【正文】 為化油器式汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 活塞在氣缸中上行所能達(dá)到的最高位置稱為 “上止點 ”，下行所能達(dá)到的最低位置稱為 “下止點 ”。圖 4－ 2所示為這兩種情況，其中為氣缸總體積，為燃燒室體積，兩者之比稱為壓縮比。 壓縮比是表征發(fā)動機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。從上止點到下止點之間的直線距離稱為沖程。 汽油機(jī)一般是以四沖程循環(huán)工作，依次完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹作功、排氣這四個過程。有的汽油機(jī)是兩沖程的。136圖 4－ 1 點燃式汽油發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖137壓縮比： V1/V2138 汽油機(jī)一般是以四沖程循環(huán)工作，依次完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹作功、排氣這四個過程。有的汽油機(jī)是兩沖程的。139(1)進(jìn)氣過程 在這一沖程中，活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的容積增大，氣缸內(nèi)的壓力降低。這時進(jìn)氣閥啟開，空氣經(jīng)濾清器通過喉管進(jìn)入氣缸。由于氣流在喉管截面縮小處流速加快，導(dǎo)致局部壓力下降，形成一定的真空度。這樣便使浮子室中的浮油通過噴管噴出，在高速氣流中分散成細(xì)油滴，隨后不斷吸熱蒸發(fā)，逐漸形成均勻的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚膺M(jìn)入氣缸后，因受到氣缸和活塞等高溫機(jī)件及殘留廢氣的加熱，使進(jìn)氣終了時的混合氣溫度達(dá)到 85～ 130℃ 。140(2)壓縮過程 在壓縮沖程中，活塞由下止點向上止點運動，此時，進(jìn)氣閥和排氣閥均關(guān)閉。氣缸中的可燃混合氣被逐漸壓縮，其壓力和溫度都隨之逐漸升高。當(dāng)活塞運動到上止點、壓縮過程終了時，被壓縮混合氣的壓力和溫度取決于其壓縮比，其壓力范圍為 ～ ，溫度可達(dá) 300～ 450℃ 。141(3)燃燒作功過程 在壓縮過程終了時，進(jìn)氣閥和排氣閥仍然關(guān)閉著。當(dāng)活塞運動到接近上止點時，火花塞即發(fā)出電火花而點燃混合氣，火焰以 20～ 30m/s的速度迅速向四周傳播燃料?；旌蠚馊紵a(chǎn)生大量的熱能，使氣缸內(nèi)氣體的溫度和壓力驟增。其最高燃燒溫度達(dá)2023～ 2500℃ ，最高壓力為 ～ 。由于高溫高壓氣體的膨脹，將活塞向下止點推動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)而對外作功。隨著活塞的向下移動，活塞上方容積增大，氣體的溫度、壓力也隨之降低。當(dāng)活塞到達(dá)下止點、作功過程結(jié)束時，燃?xì)獾臏囟却蠹s降至 900～ 1200℃ ，壓力降至 ～ 。142(4)排氣過程 當(dāng)作功過程結(jié)束后，排氣閥開啟，活塞由下止點向上運動，燃燒后的廢氣被排出氣缸，廢氣的溫度約為 700～ 800℃ 。 經(jīng)歷上述四個過程后，汽油機(jī)就完成了一個工作循環(huán)，緊接著又進(jìn)入下一個工作循環(huán)，如此周而復(fù)始，循環(huán)進(jìn)行。一般汽油機(jī)都是由四個或六個氣缸按一定順序組合而連接進(jìn)行工作的。143n 用于摩托車等的小型汽油機(jī)一般是二沖程的，其工作循環(huán)是由壓縮（及換氣）與膨脹（及換氣）兩個沖程來完成的。n 近年來，越來越多的汽油機(jī)尤其是小型轎車采用噴射進(jìn)油系統(tǒng)來取代化油器進(jìn)油系統(tǒng)。在此類汽油機(jī)中，汽油可在進(jìn)氣口噴射，也可在進(jìn)氣沖程期間直接向氣缸內(nèi)噴射。