiciado dentro de la cámara de combustión. Pulkrabek describe este fenómeno de manera muy sucinta en las páginas 140 y 141 de su libro Fundamentos de ingeniería del motor de combustión interna Segunda edición ,

“Se construiría un poder muy pequeño si el combustible se quemara con oxígeno puro … El aire se usa como fuente de oxígeno para reaccionar con el combustible. El aire atmosférico está compuesto de aproximadamente: 78% de nitrógeno por mol, 21% de oxígeno, 1% de argón, trazas de CO2, Ne, CH4, He, H2O, etc. El nitrógeno y el argón son esencialmente neutros y no reaccionan en el proceso de combustión. . Sin embargo, su presencia afecta la temperatura y la presión en la cámara de combustión … Por cada mol de oxígeno necesario para la combustión, se deben suministrar 4,76 moles de aire: un mol de oxígeno más 3,76 moles de nitrógeno “.

Con la composición del aire en mente, se puede deducir razonablemente que solo se necesita el oxígeno durante la combustión. Esto se debe a las propiedades oxidantes del oxígeno que permiten a los combustibles crear reacciones químicas exotérmicas en su presencia. Al eliminar el nitrógeno, se pueden obtener muchos beneficios. Estos beneficios incluyen una mayor eficiencia energética de las ganancias de eficiencia térmica y menores pérdidas por fricción, una densidad de potencia aumentada dramáticamente, operaciones de relación aire-combustible potencialmente más delgadas o más ricas, y un aumento en la estabilidad de la llama. Estos beneficios se obtienen con un volumen reducido de gases de combustión y emisiones más bajas, particularmente para los óxidos de nitrógeno y el monóxido de carbono.

Según Baukal en la página 2, “El Instituto de Investigación de Gas en Chicago, IL., Y el Departamento de Energía de los Estados Unidos patrocinaron estudios independientes que predicen que la OEC [combustión enriquecida con oxígeno] será una tecnología de combustión crítica en el futuro cercano”. Los motores de combustión interna son una aplicación objetivo muy apropiada para la combustión enriquecida con oxígeno debido a su baja eficiencia térmica, altas temperaturas de gases de combustión y limitaciones de espacio que limitan la cantidad de trabajo extraído con tecnologías convencionales.

Tengo múltiples patentes en este campo. Comuníquese conmigo si alguna vez está interesado en trabajar en un práctico sistema de enriquecimiento de oxígeno para un motor de combustión interna en [correo electrónico protegido]

Answer 3

En teoría , debería ayudar a quemar más combustible en un motor IC y generar así aproximadamente 5 veces más potencia del mismo motor .

Déjame explicarte cómo?

Para comenzar, el aire que nos rodea es aproximadamente un 21% de oxígeno. Casi todo el resto es nitrógeno, que es inerte cuando atraviesa el motor. El oxígeno controla cuánto combustible puede quemar un motor. La relación de gas a oxígeno es de aproximadamente 1:14 por cada gramo de gasolina que se quema, el motor necesita aproximadamente 14 gramos de oxígeno.

Entonces, si el automóvil usara oxígeno puro, estaría inhalando 100% de oxígeno en lugar de 21 por ciento de oxígeno, o alrededor de 5 veces más oxígeno. Esto significaría que podría quemar aproximadamente cinco veces más combustible. Y eso significaría aproximadamente cinco veces más poder. Entonces, un motor de 100HP se convertiría en un motor de 500HP . ¡¡¡GUAU!!!

Bueno, ¡hay un pequeño problema para probar esta teoría en la práctica!

El oxígeno no se licua incluso a una presión muy alta (por ejemplo, incluso más de 200+ Bar) y, por lo tanto, sigue siendo un gas y, por lo tanto, se necesitará mucho espacio para almacenar oxígeno puro en un vehículo para quemar la cantidad de combustible que lleva un automóvil normal, digamos 35-45 litros …

Así que sigue quemando el gas y conduce seguro xD

Answer 4

Maravillosa pregunta!

Consideremos un nivel particular de operación con una relación aire-combustible de 14: 1.
Ahora, si está utilizando oxígeno puro, la relación oxígeno-combustible se convierte en 14: 1 o la relación aire-combustible correspondiente será de aproximadamente 70: 1.

El punto a tener en cuenta es que la cantidad de combustible es fija, por lo tanto, la producción total de energía por reacción será fija y se producirá una combustión completa. Si bien la producción total de energía es fija, la tasa de producción de energía será mayor, no necesariamente lo suficientemente explosiva como para reventar el motor.

