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微型汽油机原理及系统介绍( 二 )


二、发动机工作过程中燃烧的要求
发动机气缸内的燃烧过程极其复杂 。整个过程都是在高温高压下进行的 ， 这个过程极其快速和短暂 。观察和测量有很多困难 。因此 ， 虽然已经做了大量的实验和研究 ， 但到目前为止 ， 仍然有许多问题没有得到澄清 。但一般来说 ， 从发动机性能来看 ， 燃烧过程的好坏可以从以下两个方面来衡量 。
1.燃烧的完全程度
这里的燃烧完全程度是指进入气缸的汽油是否全部烧完 。如果汽油全部燃尽 ， 那就是完全燃烧 ， 或者说燃烧的程度完全 。如果只烧了一部分 ， 一部分没烧 ， 就是不完全烧 。完全燃烧对发动机的经济性当然很重要 ， 因为未燃烧的汽油将从气缸中排出并被浪费掉 。但是完全燃烧并不意味着经济效益好 。这是因为燃烧只是手段 。其目的是充分利用汽油燃烧产生的热量 ， 获得最大功率 。如果汽油烧光了 ， 但只有一部分热能转化为动力 ， 剩下的没有很好的利用 ， 那么不经济的性能还是不好的 ， 就像燃烧不完全一样 。其实这种情况经常可以在发动机的经济指标中看到 ， 具体油耗g包含功率因数: 。如果Gg不变(小时油耗不变) 。而Ne(马力)减少 ， 当然ge会增加 。所以 ， 燃烧只是发动机性能的一个方面 。
2.在充分燃烧的同时可以获得更好的经济性 。
(1)燃烧的时间和速度
根据发动机的工作原理 ， 燃烧汽油产生的热量 ， 通过加热燃烧缸内气体形成爆炸压力 ， 转化为扭矩和动力 。爆发压力越大 ， 产生爆发压力的时间越合适 ， 发动机发出的扭矩越大 。也就是说 ， 活塞只是在上止点点燃汽油 ， 并立即将其烧掉——燃烧发生在正确的时间 。燃烧速度越快越好 。否则 ， 发动机的功率和经济性会下降 。这是因为当燃烧进行时 ， 活塞也在高速运动 。例如 ， 如果燃烧发生得较晚或燃烧速度较低 ， 则在活塞处于上止点时 ， 燃烧不会发生并完成 。而是活塞向下运动 ， 即在膨胀过程中发生并完成 。在这种情况下 ， 爆破压力将在越来越大的空间内完成 。所以它的最大值和平均值都会降低 。如果燃烧发生得太晚 ， 燃烧速度太低 ， 燃烧过程甚至不能在整个工作冲程中完成 。在这种情况下 ， 不仅最大爆炸压力和平均爆炸压力会大大降低 ， 而且由于延迟时间长 ， 更多的热量会通过气缸盖和气缸壁损失给冷却水 ， 这将增加无价值的热量损失 ， 进一步降低有用功的利用率 。此外 ， 还可能出现发动机过热、排气温度高、甚至回火、气门烧蚀等一系列不良后果 。
然而 ， 当点火晚且燃烧速度慢时 ， 燃烧可能完成 。可见 ， 只有当燃烧时间合适 ， 燃烧速度达到一定条件时 ， 燃烧才有意义 。换句话说 ， 完全燃烧和燃烧速度这两个方面应该相互配合 ， 以最大限度地提高发动机的功率和经济性 。

微型汽油机原理及系统介绍

文章插图
(2)提前点火
燃料燃烧的速度再快 ， 总要经历一个发生发展的过程 。这个过程包括:开始点火(发生燃烧) ， 形成火焰中心 ， 蔓延火焰直至完全燃烧 。这个过程需要很短的时间 ， 但也需要一定的时间 。与此同时 ， 活塞快速移动 。因此 ， 如果点火真的是在活塞到达上死点的瞬间开始的 ， 那么火焰传播只能在活塞快速向下运动的过程中进行 。这样气缸内的爆发压力形成的较晚 ， 或者爆发压力形成的空间较大 ， 不利于发动机的动力性和经济性 。因此 ， 需要在活塞到达上死点之前点燃活塞 ， 使燃烧有足够的时间经历其发展阶段 ， 而就在活塞刚刚经过上死点10度左右后 ， 火焰传播速度达到最大 。这样可以在相对较小的空间内形成爆破压力 ， 其平均有效压力可以更大 。我们对发动机燃烧过程的研究重点是提高发动机的平均有效压力 ， 而不是追求最大爆发压力 ， 限制最大爆发压力 。
【微型汽油机原理及系统介绍】活塞到达上止点前的点火称为点火或提前 。它们通常用活塞到达上死点时的曲柄角来表示 。


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