航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)課程

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)第一章

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)概述航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和組成航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)Ⅰ航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)和組成一、航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型1、按混合氣形成的方式區(qū)分航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可分為汽化器式發(fā)動(dòng)機(jī)和直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽化器式發(fā)動(dòng)機(jī)裝有汽化器，燃料和空氣預(yù)先在汽化器內(nèi)混合好，然后再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒。直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)裝有直接噴射裝置，燃料由直接噴射裝置直接噴入氣缸，然后同空氣在氣缸內(nèi)混合形成混合氣。2、按發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式區(qū)分航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可分為氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)和液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。氣冷式發(fā)動(dòng)機(jī)直接利用迎面氣流來(lái)冷卻氣缸。液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)則利用循環(huán)流動(dòng)的冷卻液來(lái)冷卻氣缸，由冷卻液把吸收的熱量耗散到周?chē)拇髿庵小?、按氣缸排列的方式分–直列型用在小型飛機(jī)上。氣冷式的，也有液冷式–星型。氣冷式的發(fā)動(dòng)機(jī)。廣泛地用在各種飛機(jī)上。4、按空氣進(jìn)入氣缸前是否增壓區(qū)分可分為增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)和吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有增壓器，外界空氣先經(jīng)過(guò)增壓器提高壓力，然后進(jìn)入氣缸。吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，外界空氣被直接吸入氣缸。航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的組成主要機(jī)件氣缸活塞連桿曲軸氣門(mén)機(jī)構(gòu)機(jī)匣氣缸：呈圓筒形，固定在機(jī)匣上,是混合氣進(jìn)行燃燒并將燃燒釋放出來(lái)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的地方?；钊貉b在氣缸里面，并在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，將燃?xì)馑鞯墓?，傳遞出去。連桿：一端連接活塞，另一端與曲軸相連，起著傳遞力的作用,并和曲柄一起將活塞的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸：和連桿一起將活塞的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將功傳遞給螺旋槳。

氣門(mén)機(jī)構(gòu)：就是控制氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，保證新鮮混合氣在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)入氣缸，以及保證燃燒做功后的廢氣適時(shí)地從氣缸中排出。

