微型汽车发动机的燃烧

        汽油发动机是靠汽油燃烧工作的。换句话说，发动机的动力是由燃烧汽油产生的热能变成的。因此，发动机性能的好坏与汽油在气缸中燃烧的好不好，或者说有没有充分利用燃烧汽油产生的热量有着最紧密，最直接的关系。

        一、发动机气缸中燃烧的特点

        燃烧过程必须具备几个条件才能发生和持续进行。这些条件就是：有燃料、有空气（实际起作用的是其中的氧）和足够高的温度（或者说燃料的温度必须达到它的着火点）。这三个条件如果缺少一个就烧不起来（或者使燃烧过程中止）。例如，如果空气不足，当空气用完了的时候，火就会熄灭，没有烧完的燃料将剩下来。这种燃烧叫做不完全燃烧。相反，如果空气足够而燃料不足，当燃烧完了，火也将熄灭，这种燃烧叫做完全燃烧。至于要有足够高的温度才能使燃烧发生并持续进行，那更是很明显的；如果用一根火柴去点一块煤，尽管有足够的空气也是点不着的。因为火柴的热量太小不足以使煤达到它的着火温度（燃点）。

        这里要特别指出的是，参加燃烧的空气指的是那些在燃烧过程中能与燃料充分接触，从而使其中的氧气可以和燃料起燃烧作用的空气。因此在燃烧过程中，燃料与空气接触的表面积越大，而且空气又可以不断地流通进行补充，也就是通风良好，则参加燃烧作用的空气就越充分，燃烧也越完全，而且燃烧得也越旺（也就是燃烧的速度快）。在敞开式的燃烧情况下，燃料和空气都可以进行补充和调节，因而燃烧是否完全，燃烧速度的快慢，都可以在燃烧进行的过程中加以控制。

        但是发动机缸中的燃烧却不是这样的，它最大的特点是：汽油和空气一起被送进气缸，在封闭的燃烧室空间内点燃并燃烧。因此，在燃烧过程中，无论是汽油或是空气，都不能加以补充和调节，而且它们的相互状态（接触情况）也不可能改变。在这种情况下，气缸中的燃烧进行得好不好，包括燃烧是否完全，燃烧的速度快慢，在汽油和空气进入气缸之前就已经决定了，而且在燃烧的过程中是无法改变的。气缸中燃烧的另一个特点：汽油的着火点是由火花塞发出的电火花点燃的。由于火花的热量很小，只能点燃火花塞周围近处的汽油，所以点燃之后，先在火花塞周围形成一个小的火焰，叫做火焰中心，然后再从这个中心向四周传播，最后把气缸中所有的汽油都点着。由此可见，虽然气缸中的燃烧极其快速而短暂，但它必须经历一个发生和发展的过程，因而也需要一定的时间。燃烧的速度主要取决于火焰传播的速度，而火焰传播的速度又和气缸中汽油和空气的量、彼此以什么状态存在等因素有关。

        根据以上所述，如果想要控制气缸中的燃烧过程，使燃烧汽油产生的热量得到充分利用，从而提高发动机的动力性和经济性能，就必须在汽油和空气进入气缸之前把它们的量和相互状态准备好，使得燃烧完全的程度和燃烧速度都能满足发动机的工作需要。为了能做到这一点，又必须了解和掌握发动机性能与燃烧完全程度及燃烧速度之间的关系，发动机不同工况下对汽油量和空气量的要求，以及影响燃烧的其他因素。化油器的功能就是按照发动机的要求，准备适当数量的汽油和空气，并把它们以最适合燃烧的状态送入气缸，因此，上面所述的这些关系正是燃烧系统中化油器设计的全部出发点。

        二、对发动机工作过程中燃烧的要求

        发动机气缸中的燃烧过程是极为复杂的。整个过程是在高温高压下进行，而这个过程又极其快速而短暂。观察和测量都有很多困难。所以尽管进行了很多的试验和研究，但到目前为止，还有很多问题没有弄清。不过总的来说，从发动机性能的观点来看，燃烧过程的好坏，主要是可以从以下两个方面来衡量。

        1.燃烧的完全程度

        这里所述偶的燃烧完全程度是指进入气缸的汽油是不是都烧完了，如果都烧完了，就是完全燃烧，或是说燃烧程度完全。如果只烧了一部分，还有一部分没有烧完，就是不完全燃烧。燃烧完全对发动机的经济性来说当然重要，因为在不完全燃烧的情况下没有燃烧的那部分汽油将被排除气缸而白白地浪费掉。但是燃烧完全也并不就等于经济性好。这是因为燃烧只是一种手段。它的目的是要充分利用燃烧汽油所发出来的热量，获得最大程度的动力。如果汽油都燃烧完了，但却只有一部分热能变成了动力，其余的都没有很好的利用上，那未经济性仍然时不好的，这就和不完全燃烧一样。其实，这种情况在发动机的经济指标中也常可以看出，在比油耗g中就包含动力因素：。如果Gg不变（小时油耗量不变）。而Ne（马力）减小，当然ge就会增加。因此，对发动机性能来讲，燃烧完全只是一个方面。