噴油過程由計算機(jī)程序控制。在噴射式汽油機(jī)中，燃料可更均勻地分配給各個氣缸；同時，由于不需要喉管而減少了進(jìn)氣的阻力等，可提高氣缸內(nèi)的平均有效壓力和熱效率；此外，還可以減弱或避免爆震燃燒。144 汽油是可用作點燃式發(fā)動機(jī)燃料的石油輕質(zhì)餾分。對汽油的使用要求主要有：① 在所有的工況下，具有足夠的揮發(fā)性以形成可燃混合氣；② 燃燒平穩(wěn)，不產(chǎn)生爆震燃燒現(xiàn)象；③ 儲存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向?。虎?對發(fā)動機(jī)沒有腐蝕作用；⑤ 排出的污染物少。145主要性能要求n 抗爆性：辛烷值n 蒸發(fā)性：餾程n 安定性n 腐蝕性n 低溫性n 有害物質(zhì)含量控制n 含氧化合物146二、汽油的蒸發(fā)性 汽油在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)，必須要迅速汽化并與空氣形成均勻的可燃混合氣，這主要是由汽油的本身蒸發(fā)性所決定。當(dāng)汽油具有良好的蒸發(fā)性時，它就較容易與空氣形成均勻的可燃混合氣，進(jìn)入氣缸后燃燒也較安全，使發(fā)動機(jī)能正常運轉(zhuǎn)。如果汽油的蒸發(fā)性太差，它就不能在氣缸中完全氣化，使汽油機(jī)功率降低，還會造成起動和加速（尤其是冬季）的困難。反之，如果汽油的蒸發(fā)性太強(qiáng)，則汽油易在導(dǎo)油管中因氣化而形成氣阻，最終造成供油不足，在夏季尤其容易發(fā)生。 反映汽油蒸發(fā)性能的指標(biāo)是其 餾程 和飽和 蒸氣壓 。147 按規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備和方法將汽油試樣進(jìn)行蒸餾，可得到試樣的餾出溫度和餾出體積分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系，也就是餾程。餾程能大體表示該汽油的沸點范圍和蒸發(fā)性能。其 10%、 50%、90%各餾出溫度和干點的意義如下：148(1)10%餾出溫度 它表示汽油中所含低沸點餾分的多少，對汽油機(jī)起動的難易有決定性影響，同時，也與產(chǎn)生氣阻的傾向有密切關(guān)系。 10%餾出溫度越低，表明汽油中所含低沸點餾分越多、蒸發(fā)性越強(qiáng)，能使汽油機(jī)在低溫下易于起動，但是，該餾出溫度若過低，則易于產(chǎn)生氣阻。149n 汽油 10%餾出溫度與發(fā)動機(jī)能迅速起動的最低溫度之間的關(guān)系見表 4－ 1它與開始產(chǎn)生氣阻溫度之間的關(guān)系見表 4－ 2。表 4— 1 汽油的 10% 餾出溫度與發(fā)動機(jī)能迅速起動的最低溫度的關(guān)系10%餾出溫度， ℃54 60 66 71 77 82最低起動溫度， ℃21 17 13 9 6 2150n 表 4－ 2 汽油的 10%餾出溫度與開始產(chǎn)生氣阻溫度的關(guān)系n 10%餾出溫度， ℃ 40 50 60 70 80n 開始產(chǎn)生氣阻溫度， ℃ 13 +7 +27 +47 +67n 我國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求其 10%餾出溫度不高于 70℃ 。151(2)50%餾出溫度 它表示汽油的平均蒸發(fā)性能，與汽油機(jī)起動后升溫時間的長短以及加速是否及時均有密切關(guān)系。汽油的 50%餾出溫度低，在正常溫度下便能較多地蒸發(fā)，從而能縮短汽油機(jī)的升溫時間，同時，還可使發(fā)動機(jī)加速靈敏、運轉(zhuǎn)柔和。如果 50%餾出溫度過高，當(dāng)發(fā)動機(jī)需要由低速轉(zhuǎn)換為高速，供油量急劇增加時，汽油來不及完全氣化，導(dǎo)致燃燒不完全，嚴(yán)重時甚至?xí)蝗幌ɑ稹Ｎ覈囉闷唾|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求 50%餾出溫度不高于 120℃ 。