機(jī)匣：作為發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體，它除了用來(lái)安裝氣缸和支承曲軸外，還將發(fā)動(dòng)機(jī)所有的機(jī)件連結(jié)起來(lái)，構(gòu)成一臺(tái)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于大功率航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其曲軸和螺旋槳軸間還裝有減速器，使螺旋槳軸的轉(zhuǎn)速低于曲軸的轉(zhuǎn)速。燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)是為了不斷地給發(fā)動(dòng)機(jī)提供適當(dāng)數(shù)量的燃油，并將燃油很好地霧化，與空氣均勻混合成濃度合適的可燃混合氣。型式有：汽化器式和直接噴射式。點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)是為了在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻產(chǎn)生電火花，以點(diǎn)燃?xì)飧桌锏幕旌蠚?。電火花由裝在氣缸上的電嘴在高壓電的作用下產(chǎn)生，而高壓電由磁電機(jī)產(chǎn)生。工作系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)主要用來(lái)將潤(rùn)滑油不斷地送到各機(jī)件的摩擦面，以降低摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，同時(shí)把摩擦產(chǎn)生的熱量帶走。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)是為了把氣缸內(nèi)的一部分熱量散發(fā)到大氣中去，保證氣缸頭的溫度正常。冷卻系統(tǒng)有：氣冷式和液冷式兩種。起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)是為了帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入慢車(chē)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸的方式通常有氣動(dòng)和電航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要作用是將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的動(dòng)力裝置，是通過(guò)活塞的幾個(gè)行程來(lái)完成的。最最叫上死點(diǎn)：是活塞距曲軸旋轉(zhuǎn)中心遠(yuǎn)的位置。下死點(diǎn)：是活塞距曲軸旋轉(zhuǎn)中心近的位置?；钊谐蹋荷?、下死點(diǎn)之間的距離做活塞的行程?；靖拍罨钊谏纤傈c(diǎn)時(shí)，氣體在氣缸內(nèi)所占有的容積，叫做燃燒室容積，用V燃表示；活塞在下死點(diǎn)時(shí)，氣體在氣缸內(nèi)所占有的容積，叫做氣缸全容積，用V全表示；上死點(diǎn)與下死點(diǎn)之間的氣缸容積，叫做氣缸工作容積，用V工作表示。工作容積等于氣缸橫截面積與活塞行程的乘積；工作容積等于全容積與燃燒室容積之差，即V工作=V全-V燃混合氣從進(jìn)入氣缸起，分別經(jīng)過(guò)壓縮、燃燒、膨脹，直到廢氣排出，在這整個(gè)過(guò)程中，活塞從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)之間往返了兩次，也就是連續(xù)地移動(dòng)了四個(gè)行程。由于在這四個(gè)行程中，分別完成了進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣的工作，所以這四個(gè)行程相應(yīng)地叫做進(jìn)氣行程、壓縮行程、膨脹行程和排氣行程。從進(jìn)氣行程開(kāi)始，到排氣行程結(jié)束，四個(gè)行程組成一個(gè)工作循環(huán)。四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理四個(gè)行程：進(jìn)氣行程壓縮行程膨脹行程排氣行程進(jìn)氣行程在進(jìn)氣行程中，排氣門(mén)始終關(guān)閉，活塞在上死點(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)。因此，當(dāng)活塞從上死點(diǎn)向下死點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)容積擴(kuò)大，壓力減小，在氣缸內(nèi)外壓力差的作用下，混合氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入氣缸?；钊竭_(dá)下死點(diǎn)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，不再進(jìn)氣，于是進(jìn)氣行程結(jié)束。壓縮行程在進(jìn)氣行程之后，活塞從下死點(diǎn)往上死點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)由于進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉著，使氣缸內(nèi)的容積不斷縮小，混合氣受到壓縮，因而壓力和溫度升高，成為壓縮行程?；钊竭_(dá)上死點(diǎn)時(shí)，壓縮行程也就結(jié)束。膨脹做功行程在壓縮行程結(jié)束時(shí)，電嘴產(chǎn)生電火花，將壓縮后的混合氣點(diǎn)燃。膨脹行程就是混合氣燃燒膨脹作功的一個(gè)行程，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)賴(lài)以產(chǎn)生動(dòng)力的一個(gè)行程，因此成為工作行程。在膨脹行程中，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)仍然關(guān)閉著，混和氣在電嘴點(diǎn)火后的瞬間全部燒完，放出大量的熱能，燃?xì)獾臏囟群蛪毫眲∩?。在燃?xì)馀蛎浀耐瑫r(shí)，以很大的壓力推動(dòng)活塞，使活塞從排氣行程燃?xì)馀蛎涀鞴σ院?，就變?yōu)閺U氣。為了再次把新鮮混合氣送入氣缸，以便連續(xù)工作，必須把廢氣排出氣缸。排出廢氣的工作，便是靠排氣行程來(lái)完成的。在排氣行程中，進(jìn)氣門(mén)仍然關(guān)閉著。當(dāng)膨脹行程結(jié)束，活塞到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，排氣門(mén)打開(kāi)，廢氣便在氣缸內(nèi)外氣體的壓力差，以及活塞從下死點(diǎn)向上死點(diǎn)移動(dòng)的推壓作用下排出氣缸。活塞到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，排氣門(mén)關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。

五個(gè)工作過(guò)程：進(jìn)氣壓縮燃燒膨脹排氣活塞在氣缸的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間往返了兩次，連續(xù)移動(dòng)了四個(gè)行程在四個(gè)行程中曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，每個(gè)氣缸有一次點(diǎn)火。在一個(gè)循環(huán)中完成了五個(gè)過(guò)程，五個(gè)過(guò)程的順序是：進(jìn)氣，壓縮，燃燒，膨脹，排氣。四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序上面闡述的是一個(gè)氣缸內(nèi)四個(gè)行程的工作情形。實(shí)際上，航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)氣缸都按照上述四個(gè)行程的順序進(jìn)行工作。但是各氣缸的相同行程并非同時(shí)進(jìn)行，而是按一定的次序均勻錯(cuò)開(kāi)的，因此，每個(gè)氣缸的點(diǎn)火，也是按相同的次序均勻錯(cuò)開(kāi)，保證活塞推動(dòng)曲軸的力量盡可能均勻，以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。單排星型發(fā)動(dòng)機(jī)：點(diǎn)火間隔角為：氣缸間隔角為:所以點(diǎn)火間隔角等于氣缸間隔角的兩倍。單排九缸星型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序是：1→3→5→7→9→2→4→6→8。雙排星型發(fā)動(dòng)機(jī)：–點(diǎn)火間隔角等于氣缸間隔角的兩倍。–前后派交錯(cuò)點(diǎn)火。–雙排14缸星型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序1→10→5→14→9→4→13→8→3→12→7→2→11→6→1。–可以看出，雙排十四缸星型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火次序的規(guī)律是：加九減五。第四章

