摘要：本文为大家讲述一些内燃机的燃料的知识：内燃机的燃烧方式；汽油机工作过程和对燃料性能的要求汽油机工作过程和对燃料性能的要求。

　　l.内燃机的燃烧方式
　　
　　内燃机所用的液体燃料中，主要是柴油和汽油，也有些是采用煤油作燃料。这些燃料都是从石油中炼制出来的。通常，汽化器式内燃机(汽油机)，如汽车、小型拖拉机、农业机械和快速舰艇等，采用汽油作燃料;载重汽车和拖拉机等各种高速、中速压燃式内燃机，多半采用轻柴油作燃料;大型固定式柴油机和船用柴油机多半采用重柴油作燃料。由于这些燃料性质的不同，使得内燃机的结构、燃烧方式等有很大差别。
　　
　　对于气体燃料或蒸发性较好的汽油，它们同空气混合都非常均匀，所得混合燃料气一旦点火，就能很快地燃烧起来。使用这类燃料的内燃机，要求燃料和空气先在气缸外部混合，然后送入气缸。气缸头部装有点火用的火花塞，在通过电流时能够产生火花，使可燃混合气点着燃烧，因此这类内燃机有外部混合式或点燃式之称。
　　
　　根据这种燃烧方式，要求燃料汽油具有良好的蒸发性，保证在各种条件下发动机容易起动、加速和运转正常。汽油的蒸发性越好，就越易汽化，在冷车或低温下也能使发动机顺利起动和正常工作。反之，若蒸发性不好，不仅起动困难，而且在混合气中有一些悬浮的油滴迸人燃烧室，使发动机工作不稳定，燃烧不完全，增大燃料消耗。此外，这些没有完全燃烧的油滴，还会因活塞环密封不严而附着在气缸壁上，破坏润滑油膜，甚至流入曲轴箱稀释机油，增加磨损。
　　
　　但汽油的蒸发性也不宜太好，否则会使汽油在保管时损耗加大。而且在夏季使用时，汽油没进入汽化器以前就蒸发成为气体，使汽油泵、输油管等弯曲处或油管较热的部位形成气泡，从而堵住油管，妨碍汽油流通，使供油不畅甚至申断，造成发动机熄火停车，这种现象称为"气阻"。因此，汽油的蒸发性要适宜，不能太好也不能太差。在汽油规格中有标志汽油蒸发性的指标，即馏程范围和蒸气压。
　　
　　至于柴油燃料，其蒸发性很差，粘度较汽油大得多，不能和空气均匀混合，必须用强制的办法便其混合。一般，是使柴油成雾状地喷到气缸里去，并且要求在重新凝聚起来以前，就很快燃烧。因此，在喷油之前要先把气缸里的空气压缩到很高压力，一般为3.0~4.0MPa。这时空气温度已升高到500℃以上，大大超过了柴油的自燃温度(在3.0MPa的压力下柴油的自燃温度约为205℃)。柴油喷入气缸和高温空气相遇，就立刻自燃起来。采用这种工作方式就不需要在气缸外面制备混合气体，也不需要点火装置，但要在气缸头部安装喷油嘴，用高压油泵强迫柴油通过喷油嘴中非常微小的孔，呈雾状并以相当大的喷射速度(大约为150~400m/s)喷入气缸。因此，喷油时虽然气缸内的空气压力只有3.0lMPa左右，高压油泵却常常需要将柴油压到8.0~15.0MPa。根据这些特点，这类内燃机称为压燃式(或混合式)内燃机。
　　
　　上述两种不同的燃烧方式，究竟采取哪一种，不仅取决于燃料的蒸发性，并且取决于燃料自燃温度的高低。
　　
　　此外，不同燃烧方式的选用也取决于燃料的粘度。汽油粘度小，流动性好，但容易漏泄。若将汽油置于高压油泵中加压，就会从油泵活塞周围的缝隙里漏出去，给喷油工作带来很大困难，影响喷油数量和时间。而且汽油没有润滑作用，高压油泵活塞的润滑也是个大问题。而柴油的粘度较大，油泵的泄漏很少，而且有点儿微量的泄漏还能起到很好的润滑作用。