152(3)90%餾出溫度和終餾點 (或干點 ) 這兩個溫度是表示汽油中重餾分含量的多少。如該溫度過高，說明汽油中含有重質(zhì)餾分過多，不易保證汽油在使用條件下完全蒸發(fā)和完全燃燒。這將導(dǎo)致氣缸積炭增多，耗油率上升；同時蒸發(fā)不完全的汽油重質(zhì)部分還會沿氣缸壁流入曲軸箱，使?jié)櫥拖♂尪哟竽p。 我國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求 90%餾出溫度不高于 190℃ ，終餾點不高于 205℃ 。153 汽油的飽和蒸汽壓是用規(guī)定的儀器，在燃料蒸汽與液體的體積比為 4： 1以及在 38℃ 的條件下測定的。國外將此指標(biāo)稱為雷德蒸汽壓 (RVP)，它是衡量汽油在汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)中是否易于產(chǎn)生氣阻的指標(biāo)，同時還可相對地衡量汽油在儲存運輸中的損耗傾向。汽油的飽和蒸汽壓越大，蒸發(fā)性也就越強(qiáng)，這樣，發(fā)動機(jī)易于冷起動，但產(chǎn)生氣阻的傾向增大，蒸發(fā)損耗也越大。我國車用無鉛汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定從 9月 1日至 2月 29日使用的汽油飽和蒸汽壓不高于88kPa；從 3月 1日至 8月 30日使用的汽油，飽和蒸汽壓不高于 74kPa。 對航空汽油來說，由于高空氣壓低，燃料中輕質(zhì)餾分更易蒸發(fā)，因此要求其飽和蒸汽壓比車用汽油的要低得多。我國航空汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定其飽和蒸汽壓為 27～ 48kPa。 154三、汽油的安定性 汽油在常溫和液相條件下抵抗氧化的能力稱為汽油的氧化安定性，簡稱安定性。安定性不好的汽油，在儲存和輸送過程中容易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成膠質(zhì)，使汽油的顏色變深，甚至?xí)a(chǎn)生沉淀。例如，在油箱、濾網(wǎng)、汽化器中形成粘稠的膠狀物，嚴(yán)重時會影響供油；沉積在火花塞上的膠質(zhì)在高溫下會形成積炭而引起短路；沉積在進(jìn)、排氣閥門上會結(jié)焦，導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴(yán)；沉積在氣缸蓋和活塞上將形成積炭，造成氣缸散熱不良、溫度升高，以致增大爆震燃燒的傾向。由此可見，汽油的安定性不好會嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的正常工作。155 影響汽油安定性的最根本原因是其化學(xué)組成，汽油中的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴在常溫下均不易發(fā)生氧化反應(yīng)，而其中的各種不飽和烴則容易發(fā)生氧化和疊合等反應(yīng)，從而生成膠質(zhì)。所以，汽油中所含有的不飽和烴是導(dǎo)致其性質(zhì)不安定的主要原因。 在不飽和烴中，由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，氧化的難易也有差異。其產(chǎn)生膠質(zhì)的傾向依下列次序遞增： 鏈烯烴 環(huán)烯烴 二烯烴。 在鏈烯烴中，直鏈的 α— 烯烴比雙鍵位于中心附近的異構(gòu)烯烴更不穩(wěn)定。在二烯烴中，尤以共軛二烯烴、環(huán)二烯烴 (如環(huán)戊二烯 )最不安定，燃料中如含有此類二烯烴，除它們本身很容易生成膠質(zhì)外，還會促使其它烴類氧化。此外，帶有不飽和側(cè)鏈的芳香烴也較易氧化。156n 除不飽和烴外，汽油中的含硫化合物，特別是 硫酚和硫醇 ，也能促進(jìn)膠質(zhì)的生成。 含氮化合物 的存在也會導(dǎo)致膠質(zhì)的生成，使汽油在與空氣接觸中顏色變紅變深，甚至產(chǎn)生膠狀沉淀物。