夏榮 冉建豐 左時勝

摘 要：這里中的關(guān)鍵詞：就是汽車發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)，在如今的現(xiàn)實生活中，我們可以經(jīng)常接觸到小汽車、摩托車以及三輪車，它們的核心裝置就是發(fā)動機(jī)。它可是許多機(jī)械裝置的動力源泉，所以發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)有著關(guān)鍵性的作用。發(fā)動機(jī)燃燒這個過程包含了化學(xué)反應(yīng)和能量的轉(zhuǎn)換；在這篇的文章中講述了發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)中的理論知識，而且從多個方面辨析汽車發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)在國內(nèi)外的現(xiàn)狀以及以后的發(fā)展軌跡；且重點(diǎn)分析內(nèi)燃機(jī)中新技術(shù)的發(fā)展；其新的燃燒技術(shù)主要有調(diào)諧動力燃燒、復(fù)合燃燒、預(yù)混合稀薄燃燒、均質(zhì)壓縮燃燒等；還有就是對不同燃燒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了梳理，可以充分了解其燃燒技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動機(jī)；燃燒技術(shù)

1.引言

第一臺火花點(diǎn)式發(fā)動機(jī)是在1876年奧托發(fā)明，第一臺壓燃式發(fā)動機(jī)是迪賽爾在1892年發(fā)明的，這發(fā)動機(jī)有著許多優(yōu)勢，比如具有較高的的熱功率、比功率和可靠性，這樣就使得內(nèi)燃機(jī)成為了焦點(diǎn)，讓它在動力方面得到了廣泛的應(yīng)用。無可否認(rèn)的發(fā)動機(jī)是21世紀(jì)工程界矚目的成就。我們可以想象的到，在不遙遠(yuǎn)的未來，發(fā)動機(jī)是各種機(jī)械的動力源泉。但是也有弊端，它燃燒產(chǎn)生的廢氣是我們世界環(huán)境污染源，嚴(yán)重影響我們的生存環(huán)境。對于燃燒發(fā)動機(jī)而言，主要的研究方向就是如何更好的節(jié)能以及控制污染物的排放，簡言之就是新型發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)實現(xiàn)高效清潔燃燒。因此為了能夠達(dá)成這些期望，我們就需要在燃燒技術(shù)方面深入研究，敢于創(chuàng)新，為新技術(shù)的發(fā)展找到理論基礎(chǔ)。

2.燃燒發(fā)動機(jī)的研究范圍

燃燒發(fā)動機(jī)的原理就是以燃料為介質(zhì)通過燃燒的方式在化學(xué)能和機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換，這是現(xiàn)實中的直接應(yīng)用。這個研究是在工程熱物理學(xué)科的范疇。它的研究領(lǐng)域主要關(guān)于壓燃式發(fā)動機(jī)燃燒、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒等?？茖W(xué)家對于燃燒發(fā)動機(jī)的改進(jìn)方面主要是如果在燃燒工程中最大限度的節(jié)能，最低限度的降低污染，探究并且創(chuàng)新出新的燃燒裝置，為現(xiàn)實中的機(jī)械裝置提供完美的動力源。這一項技術(shù)涉及到許多的理論知識，但也是基礎(chǔ)學(xué)科問題，比如物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)。當(dāng)然這只是一個大的范圍，它具體體現(xiàn)在這些基礎(chǔ)學(xué)科的分支領(lǐng)域。這里特別要注意的是燃燒污染物，這就是說明還與大氣科學(xué)有關(guān)。現(xiàn)如今小汽車、摩托車這些機(jī)械裝置增加，這就會使資源消耗的加劇，也會嚴(yán)重污染環(huán)境。所以存在的許多問題都在等待社會的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展從而得到解決。

3.傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)

3.1柴油機(jī)

在這里我們主要介紹一下壓燃式發(fā)動機(jī)中的柴油機(jī)，其點(diǎn)燃過程前中后大致如下：在噴油到著火燃燒的階段中有一個著火延遲后期因此在放熱初期存在一個放熱值頂點(diǎn)，這種狀況肯定是因為在預(yù)混合期噴入的燃油量和可燃混合氣所導(dǎo)致的。當(dāng)混合氣的數(shù)量越多就會島主剛開始的放熱值最大，其燃燒的溫度也最高，產(chǎn)生的氣體也隨之增加。后面就是燃油與混合氣體燃燒。從中我們可以了解到以前的柴油機(jī)一定是需要比較強(qiáng)的噴射能力，并且也還要合適的空氣旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，這樣會使各種混合物充分混合，更好的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

3.2汽油機(jī)

現(xiàn)在我們來了解汽油機(jī)的運(yùn)行過程，它與上述的柴油機(jī)所比較，汽油機(jī)著火燃燒方式是預(yù)混合燃燒，所以它在剛開始的階段不存在所謂的放熱值頂點(diǎn)。對于這種燃燒方式它有如下的優(yōu)劣點(diǎn)：其主要優(yōu)點(diǎn)是汽油機(jī)在工作的過程中運(yùn)行平穩(wěn)，在它剛開始的階段燃油就被噴入進(jìn)氣管，這樣就形成了完美燃燒的充分必要條件，其次是排出的污染氣體對于柴油機(jī)來說大量減少，因為里面的化學(xué)反應(yīng)是均勻燃燒，溫度較低。當(dāng)然任何事物都有兩面性，由于溫度較低，從而導(dǎo)致熱效率低下，這樣就會使的資源過度消耗。

