摩托车机油在气缸高温环境中润滑怎么没烧掉？了解一下“淬熄层”

在驾驶或维修摩托车的人群中，知道“淬熄层”这个内燃机术语名词的人可能很少，甚至在内燃机车相关书籍上也极少介绍。

通俗点说，这个“淬熄层”作用，有一个典型优点，就是能防止摩托车发动机燃烧室中作高温润滑的机油不会被烧掉，上千度高温环境下，汽油爆燃烧掉了，作活塞润滑的机油却没被烧掉，是不是很神奇！

虽然许多人不知道也可以驾驶或维修摩托车，多数人知道了也不能改变什么。但本人认为这作为内燃机基础理论知识，以及关系到燃油效益，这是个值得深入探讨的冷门话题。在此本人就大胆献丑，尽量用通俗易懂的词语事例，让多数网友看得懂。如有错误，欢迎高人指正。

一、何为“淬熄层”？

首先，“淬熄层”不是内燃机车的专用名词，在燃烧技术的应用方面，“淬熄层”是个司空见惯的东西。燃烧发生时，燃料汽化跟氧气结合反应，放出高热和光亮，转化成燃烧废气。燃烧自行发生和持续进行，除了需要足量且比例合适燃料和氧气，还需要燃烧层保持在自燃温度临界点以上。

在燃烧正常进行时，当外界有某种事物突然临近，燃烧区靠近吸热物体区域的温度被突然强行降低到自燃温度临界点以下的时候，燃料挥发物与空气中的氧气不再结合燃烧，也就是燃烧区与吸热物体之间，不能继续燃烧的那薄薄的一段层面就叫“淬熄层”。

“淬熄层”与一般火焰边界的那燃烧边界层是完全不同的，而且止燃的原因也是完全相反的。一般火焰的燃烧边界层是因缺少可燃物质或是助燃物质，而使燃烧中止的。而“淬熄层”则完全相反，不缺可燃物质与助燃物质，只是因为被强制降温而中止燃烧，紧贴火焰燃烧区边上的那一不燃烧的外层，就是本文所说的“淬熄层”。

淬熄层在现实生活中相当常见，例如煤气炉火焰关小一些，你会发现火焰跟烧水锅有一层薄薄的无火焰空间层面，这也是淬熄层。

用简单的试验方法也可以看到“淬熄层”的存在；用一冷的铝勺贴近蜡烛的火苗，可以看到贴近铝勺的表层是一层无火焰的“淬熄层”。等到那铝勺烧得很热后，“淬熄层”就会减薄了。

同样道理，旧时在玉器行里的伙计向顾客推销玉石手镯，用一根人的头发紧贴绕在手镯上，再用点烟的火柴来烧，那头发竟然不焦不断，以此来证明该玉器品质上乘。

此举让顾客心动，其实就是那质地密实的冰种类玉石吸热性较好，热量被玉石吸去，细细的头发在玉石表面的火焰“淬熄层”里不受到高温的影响。要是时间长了，玉石也热了，此举就不灵了。（注：好的玉石严禁多烧！此举破坏作用极大！）

扯了这许多，最后简单一句话“因冷至熄”，就是“淬熄层”产生原因的精辟总结。

二、“淬熄层”在内燃机中的负作用和正作用

“淬熄层”现象在活塞式内燃机(摩托车发动机也是其中之一)的工作中是很普遍存在的事，不论二冲程或是四冲程，汽油机或是柴油机，大排量或是小排量，只要是燃烧室不能连续工作烧到高温发红，“淬熄层”的产生就是不可避免的。

在这点上活塞式内燃机车比不上烧锅炉类的机车或是涡轮式发动机，活塞式内燃机一次燃烧作功的时间很短，多数只有百分之一秒，燃烧很难完全透彻，在技术上要想改善有不少麻烦。而烧锅炉类的机车比活塞式的内燃机车要多几百倍的时间去把燃料充分混合回燃烧透，这点多数人不难明白。

正因淬熄层”是火焰区被冷却的外部物体强制“淬熄”的，可以得知“淬熄层”是产出燃烧不完全污染物的根源之一。因为其中会含有因燃烧不完全而产出的一氧化碳、未经燃烧的碳氢化合物、还有些半燃烧状态下的煤焦油类的有害污染物。这类排放物除了污染机车的火花塞外，对自然环境有所污染，对人类的健康生存产生危害。同时淬熄层导致一部分燃料没有参与燃烧，造成燃料浪费。