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程壓縮過(guò)程燃燒過(guò)程提前點(diǎn)火混和氣的不正常燃燒膨脹過(guò)程排氣過(guò)程定時(shí)圖理想循環(huán)–活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)叫奧托循環(huán),又叫定容加熱循環(huán)。–由下述四個(gè)可逆的熱力過(guò)程組成絕熱壓縮過(guò)程；定容加熱過(guò)程；絕熱膨脹過(guò)程；定容放熱過(guò)程。進(jìn)氣過(guò)程一、進(jìn)氣過(guò)程的進(jìn)行情況進(jìn)氣過(guò)程是指新鮮混合氣進(jìn)入氣缸的過(guò)程。進(jìn)氣過(guò)程的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)得到工作時(shí)所需要的新鮮混合氣。進(jìn)氣過(guò)程從進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)開(kāi)始，到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)結(jié)束。進(jìn)氣過(guò)程：在進(jìn)氣過(guò)程的最初一段時(shí)間內(nèi)，活塞尚在前一個(gè)循環(huán)的排氣行程，正向上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門(mén)逐漸開(kāi)大，而排氣門(mén)還開(kāi)著，前一個(gè)循環(huán)的廢氣正繼續(xù)排出氣缸?；钊\(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)已開(kāi)大，爾后活塞從上死點(diǎn)向下死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸容積不斷擴(kuò)大，大量混合氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入氣缸?；钊?jīng)過(guò)下死點(diǎn)以后，繼續(xù)進(jìn)氣，直到壓縮行程的初期，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，進(jìn)氣才停止。裝有汽化器的吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，外界空氣門(mén)經(jīng)過(guò)節(jié)氣門(mén)后，與汽化器噴油嘴噴入的燃料混合、蒸發(fā)組成余氣系數(shù)一定的混合氣，混合氣進(jìn)入分氣室，再經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管和進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入氣缸。進(jìn)氣道中的節(jié)氣門(mén)與飛行員座艙內(nèi)的油門(mén)桿相連接。油門(mén)桿向后拉，節(jié)氣門(mén)關(guān)小，進(jìn)入氣缸的氣體量減少;油門(mén)桿向前推，節(jié)氣門(mén)開(kāi)大，進(jìn)入氣缸的氣體量增多。因此，操縱油門(mén)桿可以改變進(jìn)入氣缸的氣體量,從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。參數(shù)的變化：–溫度：氣體從外界進(jìn)入氣缸后，溫度有所提高，這是因?yàn)?，流入氣缸的氣體與氣缸頭、進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)和活塞等灼熱的機(jī)件相接觸，吸收熱量的結(jié)果。–壓力：氣體從外界進(jìn)入氣缸的過(guò)程中，壓力有所下降，這是因?yàn)闅怏w具有粘性，在進(jìn)氣系統(tǒng)管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，不可避免地要產(chǎn)生流動(dòng)損失的結(jié)果。–密度：在進(jìn)氣過(guò)程中，氣體溫度的提高，壓力的降低，均導(dǎo)致氣體密度的減小，–質(zhì)量：進(jìn)入氣缸的氣體質(zhì)量減小。二、進(jìn)氣門(mén)的早開(kāi)晚關(guān)為了增加進(jìn)入氣缸的氣體量，在活塞從上死點(diǎn)下行開(kāi)始進(jìn)氣行程之前，進(jìn)氣門(mén)就打開(kāi)了，直到活塞離開(kāi)下死點(diǎn)，進(jìn)入壓縮行程的初期，進(jìn)氣門(mén)才完全關(guān)閉。所以，在整個(gè)進(jìn)氣過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)進(jìn)氣門(mén)的

開(kāi)角α–定義：進(jìn)氣門(mén)的 開(kāi)角是進(jìn)氣門(mén)剛剛打開(kāi)時(shí)，曲柄與氣缸中心線(xiàn)之間的夾角。–進(jìn)氣門(mén)要 開(kāi)，應(yīng)在排氣行程的后期打開(kāi)。–進(jìn)氣門(mén) 開(kāi)角約為15°－45°。–好處：進(jìn)氣門(mén)

開(kāi)可以盡量多地吹除廢氣，盡量多地進(jìn)入新鮮的混合氣，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，又有利于氣缸，特