　　
　　由此可见，点燃式和压燃式两种工作方式有着很大的不同，这是所用燃料的性质不同而引起的。相反，工作方式的不同又对燃料的性质提出不同的要求。很显然，柴油机和汽油机两者使用的燃料是不能随意互换的。
　　
　　2.汽油机工作过程和对燃料性能的要求
　　
　　汽油机的工作过程，一般包括吸气、压缩、做功和排气四个阶段(即四冲程)。也可以是二冲程的工作过程，即把四冲程循环中吸气和排气两个单独的冲程去掉，而把它们合并到压缩和膨胀两个冲程里去。
　　
　　汽油机的热效率高低，取决于压缩程度的高低，用压缩比来表示。它是当活塞在下止点时，气缸的总容积和活塞在上止点时，燃烧室容积的比值，即
　　
　　压缩比=气缸总容积/燃烧室容积
　　
　　例如，解放CA10B汽车的气缸总容积是1.l1L，燃烧室容积是0.185L，它的压缩比是1.l1L/0.185L=6.0。
　　
　　汽油在燃烧室内燃烧后，所产生的最高膨胀压力，一般比最大的压缩压力大3~4倍。压缩比高，发动机的有效功率越高，汽油消耗量也降低。但发动机容易发生爆震，损坏零部件。所以，压缩比不能过度增加。
　　
　　不同燃料的抗爆震能力不一样。即使都是汽油，由于原油和加工方法及组合成分不同，调合出不同牌号的汽油，其抗爆震能力不相同。一般将辛烷值作为表示汽油抗爆性能的指标，它是车用汽油重要的质量指标之一。车用汽油的牌号就是根据其辛烷值来区分，例如，70号汽油，表示其辛烷值不低于70;85号汽油，则表示其辛烷值不低于85。
　　
　　因为内燃机的压缩比都是固定不变的，所以要便燃料工作时不发生爆震，就必须根据压缩比来选用合适的燃料。压缩比高的，应选用牌号(即辛烷值)较高的汽油;压缩比低的，应选用牌号较低的汽油。如果选用不当，压缩比高的发动机使用低辛烷值的汽油，则易引起爆震，使功率下降、耗油量增加，而且导致部件损坏;反之，压缩比低的发动机如使用辛烷值高的汽油，会造成浪费。目前汽油的牌号有70号、85号(GB489-1986)和90号、93号、97号(GB484-1988)五种。
　　
　　为了提高热效率，汽油辛烷值的提高就显得非常重要。目前，提高汽油辛烷值的主要途径有两种，一种途径是采用新的炼制工艺，使之能生产出含有高辛烷值烃类成分的汽油。另一种途径是往辛烷值较低的汽油中加入抗爆剂和高辛烷值成分，以提高其辛烷值。目前，最有效的抗爆剂是四乙基铅，简称四乙铅，分子式是Pb(C2H5)4。但四乙铅毒性极强，污染大气，已逐步禁用。
　　
　　目前，使用工业异辛烷、异丙苯、异戊烷以及甲基叔丁基醚(MTBE)等来提高辛烷值。
　　
　　另外，汽油的安定性必须符合要求。以免发生爆震、过热和加大磨损等。
　　
　　3.汽油机工作过程和对燃料性能的要求
　　
　　柴油机与汽油机相比，其基本部件，如气缸、活塞等，有很多共同之处。因此乍看起来，汽油机和柴油机的外形确实很相似。但是只要稍加注意，就会发现它们两者之间还是有着根本的差别。柴油机不需要点火，没有点火装置，可是柴油机的气缸上多了一个喷油装置。从燃料的燃烧过程来看，点火能使整个气缸里的混合气体在极短的时间里燃烧起来，因此压力增长极快，而自燃则受喷油速度的限制，基本上是边喷边燃烧，压力增长较缓慢。