Para manejar este escenario de manera efectiva, necesitaríamos los siguientes cambios en el sistema:

1. Cilindro robusto del motor : la temperatura de la llama será mayor
2. El material del pistón y el cilindro debe ser resistente a la oxidación.
3. Sistemas de enfriamiento y lubricación más fuertes.
4. Cambios en el diseño del volante para incorporar las nuevas fluctuaciones en el poder.

Nota: La lista de cambios anterior no es exhaustiva. Debe haber algo más. Los lectores por favor comenten si consiguen algo.

Aunque no está completamente relacionado, puede echar un vistazo al proceso de combustión de Oxy-fuel y al Oxy-fuel.

Answer 5

El motor funcionará bien con 2 ajustes menores (no se necesitan cambios en el motor). Todo lo que necesitas es un destornillador. Si quiere ser preciso, use un tacómetro (medidor de RPM) de un mecánico cercano. En los automóviles nuevos, debe cambiar la configuración en la ECU.

Ajustes requeridos –

1. Aire: relación de combustible (A: F) —– Enlace: Cómo ajustar un carburador

Los mecánicos usan un tacómetro para configurar el motor para que funcione a sus RPM máximas para optimizar la eficiencia y el rendimiento del combustible. El paso 3 en el enlace suena difícil, pero no lo es.

Esta configuración no cambia la cantidad de aire que ingresa al cilindro, cambia la cantidad de combustible que se mezcla con el aire o el oxígeno, por lo que la relación de compresión (CR) sigue siendo la misma.

2. Entrada de combustible inactivo ——— Enlace: Servicio de reparación automotriz de AGCO

Esto se utiliza para establecer la velocidad a la que el motor debe funcionar cuando no se utiliza. Debe configurarse de manera que el motor supere el poder de fricción. se puede configurar más alto, pero eso sería un desperdicio de combustible.

El escape residual en el cilindro no importa. El motor puede sobrecalentarse (a altas RPM), no debido a los gases de escape, sino (nada diferente de cuando usa aire) debido a la cantidad de energía generada a mayores RPM. El CR sigue siendo el mismo, por lo que la temperatura de la mezcla seguirá siendo la misma. Si la temperatura aumenta, causando golpes en el motor, podemos aumentar la relación A: F para hacer que el combustible escasee, simulando esencialmente un ambiente rico en nitrógeno.

En resumen, si proporcionamos oxígeno puro a un motor IC, sin cambiar la configuración CR o Idle, funcionará, a muy altas RPM, por un corto tiempo, hasta que se sobrecaliente (luego golpee) y deje de funcionar.

Extra:

Podrías colocar un tanque de O2 en un automóvil (Nitrous sería más fácil), pero suponiendo (esta pregunta surgió por curiosidad) que es estacionaria (y no se está haciendo realmente), que se suministra O2 desde un tanque. El O2 sería más frío que el aire y necesitaría calentarse a temperatura y presión ambiente si el objetivo es comparar las dos situaciones. Además, la presión del oxígeno tendrá que mantenerse constantemente, lo que no ocurre automáticamente. La presión en la línea de oxígeno disminuirá a medida que aumenten las RPM del motor.

Answer 6

Si deposita oxígeno puro en el cilindro del motor IC, funciona de manera más eficiente. El proceso de combustión se vuelve más rápido. Crea y da más potencia a los sistemas de transmisión. Y también la economía de combustible mejora.

La salida es mucho mejor.

Answer 7

En el nivel básico: podrá quemar 4 veces más combustible sin quedarse sin aliento .
Entonces será capaz de producir más energía.

En el siguiente nivel, lo que sucederá realmente dependerá de muchos factores sobre el tipo de motor, el diseño, la mezcla de aire y combustible, la resistencia de los componentes, etc.

Answer 8

La mezcla de aire y combustible para el motor CI es 50: 1 o incluso más, también es buena para que el motor produzca más potencia. Para el motor SI, la relación económica de combustible de aire es de 16: 1

El motor tiene que trabajar con aire, y el nitrógeno presente en el aire juega un papel para reducir la temperatura de combustión. Si se suministra oxígeno puro al motor, funcionará pero no como aire suministrado al motor.

Es posible que deba almacenar oxígeno puro en el cilindro para suministrarlo, lo que no es factible.