別是氣缸頭的冷卻。進(jìn)氣門(mén)的早開(kāi)角α–開(kāi)的過(guò)早，會(huì)使剛進(jìn)入氣缸的一部分新鮮混合氣從排氣門(mén)排出，經(jīng)濟(jì)性變壞；–開(kāi)的過(guò)晚,會(huì)使進(jìn)入氣缸的混合氣減少,對(duì)氣缸頭的冷卻變壞。進(jìn)氣門(mén)的晚關(guān)角β–定義：進(jìn)氣門(mén)的晚關(guān)角是進(jìn)氣門(mén)恰好完全關(guān)閉時(shí)，曲柄與氣缸中心線(xiàn)之間的夾角。–進(jìn)氣門(mén)要晚關(guān)就應(yīng)在壓縮行程的初期關(guān)閉。–進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)角的范圍:40°～80°。–好處：進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)可以盡量多地進(jìn)入新鮮的混合氣;提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的

輸出功率;也有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。進(jìn)氣門(mén)的晚關(guān)角β–關(guān)的過(guò)晚，會(huì)使一部分已經(jīng)進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣被活塞壓回進(jìn)氣管內(nèi)，使進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣充填量減少。–進(jìn)氣門(mén)關(guān)的過(guò)早，也會(huì)使新鮮混合氣充填量減少。三、充填量及其影響因素理論充填量：–定義：在理想情況下，一次進(jìn)氣過(guò)程中進(jìn)入一個(gè)氣缸的空氣的質(zhì)量稱(chēng)為理論充填量。理想情況是：1、空氣在氣缸中的容積為氣缸的工作容積；2、吸入式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中空氣壓力和溫度分別為外界大氣壓力和溫度；3、增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的空氣應(yīng)分別為增壓器后空氣的壓力和溫度。實(shí)際充填量：–定義：在一次進(jìn)氣過(guò)程中實(shí)際進(jìn)入一個(gè)氣缸的空氣的質(zhì)量稱(chēng)為實(shí)際充填量，簡(jiǎn)稱(chēng)為充填量。–在混合氣余氣系數(shù)保持不變的條件下，充填量越大，噴入空氣中的燃油越多，因而混合氣燃燒后

所釋放的熱能越多，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就越大;反之，充填量越小，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也越小。充填系數(shù)：–定義：實(shí)際充填量與理論充填量的比值稱(chēng)為充填系數(shù)。充填系數(shù)越大，說(shuō)明進(jìn)氣過(guò)程中空氣充填入氣缸的有效程度越大，進(jìn)氣過(guò)程進(jìn)行的越好。在理論充填量不變的條件下，實(shí)際充填量就越大。在增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于實(shí)際充填量有可能大于理論充填量，所以充填系數(shù)有可能大于１?，F(xiàn)代航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的

充填系數(shù)一般約為0.7－1.2。影響充填系數(shù)的因素：–流動(dòng)損失：氣體流經(jīng)進(jìn)氣管和進(jìn)氣門(mén)等處時(shí)，不可避免地會(huì)發(fā)生摩擦和分離，形成渦流，產(chǎn)生流動(dòng)損失，使氣缸內(nèi)氣體的壓力降低，溫度升高，氣體的密度減小，充填量減小，充填系數(shù)降低。–氣缸頭的溫度：在進(jìn)氣過(guò)程中，由于氣體與氣缸、活塞和氣門(mén)等灼熱機(jī)件相接觸，吸收熱量，而使溫度提高。溫度升高，密度減小，使充填量減小，因此充填系數(shù)降低，氣缸頭的溫度愈高，氣體受熱程度愈大，充填系數(shù)愈小。–發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)，充填系數(shù)最大，轉(zhuǎn)速偏離設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，充填系數(shù)都會(huì)減小。高轉(zhuǎn)速時(shí)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度也增大，進(jìn)氣管內(nèi)氣體流速也隨之增大，引起流動(dòng)損失增加，使氣缸內(nèi)氣體的壓力降低，所以充填系數(shù)是隨轉(zhuǎn)速的增大而減小。低轉(zhuǎn)速時(shí)：進(jìn)氣門(mén)的晚關(guān)角是為高轉(zhuǎn)速工作的需要而確定的，在低轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)角就顯得過(guò)大，這樣，使已進(jìn)入氣缸的混合氣，在壓縮的過(guò)程中又倒流回進(jìn)氣管，從而使充填量減小，這種倒流現(xiàn)象轉(zhuǎn)速愈小愈嚴(yán)重，所以，在小轉(zhuǎn)速時(shí)，充填系數(shù)也小。影響實(shí)際充填量的因素：氣缸工作容積；進(jìn)氣溫度；進(jìn)氣壓力；充填系數(shù)，同開(kāi)角等。充填系數(shù)：充填系數(shù)越大，充填量越大。