　　
　　柴油机压缩过程所压缩的是纯净的空气，压缩的程度必须保证获得足以引起柴油自燃的温度。为了达到这一目的，柴油机都具有较大的压缩比，一般压力为3.0~4.0MPa。
　　
　　同样，柴油机的工作状况与燃料(柴油)的性质也有着密切的关系，最主要的是燃料的燃烧性能。
　　
　　当压缩冲程快要结束之前，把柴油喷迸气缸，刚刚喷入的柴油还不能立即燃烧，需要和空气先接触一段时间。在这段时间里燃料逐渐被氧化，到一定程度才开始着火。燃烧的这一着火准备阶段，通常叫做滞燃期或称延迟着火时间。这一时间越长，在着火之前喷入气缸暂时积存在气缸内空气中的燃料量就越多，一旦发生着火，压力增长就越猛，以致产生很大的震音，即爆震，也叫敲缸，同样会造成柴油机活塞、连杆和轴承等零件上突然增加的负担过重，甚至造成损坏。柴油机的压缩程度本来就很高;到压缩结束时，这些零件上己经承受着很大的压力，如果再有急剧的压力上升，对机件的寿命是十分有害的。因此，作为柴油机的燃料，应该要求滞燃期短些。
　　
　　柴油机的爆震与汽油机的爆震在本质上很不相同。汽油机是由于点火燃着的火焰前沿还没传播到的那部分混合气生成过氧化物，自行燃烧而引起的，一般发生在燃烧的末期;而柴油机的爆震却是由于柴油不能及时自燃和滞燃期过长而引起的，一般发生在燃烧的初期。因此，影响汽油机和柴油机产生爆震的各种因素也完全不同。
　　
　　通常柴油的燃烧性能用十六烷值来表示。十六烷(C16H34)的燃烧性能良好，自燃点低，滞燃期短;而α-甲基奈(C10H7CH3)的燃烧性能很差。如果相对地把这两种物质的燃烧性能分别定为100和0，那么任何一种柴油的燃烧性能都可以用相当于这两种物质的混合物中两者的百分比来表示。例如，某种柴油的燃烧性能恰好与45%的十六烷和55%的α-甲基奈的混合物相同，这种柴油的十六烷值就是45。目前，我国轻柴油的十六烷值一般在50以上。显然，在一定的压缩比下，柴油的十六烷值愈高，柴油机愈能稳定工作，不发生敲缸。但是，柴油的十六烷值也并不是越高越好，当超过一定数值后，非但没有必要，反而会加大耗油量。同时，十六烷值高的柴油，一般凝点也较高，馏程也较重。通常，柴油的十六烷值在40~60之间即可。
　　
　　除了燃烧性能，即十六烷值之外，另一个值得注意的性能就是柴油的凝点。轻柴油的牌号就是按凝点来区分的。目前，轻柴油的牌号有10号、0号、-10号、-20号及-35号、-50号六种，其凝点分别在l0℃、0℃、-l0℃、-20℃及-35℃、-50℃以下。
　　
　　使用柴油时，应根据不同地区和季节，选用不同牌号的柴油。气温低的地区，选用凝点较低的柴油;气温较高的地区，则可选用凝点较高的柴油。一般选用柴油的凝点时应比使用的最低气温低4-6℃，以保证在最低气温下不致凝固，以免影响使用。
　　
　　不同牌号的柴油，根据需要可以掺兑使用，并按照气温高低酌情适当调配，以充分利用燃料，解决急需。
　　
　　为了保证柴油在发动机中能正常燃烧使用，除了上述与燃烧性能有关的一些性能以外，通常还要求柴油具有好的低温流动性，合适的粘度，较好的蒸发性和安定性。同时，对机械零件不能有腐蚀，其具体性能指标可参看有关柴油的规格。
　　责任编辑：Honey