活塞式内燃机车中，“淬熄层”的厚度与燃烧室内壁的温度有关，缸体越冷“淬熄层”就越厚，所以有冷机起动困难、排气污染大、动力不好等等说法，虽不全是“淬熄层”的原因，但也与“淬熄层”脱不了干系。

据测定“淬熄层”的厚度一般是在0.5mm左右，热机时要薄些。所以内燃机车在热车工作时，燃烧充分些、动力大些、耗油低些、排放小些，当然还有其他原因。从表面积与体积不成正比的数学计算上可以得知，在“淬熄层”同样厚度的情况下，小排量发动机的淬熄层体积占总排量比例大一些，特别是小排量多缸发动机，所以淬熄层带来污染物排放问题严重一些，这也是有些砖家反对发展小排量内燃机车的借口。

此外，在摩托车上火花塞两电极间的放电间隙，也是根据“淬熄层”理论制定的，电极放电间隙过小，导致放电间隙完全处于两电极的淬熄层范围内，电弧就不容易点燃混合油气。

说了这么多，淬熄层带来的反作用，那么现在来说其积极作用。不知道大家有没有想过，四冲程发动机在做功燃烧冲程，活塞环涂布在气缸内壁上一层薄薄的润滑油膜是否会被烧掉？是否会导致排气冲程，活塞环与气缸内壁之间没有油膜润滑？那么气缸内壁没有润滑油膜，发动机还能正常工作吗？

其实，正因为有冷却系统的存在，气缸内壁的温度没多高，200来度而已，气缸内壁上的薄薄一层淬熄层由于没有燃烧火焰，温度低，机油油膜得以保存下来，没被烧掉。燃烧室和活塞顶部也因为有一定厚度的温度不高淬熄层存在，才不会那么容易被高温氧化腐蚀。

三，淬熄层可否完全消除？

活塞式内燃机车“淬熄层”的产生是因为活塞式内燃机的缸头燃烧室不是连续作功的，每一个工作循环都要有个进气的过程，这就是缸体冷却的时机，这是活塞式发动机避免不了的。

除非是涡轮式发动机，那是连续工作的，燃烧室温度极高，但目前对于国内的摩托车爱好者来说，谈那话还太早了些。还有就是内燃机的活塞环与缸套内壁，它们在工作时是在高温高速中相互磨擦，一般的金属材料在高温条件下多数是不耐磨的，就只好加大散热片降低缸体温度，这样“淬熄层”的产生就很难避免。

如果是采用耐高温的金属材料来做缸头，或者采用隔热涂层，保持燃烧室高温，强行消除“淬熄层”会如何呢？现实可能出现这样情况，进入燃烧室的混合油气在曲轴尚未运行到上止点的火花塞点火位置，一沾上火热的燃烧室内壁就会引燃点火，使得发动机做功运转程序乱套，这样情况不就是能引起汽油机爆震的炽热点火吗？

还有就是缸套的问题，也要用特种合金材料才相配，一般的金属材料在高温下是不耐磨的。再就是润滑油的问题，要特别制定耐高温的品种才行。就连铝制活塞的问题也要特别考虑，一般的铝件在高温下会很快玩完的。所以这才有上面说，淬熄层能保护气缸内壁润滑油膜不被烧掉，以及气缸内壁，活塞顶部和燃烧室不被高温氧化腐蚀。

这样看来“淬熄层”除了有限的积极作用外，负作用很多呀，那怎么办？难道就没有办法解决这个负作用吗？

“淬熄层”这个名词虽然听着很陌生，但在发动机工作中却有很大的作用，它有一个典型优点，就是能防止摩托车发动机燃烧室中作高温润滑的机油不会被烧掉，上千度高温环境下，汽油爆燃烧掉了，作活塞润滑的机油却没被烧掉，是不是很神奇！

但是它的副作用更明显，比如车辆冷天难启动，许多会归咎于汽油雾化不良或者是点火能量不够强，确实，我们目前只能在这两个方向下功夫，但这都是治标的。为啥只治标？是因为现在无法治本，这个本就是因为“淬熄层”的存在。