        2.在燃烧充分的同时获得更好的经济性。

        （1）燃烧发生的时刻和燃烧的速度

        根据发动机工作原理可知，燃烧汽油产生的热量是通过对气缸中的气体加热燃烧（爆发），形成爆发压力，并转变成扭矩和功率而得到利用。爆发压力越大，产生爆发压力的时间适当，发动机发出的扭矩就越大。既是说使活塞正好在上止点的一瞬间将汽油点燃并立即烧完-燃烧发生的时间合适。则燃烧的速度越快越好。否则，发动机的动力性和经济性就会下降。这是因为在燃烧进行时，活塞也在高速的运动，如燃烧发生的时间晚了，或者燃烧的速度低，燃烧就不可能在活塞处于上止点的一瞬间发生并完成，而使要在活塞向下运动，也就是在膨胀过程中发生并完成。在这种情况下，爆发压力就将在比较大的，而且是越来越大的空间内完成。因此，它的最大值和平均值都将下降。如果燃烧发生的时刻太晚，燃烧速度太低，则燃烧过程在整个作功行程都甚至完不成。在这种情况下，不仅最大爆发压力和平均爆发压力要大大下降，而且由于拖的时间太长，更多的热量将通过气缸盖和气缸壁散失到冷却水中去，使热的无价值损失加大，有用的功利用进一步降低。此外，还有可能带来发动机过热，排气温度高，甚至发生回火，烧蚀气门等一系列不良后果。

        但是在点火迟后和燃烧速度慢这种情况下，燃烧却可能是完全的。可见，燃烧完全只有在燃烧发生的时刻合适，而且燃烧速度达到一定的条件下才有意义。换句话说，燃烧完全和燃烧速度这两个方面要相互配合，不能有所偏废，才能使发动机的动力性和经济性得到最大的发挥。

        （2）点火提前

        燃料的燃烧不管速度有多快，总要经历一个发生和发展的过程。这个过程包括：开始点火（燃烧发生）、形成火焰中心和火焰传播，直到全面燃烧。这个过程时间极短，但是也是需要一定时间的。而在这同时，活塞也在很快地运动，因此，如果真的在活塞达到上止点的一瞬间才开始点火，则火焰的传播就只能在活塞很快地向下运动的过程中进行。这样，气缸中爆发压力的形成就靠后了，或者说爆发压力是在更大的空间形成，因而对发动机的动力性和经济性都是不利的。为此，必须在活塞到达上止点之前就点火，使得燃烧有足够的时间经历它的发展阶段，正好在活塞刚过上止点大约10°左右，火焰的传播速度达到最大。这样爆发压力就可以在比较小的空间内形成，它的平均有效压力也就可以更大些。我们研究发动机燃烧过程的着眼点就是要提高发动机的平均有效压力，而不去追求最大的爆发压力，并且还要限制最大爆发压力。

        在活塞达到上止点之前点火，就叫点或提前。通常都以活塞到达上止点时曲轴转角来表示。

        最佳的提前点火角是不固定的，它随发动机的工况（转速、节气门开度或负荷）而变化，还和汽油的辛烷值、进入气缸的混合气浓度等因素有关。462Q发动机装有自动提前点火的分电器和真空提前装置。

        这里还需指出的是，点火提前是必须得，但是提前过多对发动机也不利。如果提前过多，就会有有相当一部分汽油在活塞还没有到达上止点之前、在向上运动的时候就燃烧起来。这种情况下，气缸内的压力就要开始升高。于是活塞将顶着这个压力向上运动。等于增加了阻力，当然对发动机作功不利，不仅如此，在提前太多的情况下，缸内的温度和压力将要升高到某一限度以上，在这个过高的温度和压力的作用下，那些还没有燃烧的汽油不等火焰传来就自然，从而形成很多的火焰中心，并产生巨大的压力。

        这种不是逐渐传播开来的自燃现象的发展是无法控制的，是一种不正常的燃烧，通常叫做爆燃。爆燃产生的爆炸性压力撞击着缸内的零件，发出敲击金属的声音。爆燃严重时会加大零件的负荷，加快发动机的磨损，应当避免发生。但是，轻微的爆燃则表明燃烧的速度快，产生爆发压力大，对发动机的动力、经济指标都是有好处的。因此，在实际上选择发动机最佳的点火提前角，往往以有轻微的爆燃为标准。

        （3）燃烧完全与燃烧速度的关系

        对燃烧的这两个要求是相互联系的，这一点在上面已经讲过，即既要烧得快，又要求烧得完全。但是，在发动机实际工作中。这两个要求显然是矛盾的。就是说，要燃烧完全，就不能达到最大的燃烧速度；反过来也是一样。因此只能根据对发动机不同工作情况的具体要求，侧重照顾一个方面。

        一般来说，发动机是在部分负荷下工作，因而考虑经济是主要的。所以，要求在部分负荷工况下燃烧尽可能完全。而在外特性工况下则希望获得最大的动力，所以又要求燃烧速度尽可能快些，而对燃烧完全程度则放在次要地位。总而言之，在通常情况下，燃烧速度仍然时矛盾的主要方面。也就是说，即使是希望燃烧尽可能完全的部分负荷工况下，也应保证燃烧速度尽可能快，尽量不是快。

        462Q发动机的燃烧速度大约在0.003~0.005s左右。

        点火提前角是在发动机设计过程中的台架调整试验时，通过反复优选试验得出的最佳值。462Q发动机的点火提前角选定为上止点前10°。

        燃烧供给系包括化油器、汽油泵和汽油滤清器。汽油由汽油泵从油箱中抽出，经过汽油滤清器进入化油器的浮于室。由于活塞运动的抽吸作用，将新鲜空气吸入化油器和汽油混合成可燃混合气。经过进气管并按照一定的顺序进入各个气缸。

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