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【正文】 為化油器式汽油機的結構示意圖。 活塞在氣缸中上行所能達到的最高位置稱為 “上止點 ”，下行所能達到的最低位置稱為 “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)動機性能的一個重要指標。從上止點到下止點之間的直線距離稱為沖程。 汽油機一般是以四沖程循環(huán)工作，依次完成進氣、壓縮、燃燒膨脹作功、排氣這四個過程。有的汽油機是兩沖程的。136圖 4－ 1 點燃式汽油發(fā)動機結構示意圖137壓縮比： V1/V2138 汽油機一般是以四沖程循環(huán)工作，依次完成進氣、壓縮、燃燒膨脹作功、排氣這四個過程。有的汽油機是兩沖程的。139(1)進氣過程 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。這時進氣閥啟開，空氣經(jīng)濾清器通過喉管進入氣缸。由于氣流在喉管截面縮小處流速加快，導致局部壓力下降，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油滴，隨后不斷吸熱蒸發(fā)，逐漸形成均勻的可燃混合氣。可燃混合氣進入氣缸后，因受到氣缸和活塞等高溫機件及殘留廢氣的加熱，使進氣終了時的混合氣溫度達到 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，進氣閥和排氣閥均關閉。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 300～ 450℃ 。141(3)燃燒作功過程 在壓縮過程終了時，進氣閥和排氣閥仍然關閉著。當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。混合氣燃燒產(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。當活塞到達下止點、作功過程結束時，燃氣的溫度大約降至 900～ 1200℃ ，壓力降至 ～ 。142(4)排氣過程 當作功過程結束后，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，汽油機就完成了一個工作循環(huán)，緊接著又進入下一個工作循環(huán)，如此周而復始，循環(huán)進行。一般汽油機都是由四個或六個氣缸按一定順序組合而連接進行工作的。143n 用于摩托車等的小型汽油機一般是二沖程的，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，越來越多的汽油機尤其是小型轎車采用噴射進油系統(tǒng)來取代化油器進油系統(tǒng)。在此類汽油機中，汽油可在進氣口噴射，也可在進氣沖程期間直接向氣缸內(nèi)噴射。噴油過程由計算機程序控制。在噴射式汽油機中，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)的傾向小；④ 對發(fā)動機沒有腐蝕作用；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，進入氣缸后燃燒也較安全，使發(fā)動機能正常運轉。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，則汽油易在導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)性能的指標是其 餾程 和飽和 蒸氣壓 。147 按規(guī)格標準規(guī)定的設備和方法將汽油試樣進行蒸餾，可得到試樣的餾出溫度和餾出體積分數(shù)之間的關系，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，能使汽油機在低溫下易于起動，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)動機能迅速起動的最低溫度之間的關系見表 4－ 1它與開始產(chǎn)生氣阻溫度之間的關系見表 4－ 2。表 4— 1 汽油的 10% 餾出溫度與發(fā)動機能迅速起動的最低溫度的關系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)量標準中要求其 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，與汽油機起動后升溫時間的長短以及加速是否及時均有密切關系。汽油的 50%餾出溫度低，在正常溫度下便能較多地蒸發(fā)，從而能縮短汽油機的升溫時間，同時，還可使發(fā)動機加速靈敏、運轉柔和。如果 50%餾出溫度過高，當發(fā)動機需要由低速轉換為高速，供油量急劇增加時，汽油來不及完全氣化，導致燃燒不完全，嚴重時甚至會突然熄火。我國車用汽油質(zhì)量標準中要求 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)量標準中要求 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。國外將此指標稱為雷德蒸汽壓 (RVP)，它是衡量汽油在汽油機燃料供給系統(tǒng)中是否易于產(chǎn)生氣阻的指標，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，這樣，發(fā)動機易于冷起動，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)量標準中規(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)量標準中規(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，生成膠質(zhì)，使汽油的顏色變深，甚至會產(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、排氣閥門上會結焦，導致閥門關閉不嚴；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重影響發(fā)動機的正常工作。155 影響汽油安定性的最根本原因是其化學組成，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，而其中的各種不飽和烴則容易發(fā)生氧化和疊合等反應，從而生成膠質(zhì)。所以，汽油中所含有的不飽和烴是導致其性質(zhì)不安定的主要原因。 在不飽和烴中，由于化學結構的不同，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 ，也能促進膠質(zhì)的生成。 含氮化合物 的存在也會導致膠質(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)除與其本身的化學組成密切相關外，還和許多外界條件有關，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，誘導期縮短，生成膠質(zhì)的傾向增大。許多實驗表明，當儲存溫度增高 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行加成反應，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氣管道及進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)誘導期 (按照 GB／ T8018測定 ) 把一定量油樣放入標準的鋼筒中，充入氧氣至 ，然后放入 100℃ 水中。氧化初期，由于反應速度很慢，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)歷的時間稱為誘導期， 以分鐘表示。我國車用汽油的誘導期要求不小于 480min。誘導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?shù)姆椒右跃疲テ渲心承┎伙柡蜔N (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)進而生成膠質(zhì)，金屬鈍化劑是用來抑制金屬對氧化反應的催化作用，通常兩者復合使用。抗氧劑又稱防膠劑，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)動機中燃燒不正常時，會出現(xiàn)機身強烈震動的情況，并發(fā)出金屬敲擊聲，同時，發(fā)動機功率下降，排氣管冒黑煙，嚴重時導致機件的損壞。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)動機的結構和工作條件有關，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 在汽油機的壓縮過