氣缸工作容積：在其它條件保持不變的情況下，氣缸工作容積越大，充填量就越大。對(duì)定型的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，氣缸工作容積為定值，故它對(duì)充填量的影響就不會(huì)發(fā)

生變化。

進(jìn)氣壓力：在進(jìn)氣溫度不變的情況下，進(jìn)氣壓力越高，空氣密度越大，充填量越大。

進(jìn)氣溫度：在進(jìn)氣壓力不變的情況下，進(jìn)氣溫度越低，空氣密度越大，充填量越大。

對(duì)于吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)而言，隨著飛行高度增高，大氣密度越低，充填量越少。

同開(kāi)角：同開(kāi)角越大，充填量也越大。這是因?yàn)橥_(kāi)角大，氣缸中廢氣的吹除量大，進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣多。四、進(jìn)氣過(guò)程的壓容圖吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程壓容圖增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程壓容圖壓縮過(guò)程一、壓縮過(guò)程的進(jìn)行情況壓縮過(guò)程是指混合氣體在氣缸內(nèi)被活塞壓縮的過(guò)程。

壓縮過(guò)程的作用在于提高混合氣體的壓力和溫度創(chuàng)造良好的燃燒條件，使混合氣體在較小的容積內(nèi)燃燒后，達(dá)到較高的壓力和溫度以增加氣體膨脹時(shí)所作的功，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性。壓縮過(guò)程從活塞在下死點(diǎn)時(shí)開(kāi)始，到活塞運(yùn)行到上死點(diǎn)時(shí)結(jié)束。在這整個(gè)過(guò)程中，曲軸轉(zhuǎn)過(guò)了180度。實(shí)際上，壓縮過(guò)程是多變過(guò)程。過(guò)程方程為：二、壓縮比壓縮比表示了氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度。當(dāng)充填量相同時(shí)，壓縮比越大，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮得越厲害，壓縮終了時(shí)，氣體的壓力和溫度提高得越高，氣體燃燒得更快，從而使燃?xì)馀蛎浰龅墓υ黾?；同時(shí)，由于燃燒室容積相對(duì)減小，因此，經(jīng)缸壁散失的熱量也相對(duì)減小。所以，壓縮比增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增加，經(jīng)濟(jì)性提高。三、壓縮過(guò)程的壓容圖吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮過(guò)程壓容圖增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮過(guò)程壓容圖燃燒過(guò)程一、燃燒過(guò)程的進(jìn)行情況燃燒過(guò)程是指混合氣在氣缸內(nèi)燃燒釋放熱能的過(guò)程。其作用是提高氣體的溫度和壓力，以便氣體膨脹，

推動(dòng)活塞作功。燃燒過(guò)程從電嘴點(diǎn)火時(shí)開(kāi)始，到混合氣全部燒完時(shí)結(jié)束。也可以說(shuō)，燃燒過(guò)程從壓縮行程后期開(kāi)始，到膨脹行程初期結(jié)束。燃燒過(guò)程的三個(gè)階段燃燒過(guò)程第一階段（隱燃期）–第一階段是從電嘴點(diǎn)火時(shí)開(kāi)始，到氣缸內(nèi)的氣體壓力開(kāi)始顯著增大時(shí)結(jié)束。燃燒過(guò)程第二階段（顯燃期）–第二階段從氣體壓力開(kāi)始顯著增大時(shí)開(kāi)始，到氣體壓力達(dá)到最大時(shí)結(jié)束。–活塞到達(dá)上死點(diǎn)后，曲軸轉(zhuǎn)到10°～15°時(shí)，燃?xì)鈮毫蜏囟冗_(dá)到最大值，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增大。燃燒過(guò)程第三階段（后燃期）–第三階段從氣體壓力達(dá)到最大時(shí)開(kāi)始,到混合氣全部燒完時(shí)結(jié)束。這個(gè)階段的燃燒是在膨脹過(guò)程中進(jìn)行的。余氣系數(shù)定義：混合氣中空氣和燃油完全燃燒所需的空氣質(zhì)量之比叫余氣系數(shù)。物理意義：表征混合氣的貧、富油程度。α＞１為貧油;α＜１為富油。余氣系數(shù)與火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊年P(guān)系：0.8＜α＜0.9時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲笥鄽庀禂?shù)偏離這個(gè)數(shù)值，不論向富油方向或向貧油方向變化，火焰?zhèn)鞑ニ俣染獪p小余氣系數(shù)大于1.3或小于0.4，混合氣就不能著火燃燒要保證正常的燃燒，混合氣的余氣系數(shù)應(yīng)在0.6－1.1之間α＞1.1為過(guò)份貧油;α＜0.6為過(guò)份富油為了縮短燃燒過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間，混合氣的余氣系數(shù)應(yīng)在0.8－0.9之間。二、燃燒過(guò)程的壓容圖吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程壓容圖增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程壓容圖提前點(diǎn)火一、提前點(diǎn)火的必要性為了保證燃?xì)庾畲髩毫χ党霈F(xiàn)在曲軸轉(zhuǎn)過(guò)上死點(diǎn)后10—15度，以獲得近可能大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，就必須使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前。所以，在壓縮行程的末期，活塞尚未到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，電嘴就跳火點(diǎn)燃混合氣，這叫做發(fā)動(dòng)機(jī)提前提前點(diǎn)火角定義：從電嘴跳火花開(kāi)時(shí)到活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)為止，曲軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。即，電嘴剛跳火時(shí)，曲柄與氣

