燃烧是一种放热的氧化反应，一个完整的燃烧过程包括着火和燃烧两部分。所谓着火，是指可燃混合气在一定的压力、温度、浓度的条件下，氧化反应自动地加速，并产生温升，引起火焰出现的现象。所谓燃烧，是指可燃混合气中的燃料与空气中的氧化剂进行剧烈放热的氧化反应过程。
一、热着火理论
热着火理论从热力的观点来解释燃料的燃烧，该理论认为，燃料燃烧的原因在于热量的积累，因此，具有适当温度、压力的可燃混合气在没有外部能量引入的情况下，依靠混合气自身的反应自动加速，就能自发地引起火焰，这就是我们在柴油机压缩燃烧过程中的自燃现象。
热着火理论从简单化合物反应中两个活性分子相互碰撞的机理出发，导出反应放出热量的速度与温度成指数关系，而系统向环境散热的速度与温度是一个线性关系，在着火过程中，只有当发热速率大于散热速率的时候，有了热量积累才可能着火，如图3.4所示。着火存在下列3种可能性。
图3.4 热着火理论的着火条件
（1）当dq1/dt＞dq2/dt时必然着火，如图中散热速率线①明显低于dq1/dt。
（2）当dq1/dt与dq2/dt相切时存在临界着火条件，Tc称为临界温度，见图中散热速率线②。
（3）当dq1/dt＜dq2/dt时不可能着火，见图中散热速率线③。
因此，着火的临界条件应当是反应放热曲线与散热速率线相切；反之，如果达不到这一条件，便不能着火。
用热理论来分析着火条件可知，影响燃料着火的因素有以下几种。
（1）着火温度。着火温度不仅与可燃混合气的物理化学性质有关，而且与环境温度、压力、容器形状及散热情况等有关，即使是同一种燃料，因条件不同，其着火温度也可能不同。
（2）临界压力和温度。如图3.5所示，临界压力和温度明显能影响到着火区域，在低压时，要求有很高的着火温度。(www.xing528.com)
（3）可燃混合物的浓度。如图3.6所示，存在着一个有关可燃混合物着火的浓度上限（富油极限）与下限（贫油极限），随着温度、压力升高，着火的浓度界限有所加宽，但温度、压力上升得再高，着火界限的加宽也是很有限的。反之，若温度、压力过低（低于临界值），则无论在什么浓度下均不能着火。
图3.5 临界压力和温度对自燃界限的影响
图3.6 自燃温度及临界压力与混合气着火界限的关系
二、链式着火理论
热着火理论是建立在分子碰撞理论基础上的，并不能解释所有的着火现象，试验表明烃燃料的着火区域在低温、低压区，表现出与高温完全不同的着火规律性，为了研究它们的着火机理，人们引入了链式着火理论。链式着火理论认为，高温并不是引起着火的唯一原因，只要以某种方式（如辐射、电离）激发出活性中心，然后通过链式反应，就能引起着火。
由于汽车发动机的传统燃料大部分都是由单烃组成的混合物，因此，应对烃的氧化反应加以了解，烃的氧化反应可以写成：
烃的氧化反应进行得非常快，根据链锁反应的机理，它可以分为链引发、链传播及链中断三个阶段。
所谓链引发，就是反应物分子受到某种因素激发（如受热裂解、受光辐射），分解成为自由原子或自由基，这种自由原子或自由基（如H、O、OH等）具有很强的反应能力，它成为反应中的活性中心，使新的化学反应得以进行。
所谓链传播，就是指已生成的自由原子或自由基继续与反应物作用，一方面将反应推进一步，另一方面同时生成新的自由原子或自由基。如果在每一步中间反应中，都是由一个活性中心与反应物作用产生一个新的活性中心，整个反应以恒定速度进行，则将这样的反应称为直链反应。如果由一个活性中心引起的反应同时生成两个以上的活性中心，这时，链就发生了分支，反应速度将急剧地增长，则将这种反应称为支链反应。
所谓链中断，就是指在链锁反应中，可能由于具有很大反应能力的自由原子或自由基与容器壁面或稀有气体分子碰撞，反应能力减小，不再引致反应。每一次链的中断都会引起总体反应速度减慢以及减少反应继续发展的可能性，在某些不利的场合下还可以使反应完全停止。
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