引用:
下面引用由vdc在 2005/07/01 01:11am 發表的內容：
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引擎的燃燒與爆震
汽車的動力來自引擎，而引擎動力的產生是利用汽缸內油氣的燃燒所產生的爆發力推動活塞而來，因此要獲得良好的引擎性能就要從提高引擎的燃燒效率著手，從汽缸內油氣燃燒的基本理論找出提高引擎燃燒效率和熱效率的方法來提高引擎性能。
但是在工程師們想進辦法來提高引擎性能的同時，卻因為爆震(Knocking)的發生而受到種種的限制，而一具最高性能的引擎就是在燃燒與爆震的交互作用和互相牽制下得出的妥協。
『燃燒與爆震』不但是研究引擎的基礎，也是判斷引擎優劣的依據，更是引擎改裝的基礎，因此燃燒與爆震可說是一切討論有關引擎性能的入門，更是談引擎改裝時的立論依據。
一、燃燒
因為引擎的燃燒循環是在汽缸這各小容器中進行，而且有溫度、壓力、熱傳導、殘留廢氣等變因，所以比起一般的燃燒來得複雜許多。目前有很多有關引擎的理論都是由實驗得來的，就因為是由實驗得來的所以有很多因素都有不同的解釋，甚至可能尚未被發現，先介紹兩個名詞：空燃比A/F
(Air-Fuel Ratio)和空氣過剩率λ(Excess Air Ratio)。
空燃比A/F是進行引擎燃燒反應時所需的空氣重量和燃料重量的比例，空然比小表示油氣比較濃，反之則比較稀。如果根據汽油燃燒的化學反應方程式，我們可以算出汽油完全燃燒的理論空燃比為15.1:1，但是在實際的燃燒情況中，如果要達到完全燃燒，所需的空氣量往往比理論上所需的更多而實際上所需的空氣和理論上所需的空氣量的比值就稱為空氣過剩率λ，λ越大表示所供給引擎的空氣量越大。A/F和λ在談到有關引擎的工作原理和廢氣汙染控制上都會再出現，所以比必須先在此提出。引擎每完成一次進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程的循環，曲軸轉了2圈也就是720°，在引擎轉速為 3000rpm時，曲軸轉速為每分鐘3000轉，也就是說引擎每分鐘要進行1500次的循環，完成每一次油氣燃燒的時間遠小於0.01秒。要去討論這0.01秒內快速進行的燃燒過程有相當的困難，因此我們必須想像成用很慢很慢的慢動作來看引擎的燃燒過程。若用這樣的方式來看引擎的燃燒過程，我們可以將它概分為點火、燃燒、淬熄三個步驟：
一、點火
當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內，經由活塞壓縮後，點火系統的高壓線圈便會傳送一電流至火星塞，利用火星塞兩極之間的高電壓引燃油氣，（亦可說是高電壓使汽油分子產生游離作用，進而和氧離子結合，造成氧化作用）。為了引燃油氣，必須對油氣提供一相當的能量，這個能量我們稱為『最小點火能』（Minimum Ignition Energy）。最小點火能越小，點火越容易。這一油氣引燃的過程相對於接下來的油氣燃燒速度來說，速度是比較緩慢的，而這一緩慢的氧化過程稱為『點火』。『點火』所耗去的時間約佔整個燃燒行程的10 %，而這段時間所耗去的油氣也少得為不足道。
二、燃燒
點火階段可視為油氣燃燒前能量的累積，當點火完成後，火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播，其傳播的方式是以火星塞為中心，一層一層依序向外燃燒，就如同將石頭丟入水中，在水面形成漣漪一般。在火焰向外傳播時，在已燃燒和未燃燒的油氣之間，有一進行燃燒氧化反應的反應帶，我們稱為『火焰波前』。火燄波前的範圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率。油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響，燃燒的速度越快，引擎的性能越好，爆震發生的趨勢也越低。
三、淬熄
對引擎的燃燒來說，汽缸壁是燃燒波所能到達最遠的邊界，汽缸壁由於有冷卻系統的作用，溫度大都維持在 200℃左右，這相對於 700℃以上的火燄溫度來說是很低的溫度，所以當燃燒波傳到汽缸壁時，火焰的溫度便立刻下降，使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減緩甚至中斷，而這趨緩的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO。這一氧化反應較緩和的區域我們稱為『淬熄層』，淬熄層越小，表示汽缸的熱傳損失量越少，引擎的熱效率較高、出力較大。
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