（3） 废气再循环，缸内喷水，采用乳化油，?? 或 ?? ? 缸内温度? ? NOx?。 （4）分层燃烧 ? 降低混合气的均匀性 ? 缸内温度? ? NOx?。
（5）加强燃烧室内气流运动?混合气混合、燃烧迅速?高温持续时间??NOx?。
（三） 碳氢化合物 HC 1 形成
（1） 局部混合气过浓或过稀使氧化反应减慢，热损失相对增加，不能着火。 （2） 某微小单元的混合气面容比大，热损失大，不能着火。 （3） 激冷效应。 2 危害
（1） 3.4苯并芘 — 致癌物质。
（2） 苯甲醛和丙烯醛 — 强烈刺激眼睛和呼吸器官。 （3） 光化学烟雾的主要成分。 3 防治
（1） 降低压缩比 ? ? 膨胀冲程中燃烧室壁面温度和排气温度? ? HC?。 （2） 改善燃烧室形状，降低面容比 ? 散热损失? ? HC?。 （3） 稀薄燃烧与高能点火 ? 燃烧完全程度? ? HC?。
（4） 减小点火提前角 ? ? HC在膨胀和排气冲程中燃烧掉。 （5） 缩小燃烧室的激冷区 ? 燃烧易于完全 ? HC?。
（6） 加强燃烧室内气流运动 ? 混合气混合、燃烧完全 ? HC?。
（7） 曲轴箱强制通风
HC — 空气滤清器 ? 进气管 ? 缸内再燃烧。
（四） 燃料液滴和炭粒 1 燃料液滴
柴油机冷起动或低负荷运行时冒蓝、白烟。蓝、白烟之间没有严格的成分差异，均为燃料液滴或水蒸汽，只是微粒的直径不同而对光线的反射不同而已。 2 炭粒
柴油机高负荷运行时冒黑烟。
（1） 形成
缺氧，致使燃烧中间产物C-C，H-C裂化，再聚合成炭粒。 柴油机缓燃期中形成最多。 （2） 危害
A 燃烧不完全 ? 经济性?，动力性?。 B 污染大气。
C 炭粒沉积在活塞、燃烧室和排气门等零件表面，使运动件摩擦损失增大，甚 至卡死。 （3） 防治
A 稀薄燃烧与高能点火 ? 燃烧完全程度? ? 炭粒?。 B 改善雾化质量 ? 混合气混合、燃烧完全 ? 炭粒?。
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C 加强燃烧室内气流运动 ? 混合气混合、燃烧完全 ? 炭粒?。 D 改进发动机的结构和使用，加速混合气形成，提高燃烧速率。
E 采用乳化油 ? 缸内温度? ? 中间产物的热裂反应明显减少。 F 加入消烟添加剂 — 钡盐，但有毒。 G 后期处理
小颗粒的炭粒经过静电、过饱和水蒸汽、超声波而聚合成较大颗粒的炭粒，再通过除尘过滤器予以净化。
（一） ? ? 1－汽油机
1 假设燃料中的C 燃烧全部生成了CO和CO2。其中CO是中间产物，即不完 全燃烧产物。CO2是最终产物，即完全燃烧产物。 gC2 化学反应方程式
?gCO?gCO2
1 C?O2?CO
2
C?O2 H23 需要总的O2量
?CO2
?1O2?H2O 21O2?CO C?O2?CO2 C?2gCO2gCO2gCOgCO kmol kmol gCO kg kmol gCO kg
224121212gC?gCO2gCO kmol kmol gCO kg
1224 H2 kmol
?1O22?H2O
kmol
gH kmol
24 燃料中所含的O2量
gHgH kg
4gO gO [ kg ] = [ kmol ]
325 空气中的O2量 = 总的O2量－燃料中所含的O2量
26
gCO2gHgO1 0.21?L0? (gC?gCO2)???2412432gCgHgOgCgCO2 0.21?L0?( ??)??124322424gCgCO21gCgHgO ?0.21L0??[L0?(??)]
24240.2112432所以 gCO?24?021.L0(1??)
gCO?gC?24?0.21L0(1??)
2 gC?gCO?gCO
26 分析
（1）当L?L0时，? = 1，A/F?L0
gCO2?gC gCO?0,gCO2?gC （2）?? ? gCO?0,（3）?? ? 使gC?gCO时
gCO?0，C全部生成CO。此时的过量空气系数称为临界?值。记为?cr。
gC 所以 ?cr?1?