缸中心線(xiàn)之間的夾角。提前點(diǎn)火，就是在壓縮行程的后期點(diǎn)火。提前點(diǎn)火角約為：20°～35°。好處：使氣缸內(nèi)的壓力最高，出現(xiàn)在活塞過(guò)上死點(diǎn)后曲軸轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)10～15°時(shí)，，這樣可以使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率最大。二、提前點(diǎn)火角的選擇提前點(diǎn)火角過(guò)大時(shí)，–氣缸內(nèi)氣體的壓力和溫度升高的過(guò)早，活塞壓縮氣體所消耗的功將增大;–同時(shí)燃?xì)庀蛲夥懦龅臒崃吭龆?，致使氣體膨脹過(guò)程所作的功減小，這些都會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。–提前點(diǎn)火角過(guò)大時(shí)，還容易發(fā)生爆震，嚴(yán)重時(shí)由于在壓縮過(guò)程的后期，作用于活塞上的壓力太大還會(huì)使曲軸發(fā)生倒轉(zhuǎn)。提前點(diǎn)火角過(guò)小時(shí)，氣缸內(nèi)燃?xì)獾淖罡邏毫Τ霈F(xiàn)的晚，數(shù)值也將減小，這也會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率減小。三、影響有利提前點(diǎn)火角的因素有利提前點(diǎn)火角等于曲軸在燃燒過(guò)程第一、二階段內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角減去10-15度。由于燃燒過(guò)程第一、二階段內(nèi)曲軸旋轉(zhuǎn)角取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃燒過(guò)程第一、二階段所需的時(shí)間，而此時(shí)間又取決于火焰?zhèn)鞑ニ俣?。因此，有利提前點(diǎn)火角取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和火焰?zhèn)鞑ニ俣?。三、影響有利提前點(diǎn)火角的因素在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變的情況下，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍龃螅紵龝r(shí)間就縮短，在這段較短的時(shí)間內(nèi)，曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度也減小。為了使燃?xì)庠谏纤傈c(diǎn)后10-15度時(shí)產(chǎn)生最大的壓力，有利提前點(diǎn)火角應(yīng)該減小。反之，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，有利提前點(diǎn)火角就應(yīng)該增大。因此，所有增大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩囟际褂欣崆包c(diǎn)火角減小。三、影響有利提前點(diǎn)火角的因素在火焰?zhèn)鞑ニ俣炔蛔兊那闆r下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則在燃燒過(guò)程第一、二階段時(shí)間內(nèi)，曲軸的轉(zhuǎn)角增大，為了使燃?xì)饽茉谏纤傈c(diǎn)后10-15度產(chǎn)生最大壓力，有利提前點(diǎn)火角就應(yīng)增大。一、混合氣過(guò)貧油燃燒當(dāng)混合氣的余氣系數(shù)大于1.1時(shí)，混和氣中燃料過(guò)少，空氣過(guò)多，所以火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，每公斤混合氣燃燒后的發(fā)熱量減少，從而產(chǎn)生各種不正常燃燒現(xiàn)象：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)功率減少，經(jīng)濟(jì)性變差(2)排氣管發(fā)出短促而尖銳的聲音(3)氣缸頭溫度低(4)汽化器回火(5)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)二、混合氣過(guò)富油燃燒混合氣過(guò)富油時(shí)，燃料不能完全燃燒，燃料汽化吸收的熱量增多，每公斤混合氣燃燒后的發(fā)熱量減小，燃?xì)庾畲髩毫Τ霈F(xiàn)得晚。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)出現(xiàn)與過(guò)貧油燃燒時(shí)相似的現(xiàn)象如發(fā)動(dòng)機(jī)功率減少，經(jīng)濟(jì)性變差，氣缸頭溫度低，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)等。但是混合氣過(guò)富油燃燒也有下列一些不同的現(xiàn)象：(1)氣缸內(nèi)部積炭(2)排氣管口冒黑煙和“放炮”三、早燃定義：早燃是電嘴沒(méi)跳火，混合氣就燃燒的現(xiàn)象。原因：主要是氣缸頭溫度過(guò)高或壓縮比過(guò)大，也就是說(shuō)，在氣缸內(nèi)存在熾熱點(diǎn)，如氣缸頭溫度過(guò)高，會(huì)使電嘴、排氣門(mén)等高溫機(jī)件處積炭而熾熱，造成早燃。危害：–早燃發(fā)生后，氣體壓力升高過(guò)早，壓縮行程消耗的功增大，–燃?xì)馍崃吭龃螅蛎浰鞯墓p小，于是發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差。–多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，如果少數(shù)氣缸發(fā)生早燃，由于曲拐機(jī)構(gòu)受力不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)。–若發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速工作時(shí)發(fā)生早燃，壓縮行程后期燃?xì)庾饔迷诨钊系膲毫^(guò)大，而曲軸旋轉(zhuǎn)的慣性又較小，還會(huì)引起曲軸倒轉(zhuǎn)，損壞機(jī)件。–必須防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生早燃。