n 直餾汽油餾分不含不飽和烴，所以它的安定性很好；而二次加工生成的汽油餾分 (如裂化汽油等 )由于含有大量不飽和烴以及其他非烴化合物，其安定性就較差。157 汽油的變質(zhì)除與其本身的化學(xué)組成密切相關(guān)外，還和許多外界條件有關(guān)，例如溫度、金屬表面的作用、與空氣接觸面積的大小等。(1)溫度 溫度對汽油的氧化變質(zhì)有顯著的影響。在較高的溫度下，汽油的氧化速度加快，誘導(dǎo)期縮短，生成膠質(zhì)的傾向增大。許多實驗表明，當(dāng)儲存溫度增高 10℃ ，汽油中膠質(zhì)生成的速度約加快 ～ 。158(2)金屬表面的作用 汽油在儲存、運輸和使用過程中不可避免地要和不同的金屬表面接觸。實驗證明，汽油在金屬表面的作用下，不僅顏色易變深，而且膠質(zhì)的增長也加快。在各種金屬中，銅的影響最大，它可使該汽油試樣的誘導(dǎo)期降低 75%，其他的金屬如鐵、鋅、鋁和錫等也都能使汽油的安定性降低。 159(3)與空氣的接觸面積 汽油的氧化變質(zhì)開始于其與空氣接觸的表面。燃料與空氣的接觸面積越大，氧化的傾向自然也越大。 鑒于溫度、光照以及與空氣的接觸狀況均對汽油的安定性有明顯的影響，因此在儲存汽油時應(yīng)采取避光、降溫及降低與空氣的接觸面積等措施。160(1)碘值 (按照 SY2114測定 ) 利用碘與不飽和烴分子中的雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)，以測定汽油中不飽和烴的含量。它是以 100g樣品中消耗的碘的質(zhì)量 (g)來表示。碘值越大說明其中不飽和烴含量越多，汽油的安定性也就越差。我國的航空汽油要求碘值不大于 12g(I)/100g。(2)實際膠質(zhì) (按照 GB／ T 8019測定 ) 這是指在 150℃ 溫度下，用熱空氣吹過汽油表面使它蒸發(fā)至干，所留下的棕色或黃色的殘余物。實際膠質(zhì)是以 100mL試油中所得殘余物的質(zhì)量 (mg)來表示的。它一般是用來說明汽油在進(jìn)氣管道及進(jìn)氣閥上可能生成沉積物的傾向。我國車用汽油的實際膠質(zhì)要求不大于 5mg／ 100mL。 161(3)誘導(dǎo)期 (按照 GB／ T8018測定 ) 把一定量油樣放入標(biāo)準(zhǔn)的鋼筒中，充入氧氣至 ，然后放入 100℃ 水中。氧化初期，由于反應(yīng)速度很慢，耗氧較少，氧壓基本不變。經(jīng)過一定時間后，氧化反應(yīng)加速，耗氧量顯著增大，氧壓也就明顯下降。 從油樣放入 100℃的水中開始到氧壓明顯下降所經(jīng)歷的時間稱為誘導(dǎo)期， 以分鐘表示。我國車用汽油的誘導(dǎo)期要求不小于 480min。誘導(dǎo)期較長的汽油在儲存中膠質(zhì)增長速度較慢，比較適宜于長期儲存。162① 采取適當(dāng)?shù)姆椒右跃?，除去其中某些不飽和烴 (主要是二烯烴 )和非烴化合物；② 加人適量的抗氧劑和金屬鈍化劑。 抗氧劑的作用是抑制燃料氧化變質(zhì)進(jìn)而生成膠質(zhì)，金屬鈍化劑是用來抑制金屬對氧化反應(yīng)的催化作用，通常兩者復(fù)合使用?？寡鮿┯址Q防膠劑，在燃料中常用的是受阻酚型的添加劑，主要是 2， 6— 二叔丁基對甲酚 (T 501)。我國目前使用最多的金屬鈍化劑是 N， N— 二亞水楊丙二胺 (T1201)，這種金屬鈍化劑能與銅反應(yīng)生成穩(wěn)定的螯合物，從而抑制銅對生成膠質(zhì)的催化作用。163四、汽油的抗爆性 汽油在發(fā)動機(jī)中燃燒不正常時，會出現(xiàn)機(jī)身強(qiáng)烈震動的情況，并發(fā)出金屬敲擊聲，同時，發(fā)動機(jī)功率下降，排氣管冒黑煙，嚴(yán)重時導(dǎo)致機(jī)件的損壞。這種現(xiàn)象便是爆震燃燒，也叫 敲缸 。究其發(fā)生的原因有兩個方面，一則是與發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作條件有關(guān)，二則取決于所用燃料的質(zhì)量。 衡量燃料是否易于發(fā)生爆震的性質(zhì)稱為抗爆性 。164 在汽油機(jī)的壓縮過