24?0.21L0（4）??? ? ???cr
此时理论上gC?gCO，析出炭粒。 一般柴油机的?cr?0.6～0.72。
（二） ? > 1－柴油机
混合气混合不均匀，局部过浓或过稀，造成燃烧不完全。缸内情况十分复杂。
三 燃料和可燃混合气的热值 （一） 燃料的热值
1 kg 燃料完全燃烧所产生的热量 [ kJ ]。 加入水的汽化潜热的热值－高热值 不加入水的汽化潜热的热值－低热值 hu
发动机缸内高温，水只能以气态存在，故应取不加入水的汽化潜热的热值， 即低热值。
汽油: hu?44100 [ kJ/kg ]；柴油: hu?42500 [ kJ/kg ]
（二） 可燃混合气的热值
hu Hu? [ kJ/kmol ]
M1
27
§1-8 发动机混合气的着火和燃烧方式 P 一 混合气的着火
（一） 柴油机－低温多级自燃 1 t1阶段－混合阶段
在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成 可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始 氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明 显的变化。混合阶段，为着火做准备。 2 t2阶段－第一级反应
燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速 度很快时，火焰就会出现。经过t1时间后，反
应加剧，出现冷火焰，缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓，? = 0.4～0.5。 3 t3阶段－第二级反应
温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心，出现蓝火焰。混合气稀得多，?略小于1。
4 t1?t2?t3时间后－第三级反应
活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆炸，出现热火焰。混合气更稀，? ? 1。
t1?t2?t3－着火延迟期
（二） 汽油机－高温单级点燃
1 压缩的是燃料与空气的混合气体, 在此过程中, 已经进行了一些化学反应。
2 火花点火, 局部温度高达20000℃以上, 该处燃料分子直接分裂成大量的自由原子与自由基, 迅速反应出现热火焰, 瞬间扩大到整个燃烧室内。所以, 汽油机着火过程： 压缩混合气 ? 点火 （经短暂着火延迟期） ? 热火焰
三 燃烧方式
（一） 同时爆炸燃烧 取某一部分为系统, 着火前后整个系统各个部分的相完全均匀一致。即相只随 t（时间）座标变化, 而不随 x （位移）座标变化, 为单相系, 均匀系。
柴油机上, 由于混合气分配不是十分均匀, 总有某一部分混合气最先着火（一般在喷油嘴附近）, 取这一部分为系统, 则系统内实现的就是同时爆炸燃烧。
汽油机上, 由于火焰有传播速度（虽然很快, 但相对同时爆炸燃烧却很小）, 传播逐次进行, 故显然不是同时爆炸燃烧。但火花塞间隙处的少量混合气在电火花作用下, 可实现同时爆炸燃烧，从而形成火焰中心。
（二） 逐渐爆炸燃烧
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汽油机－火焰传播。两相系－混合气相 （未燃区），燃烧产物相 （已燃区）。
加热从火花塞开始， 紧靠火花塞的那一部分混合气首先被加热, 使氧化或活性中心增多, 发生燃烧。燃烧又加热下一层??, 一层一层传播。燃烧主要在火焰前锋面内进行。火焰前锋面前方的未燃区中是混合气，火焰前锋面后方的已燃区中为燃烧产物和一小部分在火焰前锋面中没有燃烧掉的燃料继续燃烧。
（三） 扩散燃烧
柴油机的燃烧方式, 三相－燃料相, 空气相, 燃烧产物相。
柴油燃点比汽油低, 但在日常生活中汽油却比柴油易燃, 原因就在于汽油的挥发性好, 油与空气形成混合气较快, 物理准备过程已经就绪, 一点即燃。柴油机中燃烧的快慢却主要取决于物理准备过程进行的快慢。油滴遇热蒸发形成燃料蒸汽, 然后才能燃烧, 并非油滴与空气接触就可燃烧。为防止燃烧产物将油滴与空气隔开, 将组织空气相对于油滴的气流运动, 将燃烧产物抛在后面。
发动机的换气过程
燃烧是做功之本。
燃烧需要空气与燃料。 重量比 容积比
燃料 1 1 液态 空气 15 1000 气态
燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。
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