4.發(fā)動機(jī)新型燃燒技術(shù)及理論

在現(xiàn)在這一時期，發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)所要面臨的問題還是有很多，比如排放的污染的問題以及能源的消耗問題。所以應(yīng)運(yùn)而生出許多新的理論來解決這些問題。這些燃燒新技術(shù)主要是和質(zhì)充量壓縮燃燒技術(shù)、調(diào)和動力燃燒技術(shù)、混合燃燒技術(shù)、可自動控制燃燒技術(shù)、均質(zhì)充量柴油機(jī)燃燒技術(shù)等。

4.1均質(zhì)充量壓縮燃燒

這一項技術(shù)還有一個別的名稱就是內(nèi)燃機(jī)預(yù)混合氣均質(zhì)壓燃技術(shù)。它的點(diǎn)火方式比較特別，完全不同于以前柴油機(jī)的燃油噴射、混合燃燒方式，也不同于以前的汽油機(jī)火花點(diǎn)火、火花傳播方式。在這種方式的燃燒過程中，燃油能夠與空氣得到完全的混合，當(dāng)缸內(nèi)的活塞上升到一定的高度時，依靠混合氣體的自動燃燒，這樣就可以使缸內(nèi)的混合氣體燃燒起來了。這種新技術(shù)的創(chuàng)新，可以完美解決燃燒不同步的弊端，跟以前的燃燒技術(shù)完全不同，也存在很大的優(yōu)勢。我們可以想象這項技術(shù)將會被廣泛的應(yīng)用實際中去。

4.2動力燃燒

MK燃燒系統(tǒng)是日本公司所提出來的。此系統(tǒng)存在很多的優(yōu)點(diǎn)：在整個過程中都保持低溫燃燒，而且氣體和燃燒物是混合下充分燃燒的，所以它能夠降低很多的污染氣體。在這項系統(tǒng)中采取的是高效的廢氣再循環(huán)率同時降低進(jìn)入的空氣的氧氣濃度，但這樣的結(jié)果就是增加排放氣體的難度。實現(xiàn)這種燃燒技術(shù)有兩個基本要素：第一點(diǎn)是采取力度大的廢氣再循環(huán)率，第二點(diǎn)就是在火星起來前燃料全部噴射到缸內(nèi)。只要實現(xiàn)兩點(diǎn)就可以完美達(dá)成。專家在MK系統(tǒng)中做了個燃燒試驗，從中發(fā)現(xiàn)超量的空氣系數(shù)小于一時，有害氣體的排放就會受到影響，因此這樣就控制了這種系統(tǒng)的使用范圍，只能僅限小范圍。面對這些問題MK系統(tǒng)不斷升級采取的主要的技術(shù)措施就是低的壓縮比、高強(qiáng)度的噴射能力。通過這些新技術(shù)的突破，MK系統(tǒng)得到完善，既能夠?qū)崿F(xiàn)有害氣體的低限度排放，也可以實現(xiàn)高效率的燃燒，順應(yīng)環(huán)保的理念。

4.3復(fù)合燃燒

復(fù)合燃燒系統(tǒng)是天津大學(xué)蘇萬華教授提出以可控預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒兩種方式相結(jié)合的新型系統(tǒng)，這樣的燃燒系統(tǒng)利用多脈沖噴射形成的壓燃點(diǎn)火，利用混合的高效率，這樣就可以形成擴(kuò)散燃燒。這項燃燒技術(shù)有一個明顯的優(yōu)勢，在降低有害氣體排放量的前提下，大大的擴(kuò)寬發(fā)動機(jī)的負(fù)荷范圍。在這個化學(xué)反應(yīng)的過程中需要考慮三個方面的控制，實現(xiàn)適合的濃度、溫度的分層控制，燃燒的位置控制和燃燒速度控制。在這里面最重要的是混合過程控制。現(xiàn)在這個技術(shù)階段而言，提高混合過程的速度還是我們研究的方向。對于這個問題我們可以從兩個角度去思考，努力減少混合的時間或者是增加化學(xué)特征時間。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中往往有著嚴(yán)重的燃油濕壁現(xiàn)象，除此之外還有放熱過快的問題，但是在這種復(fù)合燃燒系統(tǒng)可以得到很好的解決。可是解決燃油濕壁現(xiàn)象和提高混合效率的問題還是需要努力的研究。

5.總結(jié)

通過上面的系統(tǒng)介紹，可以了解到發(fā)動機(jī)的燃燒含有相當(dāng)復(fù)雜的化學(xué)關(guān)系，有著能量形式的不同轉(zhuǎn)換?？茖W(xué)技術(shù)的領(lǐng)域永遠(yuǎn)是探無止境的，發(fā)動機(jī)的燃燒過程還有很多東西沒有被人們所熟知。排放法的嚴(yán)格執(zhí)行以及燃油耗指標(biāo)將會使內(nèi)燃機(jī)的燃燒技術(shù)得到不斷的發(fā)展，從中一些創(chuàng)新性的燃燒方式也會使發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)有著新的突破。任何國家的研究目標(biāo)都是創(chuàng)造出高效低污染的發(fā)動機(jī)。人們越來越清晰的認(rèn)知到：對燃燒過程的認(rèn)識程度就是提升發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)水、根本現(xiàn)象的解釋、；理論知識的發(fā)展有著關(guān)鍵的作用。任何新技術(shù)的突破都需要有堅實的理論基礎(chǔ)，我們要學(xué)會展望未來，隨著時間的推移，發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)一定會越來越完善，為世界的環(huán)保與節(jié)能扮演極其重要的作用。

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（作者單位：重慶三峽學(xué)院）