改变正时的原因
本帖最后由 能量海 于 2017-8-11 16:21 编辑
第十章：汽车系统
改变正时的原因
大多数内燃机所用的燃料是汽油或柴油。如果你对化学没兴趣，那么你可能不了解这些燃料的结构。这些燃料被称为“烃”，因为它们由碳和氢组成。碳有四键，因此碳原子可以链接到四个其它原子以形成分子。汽油是一种长链分子，链中有着七到九个碳原子。
柴油机具有相同的结构，而在一条链中有11到18个碳原子。在汽油发动机中，汽油的精细喷雾在进给冲程期间输送到每个气缸。理想地，燃料应以蒸汽的形式，但是这是不受油料公司欢迎的，因为那样做的话，可以使车辆的性能在每加仑100至300英里的范围内，而那会削减石油销售的利润。
气缸中的汽油在压缩冲程时被压缩，而大大地减少其体积和提高其温度。空气/燃料混合物于是用一个强大的的火花击发，而这一来提供了足够的能量来启动燃料和空气之间的化学反应。由于烃链是如此大的分子，在单个原子与空气中的氧结合之前它需要花一点时间来让那个链断裂。主发动机功率是由氢原子与氧结合而产生的，由于那个反应产生了大量的热。碳原子并不特别有益，会在发动机内部形成碳沉积，更别提某些一氧化碳（CO）和某些二氧化碳（CO2）了。
这里的关键因素是火花和燃烧燃料之间的轻微延迟。当活塞即将开始其在动力冲程中的向下运动时，燃烧需要在上死点后几度发生。因烃链打断造成延迟，火花出现在上死点前几度：
如果你是用羟基气取代汽油蒸气，那么就会有一个大问题。这是因为羟基气的分子尺寸非常小，不需要任何形式的打断，而且它以爆炸力瞬间燃烧。其结果将是爆炸的发生为时过早，而其反向于上升活塞的运动如下所示：
加到活塞连杆上的力会如此之高，很容易断裂，并造成额外的引擎损害。
在我们的发电机的情况下，我们将不会给它输入空气和羟基气体的混合物，而是空气、羟基气体和冷水雾的混合物。这延迟的羟基气体燃烧的量很少，但它使火花发生在上死点之后仍然是重要的，所以发电机的点火装置需要延迟11度。
发动机设计的不同往往不是一眼就能看出来的。在这里阀门的正时是一大因素。在最小的和最便宜的发动机中，发动机设计是通过不具有火花定时,拆掉凸轮轴来简化的。相反，生产成本通过把火花正时从输出轴移除而得到裁剪。这在发动机每转一圈时产生了一个火花。但是，如果它是一个四冲程发动机，火花应只发生在动力冲程上，这是输出轴的每第二次旋转。如果燃料是汽油，那么这无关紧要，因为当只燃烧在缸里存在的气体时，额外的火花会在靠近排气冲程结束时发生。
当他们想到羟基气体在发动机内燃烧并产生水时，有些人会担心。他们认为氢会使东西变脆和生锈。然而，由于烃类燃料的性质已经被应用，发动机运行不管怎样主要靠氢，而它总是产生水。水是以极热的水气或蒸汽的形式，而在发动机停止时，发动机加热它、烘干它。由于使用了羟基气体增压器的结果，则不会发生氢脆变。
总之，如果我们延迟火花直到上死点后——因为我们必须要，那么情况会完全不同，因为废火花也会被相同的量延迟。 对于大多数引擎，在此时此刻，排气阀会关闭，而进气阀打开。我们的极易燃的气体混合物将被输送进入引擎在其进给冲程上。这意味着我们的气体供给系统通过打开进气阀开放地连接到气缸，因此，废火花会点燃我们的气体供给系统（只要起泡器抑制回火）。情形显示如下：
我们绝对不希望发生这样的事情，因此我们抑制多余的“废”火花是非常重要的。所以，这就要我们对发动机做两个调节：延时和消除废火花。有各种各样的方法可以做到，因为每一种引擎设计的不同，很难覆盖所有的可能性。然而，有一种技术，它可用于许多发动机,，而它可以同时处理这两个问题。
大多数这种类型的发动机是四冲程引擎，有进气和排气阀，大概像这样：
进气阀（本图示中右侧）被凸轮轴下推，压缩弹簧并打开进气口。一个引擎设计的确切配置将与下一个不同。 即阀门本身的运动是固定的，而那个运动只发生在每第二次旋转的时候。有各种方式利用那些运动来消除废火花和延缓正时。如果开关安装成当进气阀打开时它就打开，而进气阀关闭时它关闭，那么开关关闭表示当活塞开始在其压缩冲程中上行时，而一个简单的电子电路于是可以在产生火花的线圈导火之前给出一个可调的延时。这，当然，涉及到断开原来的电子电路的连接而令其无废火花产生。流过开关触点的电流可以配置得如此之低，以使得电路再次被切断时触点上将不会有火花。开关定位可能会像这样：
另一种方法是将强永磁附加到摇臂——用环氧树脂，然后定位一个固态“霍尔效应”传感器，以使它可以在火花生成之前触发延迟。
如果发动机没有废火花，那么在理论上，发动机的定时机构可以用于延迟火花。然而，在实践中，定时机构几乎从来没能延迟火花到那个无化石燃料而运行的所需的位置，因此，无论如何还是需要某种延迟电路的。
所需延迟电路的种类被称为“单稳态”，因为它只有一种稳定状态。该类型的基本电路是：
如果您完全不熟悉电子线路，那么看看第十二章的初学者的电子教程，因为那说明了电路的工作原理以及如何从零开始去建造任何一个简单的电路。我们可以用这些电路中的两个，第一个给出可调延迟，而第二个则给出简单的脉冲给点火电路以产生火花：
第十章：汽车系统