預(yù)防：–為了防止發(fā)生早燃，必須正確地使用和維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭溫度正常，同時(shí)要防止氣缸內(nèi)積炭。–在維修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電嘴等機(jī)件發(fā)生積炭，應(yīng)將它們卸下，并浸泡在規(guī)定的溶液中，當(dāng)炭層軟化后用鬃毛刷子將已軟化的炭層刷掉。特別要指出，不準(zhǔn)用刮刀、銼等金屬工具刮掉機(jī)件上的炭層，以避免損壞機(jī)件。四、爆震定義：混合氣爆炸性的燃燒叫做爆震。危害：–爆震會(huì)使氣缸局部溫度急劇升高，活塞、氣門(mén)及電嘴等機(jī)件過(guò)熱或被燒壞;–局部燃?xì)庖院芨叩膲毫ν蝗蛔饔迷诨钊?，使曲拐機(jī)構(gòu)承受沖擊負(fù)荷，易于損壞;–燃燒不完全，排氣管周期性地冒出黑煙;–發(fā)動(dòng)機(jī)的功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差。燃料的抗爆性：–燃油的品級(jí)，即燃油的辛烷值：燃油的辛烷值愈高，表示其抗爆性愈強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)使用這種燃油，就不容易產(chǎn)生爆震;反之，燃油的辛烷值愈低，抗爆性愈差，發(fā)動(dòng)機(jī)就愈容易產(chǎn)生爆震。各類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的燃油的品級(jí)是有規(guī)定的，若使用了比規(guī)定的燃油品級(jí)低的燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)就可能產(chǎn)生爆震。發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)對(duì)爆震的影響：–壓縮比：增大發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，壓縮后的混合氣的壓力增大，溫度升高，混合氣燃燒時(shí)的壓力和溫度也隨之升高，這會(huì)加速過(guò)氧化物的形成，容易發(fā)生爆震。所以，壓縮比愈高愈容易爆震。為了防止爆震的產(chǎn)生，現(xiàn)代航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比一般限制在8.5以下。–進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度過(guò)高，混合氣被壓縮后的壓力和溫度也就愈高，燃燒較晚的那部分混合氣產(chǎn)生的過(guò)氧化物也隨之增多，故容易產(chǎn)生爆震。發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)對(duì)爆震的影響：–氣缸頭溫度：氣缸頭溫度過(guò)高時(shí)，混合氣受熱程度增大，溫度升高，產(chǎn)生的過(guò)氧化物也就增多，故容易產(chǎn)生爆震。因此，必須保持發(fā)動(dòng)機(jī)散熱良好，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。所以，氣缸頭溫度愈高愈容易爆震。–提前點(diǎn)火角：：提前點(diǎn)火角過(guò)大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生爆震。這是因?yàn)榛旌蠚膺吶紵?，邊壓縮的時(shí)間增加，混合氣的壓力和溫度升高很快，過(guò)氧化物形成得更多的緣故。–發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速，高的進(jìn)氣壓力下，容易產(chǎn)生爆震。所以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)避免在高進(jìn)氣壓力，低的轉(zhuǎn)速下工作。防止爆震的方法：–按規(guī)定牌號(hào)使用燃料–使用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不得使進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度以及最大進(jìn)氣壓力的使用時(shí)間超過(guò)規(guī)定值–發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速工作時(shí)，不得使用大的進(jìn)氣壓力–使用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，注意發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不能超過(guò)規(guī)定值–防止氣缸內(nèi)部積炭膨脹過(guò)程一、膨脹過(guò)程的進(jìn)行情況膨脹過(guò)程是燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎?，推?dòng)活塞，使曲軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動(dòng)力，所以，膨脹過(guò)程是使熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程。膨脹過(guò)程從活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)開(kāi)始，到活塞行至下死點(diǎn)時(shí)結(jié)束。曲軸旋轉(zhuǎn)180°。二、殘余燃燒如第三節(jié)所述，氣缸內(nèi)燃?xì)庾畲髩毫Τ霈F(xiàn)之后到全部混合氣燒完為止，是燃燒過(guò)程的第三階段，也稱(chēng)殘余燃燒或者燃燒過(guò)程的后燃期。殘余燃燒一般在膨脹過(guò)程中結(jié)束，但有時(shí)也會(huì)延續(xù)到整個(gè)排氣過(guò)程還在進(jìn)行燃燒。三、膨脹過(guò)程的壓容圖吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹過(guò)程壓容圖增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹過(guò)程壓容圖排氣過(guò)程一、排氣過(guò)程的進(jìn)行情況

