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压燃式发动机介绍 优缺点分析

2017-03-17 出处: 汽车百科网
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  压燃式发动机,是不靠电火花点火,而是依靠压缩终了时缸内充量的高温、高压引起混合气自燃的内燃机。压燃式发动机或柴油机广泛应用于轿车、货载汽车、机车、船舶和发电。大多数压燃式发动机常采用排气涡轮增压,它可以降低发动机单位输出功率的尺寸和质量。由于采用压燃,所以压缩比比点燃式发动机大,具体取决于发动机缸径、类型以及自然吸气还是增压。柴油机就是典型的压燃式发动机。


  基本简介

  目前,航空模型上采用的动力装置主要有:橡筋条、活塞式发动机、喷气式发动机、电动式发动机和压缩气体发动机等数种。其中活塞式发动机按照混合气着火方法分为:压缩燃烧式(压燃式)、电热式(热火栓式)和电火花点燃式三种。本书主要介绍在我国使用较广的压燃式发动机。最后在附录中简要介绍一下电热式和电火花点燃式发动机。

  活塞式航空模型发动机是一种小型内燃机,一般称为小发动机。它的基本组成部分和工作原理,与中学物理书上介绍的内燃机(包括柴油机和汽油机)大体相同,也和日常见到的手扶拖拉机、摩托车或汽车上使用的发动机大体相同,不过要简单得多。小发动机的体积虽然很小,并且只有一、二十个零件,但它已经是一种精密机器了,必须很仔细地科学地去学习它和使用它。

  航模爱好者在使用小发动机的过程中,要注意理论联系实际,将书本上学到的有关发动机的基本知识,运用到具体实践中去。要学懂小发动机的工作原理、燃料组成、起动步骤和调整方法,学会怎样排除故障,并注意养成正确的操作方法,为今后在农业机械化运动中,或在工矿和科学试验等工作中,更好地学习和运用各种机械设备打下良好的基础。

  基本构造

  机匣

  机匣是发动机的壳体,用来连接气缸、曲轴、活塞和汽化器等零件,使之成为一个整体。在机匣的左右两侧,有安装发动机的凸边。机匣后部有用螺纹固定的机匣后盖,以保证机匣内腔密封。二行程发动机的机匣也是新鲜混合气的通道,新鲜混合气由汽化器进入机匣,在活塞向下运动时经转气道进入气缸。

  气缸头

  气缸头通过螺纹拧在气缸上,周围有散热片,用以增加和空气接触的面积,帮助气缸冷却。气缸头顶部有螺纹,用来拧入调压杆。

  汽化器

  汽化器的功用是使燃料从液体变为雾状物后,再与空气以适当的比例混合,成为可燃混合气。小发动机的汽化器一般由进气管、喷油管和调节油针组成,可算是一种最简单的汽化器了。喷油管横穿进气管,有1~2个喷液体燃料的小孔。燃料的流量由头部带锥度的油针调节。顺时针旋紧油针,喷油孔被堵住,燃料不能流出;旋松油针,燃料就从喷油孔中流出。因此,旋动油针能调节燃料流量的大小。

  气缸和活塞

  气缸是燃料和空气的混合气体进行燃烧的地方,也是将燃料燃烧后放出来的热能转换为机械能的地方。气缸呈圆筒形,内表面非常光滑,近似镜面。气缸内的混合气体燃烧膨胀时,产生很高的压力,作用在活塞顶上,推动活塞向下运动;经过曲轴连杆机构,使曲轴转动并带动螺旋桨旋转,产生拉力使飞机前进。发动机转动时,活塞以很高的速度在气缸中来回运动。气缸壁上开有排气口和转气口等配气孔。活塞在气缸内往复运动时,同时控制了排气口和转气口等配气孔的开闭。