那么，如何减轻淬熄层的副作用呢？淬熄层虽然不能消除，但可以最大程度减轻其副作用。通过学习，我觉得可以从以下三个方面入手。

一是可以尽量用热机工作，不要让发动机经常处于冷机状态，也就是尽量避免经常超短途。

二是精调化油器，或者采用更先进燃油喷射技术，保持合适的空燃比，保持过氧燃烧，可以减少点“淬熄层”带来的排污并节约部分燃油。

三是采用新型的发动机技术。靠发动机技术减轻淬熄层负面影响有下面几点。

1.减少燃烧室的散热表面积，以达到减少燃烧室“淬熄层”总容积的目的。此技术在二冲程发动机上常有见到，四冲程发动机由于要兼顾气门位置设计，较难实施，比较少用到此技术。

例如二冲程汽油机上的半球形燃烧室，此作法是让燃烧室形状尽量半球形化，减少表面积与容积的比值，以减少淬熄层面积。这也是众多发动机专家的共识，在摩托车的二冲发动机上也早已普遍应用。例如：上述５.１毫升的燃烧室，如果近似球形化，表面积将减小到常见“草帽形”的一半。冷车时“淬熄层”的总容积也将减小一半，这样一来发动机冷车燃烧作功容积就可以达到理论上的八成，除了冷车性能改善外，还有热功效益的提高。

2.采用特殊形状燃烧室，使混合气燃烧时能产生紊乱气流吹散“淬熄层”，使淬熄层内的混合气被冲回燃烧区域参加燃烧，如此的做法在二冲程与四冲程发动机都有表现，最典型的是豪爵铃木钻豹的双圆顶燃烧室结构，在活塞压缩完毕时，被挤出的涡旋气流不但有改善混合与加速燃烧的作用，同时也有冲刷“淬熄层”，使淬熄层内混合气参与燃烧的作用。

此举虽有好处，但也带来弊端；“淬熄层”是吹散了，但没有“淬熄层”对壁面的隔热保护，缸头与缸套被热气流扫荡，温度有所上升。发动机生温后“淬熄层”是减薄了，但燃烧作功的热量也被发动机吸收与耗损了不少，还要考虑加强发动机散热的问题。

3.用低导热材料做发动机的缸头或缸体的隔热层，在减少发动机燃烧室壁面吸热的同时，减少了“淬熄层”的厚度。此技术在减少“淬熄层”厚度的同时，还有减少燃烧热量耗损的益处，对增加发动机的动力与热效率有明显作用。

最常用的做法就是采用特种陶瓷做发动机的燃烧室和活塞的隔热层，甚至缸套。特种陶瓷的耐磨性很好，耐热也比钢铁好，导热性不到钢铁的三分之一，是减少“淬熄层”的做法的最佳材料之一，唯一的缺点就是，抗冲击震动与耐冷热疲劳的性能没有钢铁好。

但目前特种陶瓷在摩托车和汽车的发动机上已有大量的实践应用，其性能正在不断完善进步中，再结合上述两点的燃烧室技术，预计其有不错的应用前景。

对于采用陶瓷材料改变发动机“淬熄层”的做法，海外专家也不是一昧绝对地看好；行家对此有一说法是：发动机热效率的提高并不象预计所想，实际情况是燃烧温度大幅度提高，导致发动机气门和火花塞需要更耐高温的材料，更耐高温的润滑油。排气温度也大幅度提高，在燃烧室节约下的热能多数还是在排气中给带走了。

我想在当今时代，一项新技术或新材料不能独立存在或应用，必定要有其相辅相成的技术搭配。另外，近几年来国内流行在摩托车缸套等受热部位镀上陶瓷薄膜的做法，我个人认为薄薄几丝陶瓷的厚度达不到隔热与改变“淬熄层”的目的，仅仅是增加其耐磨效果的一点商业噱头。

以上这些都是我学习内燃机技术的一些感悟，作为维修人员，掌握基本原理是提升维修技术的重要基础。对“淬熄层”的学习理解我分了两个帖子阐述，其中也可能有理解不正确的地方，欢迎留言探讨。