改变正时的原因
大多数内燃机所用的燃料是汽油或柴油。如果你对化学没兴趣，那么你可能不了解这些燃料的结构。这些燃料被称为“烃”，因为它们由碳和氢组成。碳有四键，因此碳原子可以链接到四个其它原子以形成分子。汽油是一种长链分子，链中有着七到九个碳原子。
柴油机具有相同的结构，而在一条链中有11到18个碳原子。在汽油发动机中，汽油的精细喷雾在进给冲程期间输送到每个气缸。理想地，燃料应以蒸汽的形式，但是这是不受油料公司欢迎的，因为那样做的话，可以使车辆的性能在每加仑100至300英里的范围内，而那会削减石油销售的利润。
气缸中的汽油在压缩冲程时被压缩，而大大地减少其体积和提高其温度。空气/燃料混合物于是用一个强大的的火花击发，而这一来提供了足够的能量来启动燃料和空气之间的化学反应。由于烃链是如此大的分子，在单个原子与空气中的氧结合之前它需要花一点时间来让那个链断裂。主发动机功率是由氢原子与氧结合而产生的，由于那个反应产生了大量的热。碳原子并不特别有益，会在发动机内部形成碳沉积，更别提某些一氧化碳（CO）和某些二氧化碳（CO2）了。
这里的关键因素是火花和燃烧燃料之间的轻微延迟。当活塞即将开始其在动力冲程中的向下运动时，燃烧需要在上死点后几度发生。因烃链打断造成延迟，火花出现在上死点前几度：
如果你是用羟基气取代汽油蒸气，那么就会有一个大问题。这是因为羟基气的分子尺寸非常小，不需要任何形式的打断，而且它以爆炸力瞬间燃烧。其结果将是爆炸的发生为时过早，而其反向于上升活塞的运动如下所示：
加到活塞连杆上的力会如此之高，很容易断裂，并造成额外的引擎损害。
在我们的发电机的情况下，我们将不会给它输入空气和羟基气体的混合物，而是空气、羟基气体和冷水雾的混合物。这延迟的羟基气体燃烧的量很少，但它使火花发生在上死点之后仍然是重要的，所以发电机的点火装置需要延迟11度。
发动机设计的不同往往不是一眼就能看出来的。在这里阀门的正时是一大因素。在最小的和最便宜的发动机中，发动机设计是通过不具有火花定时,拆掉凸轮轴来简化的。相反，生产成本通过把火花正时从输出轴移除而得到裁剪。这在发动机每转一圈时产生了一个火花。但是，如果它是一个四冲程发动机，火花应只发生在动力冲程上，这是输出轴的每第二次旋转。如果燃料是汽油，那么这无关紧要，因为当只燃烧在缸里存在的气体时，额外的火花会在靠近排气冲程结束时发生。
当他们想到羟基气体在发动机内燃烧并产生水时，有些人会担心。他们认为氢会使东西变脆和生锈。然而，由于烃类燃料的性质已经被应用，发动机运行不管怎样主要靠氢，而它总是产生水。水是以极热的水气或蒸汽的形式，而在发动机停止时，发动机加热它、烘干它。由于使用了羟基气体增压器的结果，则不会发生氢脆变。
总之，如果我们延迟火花直到上死点后——因为我们必须要，那么情况会完全不同，因为废火花也会被相同的量延迟。 对于大多数引擎，在此时此刻，排气阀会关闭，而进气阀打开。我们的极易燃的气体混合物将被输送进入引擎在其进给冲程上。这意味着我们的气体供给系统通过打开进气阀开放地连接到气缸，因此，废火花会点燃我们的气体供给系统（只要起泡器抑制回火）。情形显示如下：
我们绝对不希望发生这样的事情，因此我们抑制多余的“废”火花是非常重要的。所以，这就要我们对发动机做两个调节：延时和消除废火花。有各种各样的方法可以做到，因为每一种引擎设计的不同，很难覆盖所有的可能性。然而，有一种技术，它可用于许多发动机,，而它可以同时处理这两个问题。
大多数这种类型的发动机是四冲程引擎，有进气和排气阀，大概像这样：
进气阀（本图示中右侧）被凸轮轴下推，压缩弹簧并打开进气口。一个引擎设计的确切配置将与下一个不同。 即阀门本身的运动是固定的，而那个运动只发生在每第二次旋转的时候。有各种方式利用那些运动来消除废火花和延缓正时。如果开关安装成当进气阀打开时它就打开，而进气阀关闭时它关闭，那么开关关闭表示当活塞开始在其压缩冲程中上行时，而一个简单的电子电路于是可以在产生火花的线圈导火之前给出一个可调的延时。这，当然，涉及到断开原来的电子电路的连接而令其无废火花产生。流过开关触点的电流可以配置得如此之低，以使得电路再次被切断时触点上将不会有火花。开关定位可能会像这样：
另一种方法是将强永磁附加到摇臂——用环氧树脂，然后定位一个固态“霍尔效应”传感器，以使它可以在火花生成之前触发延迟。
如果发动机没有废火花，那么在理论上，发动机的定时机构可以用于延迟火花。然而，在实践中，定时机构几乎从来没能延迟火花到那个无化石燃料而运行的所需的位置，因此，无论如何还是需要某种延迟电路的。
所需延迟电路的种类被称为“单稳态”，因为它只有一种稳定状态。该类型的基本电路是：
如果您完全不熟悉电子线路，那么看看第十二章的初学者的电子教程，因为那说明了电路的工作原理以及如何从零开始去建造任何一个简单的电路。我们可以用这些电路中的两个，第一个给出可调延迟，而第二个则给出简单的脉冲给点火电路以产生火花：
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