  气缸和活塞是小发动机上最主要也是最精密的零件,它们之间的配合非常精确,以保证密封和压缩性能。如果使用不当,或让灰沙等脏物进入气缸内部,那就会使气缸和活塞很快磨损,影响密封性能,造成发动机转速下降,甚至不能起动等不良后果。

  活塞在气缸内来回运动时,由于受到曲臂长度的限制,有两个极限位置。活塞能达到的最高位置,即距曲轴旋转中心最远的位置,叫做上止点;最低的位置,叫做下止点。活塞从上止点移动到下止点(或从下止点移动到上止点)所经过的路程,也就是上止点至下止点之间的距离,叫做活塞行程(冲程)。当活塞在上止点时,由活塞顶面、反活塞的下表面和气缸周围侧壁所包含的容积,叫做燃烧室容积。活塞在下止点时,由活塞、反活塞和气缸壁所包含的容积,叫做气缸全容积。上止点与下止点之间的气缸容积,即活塞在一个行程内所经过的容积,叫做气缸工作容积。平时我们说这是一台1.5毫升(c.c.)的小发动机,就是指这台小发动机的气缸工作容积是1.5毫升。一般适宜于普及使用的是1.5~2.5毫升的小发动机。这里不妨作个比较:注射防疫针时,往往要打1毫升药剂;可见,这种发动机的气缸工作容积是很小的。再如:“轻骑”牌两用摩托车的发动机气缸工作容积是55毫升;上海“幸福”牌250型两轮摩托车的发动机工作容积是250毫升:“解放”牌卡车的发动机是六个气缸,总的工作容积是5.55升,即5550毫升。一般说来,气缸工作容积越大,功率也越大。

  气缸全容积和燃烧室容积的比值叫做压缩比。在图2的例子中,气缸全容积是燃烧室容积的12倍。也就是说,活塞在下止点时,气缸内的混合气体积有12份,待到上止点,就被压缩成1份。因此,它的压缩比为12.

  曲轴连杆机构

  活塞在气缸内只能作往复直线运动。要通过曲轴连杆机构,把活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动。正如我们日常见到的缝纫机一样,只要用脚上下蹬踏板,通过连杆和曲拐,飞轮就旋转了。

  曲轴是发动机内受力较大的一个零件。它的前端装有前、后桨垫和螺帽,后端曲臂(曲拐)上连有曲柄销。连杆用来连接曲轴和活塞,它的一头套在曲轴的曲柄销上,另一头套住活塞销,并与活塞连接。这些互相连接又可活动的零件,通常合称为曲轴连杆机构,或称曲拐连杆机构、曲柄连杆机构。

  反活塞和调压杆

  反活塞好比是能上下活动的气缸顶盖。拧紧调压杆(顺时针方向转动),反活塞被压下;拧松调压杆,反活塞又能在气缸内气体受压缩时产生的压力作用下,再向上弹起。

  反活塞的上下移动,可以改变燃烧室的大小,因而能够改变压缩比。反活塞在气缸中的位置越低,燃烧室的容积越小,压缩比越大,气缸内可燃混合气压缩后的体积越小,混合气的压力和温度越高,这就容易着火燃烧。但是,压缩比应该控制适当。压缩比过大,混合气会过早开始燃烧,引起爆震和停车,甚至可能弄断连杆或曲轴等零件;过小,混合气压缩后产生的压力和温度不够,温度低于混合气的燃点,混合气就不能着火燃烧,发动机就不能起动,或不能稳定地连续运转。

  对压燃式发动机来说,压缩比的大小对起动和运转性能特别重要,必须注意掌握。压燃式小发动机的压缩比大都是可以调节的,一般为15~25.决定压缩比的方法这在以后还要介绍。

  固定螺旋桨的零件

  螺旋桨装在前、后桨垫之间,由螺帽紧紧地固定住。后桨垫一般都有带锥度的孔,以便和曲轴的锥度部分压紧。为了使螺旋桨不打滑,在后桨垫表面上还有凹凸的刻纹。

文章来源: 汽车百科网

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