排氣過(guò)程從排氣門(mén)打開(kāi)時(shí)開(kāi)始，到排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)結(jié)束，它是指膨脹作功后的廢氣從氣缸排出的過(guò)程。

排氣過(guò)程的作用是清除氣缸中的廢氣，以便使新鮮的混合氣進(jìn)入氣缸，氣缸中的廢氣排除得越多，充填量就越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就越高。二、排氣門(mén)的早開(kāi)晚關(guān)排氣過(guò)程開(kāi)始于排氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，但排氣門(mén)不是在活塞到達(dá)膨脹行程下死點(diǎn)時(shí)才突然打開(kāi)的，而是在活塞到達(dá)膨脹行程下死點(diǎn)之前，即膨脹行程的后期就打開(kāi)，排氣門(mén)的關(guān)閉也延續(xù)到活塞到達(dá)上死點(diǎn)之后，即下一進(jìn)氣行程初排氣門(mén)的

開(kāi)角γ–定義:排氣門(mén)的 開(kāi)角是排氣門(mén)剛剛打開(kāi)時(shí)，曲柄與氣缸中心線(xiàn)之間的夾角。–排氣門(mén)要 開(kāi)，應(yīng)在膨脹行程的后期打開(kāi)。–排氣門(mén) 開(kāi)角約為50°－80°。–好處：排氣門(mén)開(kāi)可以盡量多地排除廢氣，盡量多地進(jìn)入新鮮的混合氣，減少排氣行程中活塞所消耗的功，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。排氣門(mén)的早開(kāi)角γ–開(kāi)的過(guò)早，會(huì)影響膨脹行程的進(jìn)行，減小輸出功率。–開(kāi)得過(guò)晚，則排氣不徹底，增加活塞向上運(yùn)動(dòng)的阻力，減小輸出功率。排氣門(mén)的晚關(guān)角δ–定義：排氣門(mén)的晚關(guān)角是排氣門(mén)恰好完全關(guān)閉時(shí)，曲柄與氣缸中心線(xiàn)之間的夾角。–排氣門(mén)要晚關(guān)就應(yīng)在進(jìn)氣行程的初期關(guān)閉。–排氣門(mén)晚關(guān)角的范圍:20°～40°。–好處：排氣門(mén)晚關(guān)可以盡量多地進(jìn)入新鮮的混合氣;增大新鮮混合氣的充填量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。排氣門(mén)的晚關(guān)角δ–關(guān)的過(guò)早，則廢氣排氣得不徹底，就會(huì)減少進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣的充填量，降低容積效率，減少輸出功率。–關(guān)得過(guò)晚，已進(jìn)入氣缸的一部分新鮮混合氣會(huì)從排氣門(mén)直接排入大氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不好。三、氣門(mén)同開(kāi)角–定義：進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同為打開(kāi)狀態(tài)，曲軸旋轉(zhuǎn)的角度叫氣門(mén)同開(kāi)角或叫氣門(mén)重疊。–大小：同開(kāi)角等于進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)角與排氣門(mén)晚關(guān)角之和，即同開(kāi)角＝α＋δ。–范圍：航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)同開(kāi)角約為40－80°。三、氣門(mén)同開(kāi)角–好處：氣門(mén)同開(kāi)可以增加進(jìn)入氣缸新鮮混合氣的充填量提高發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率也有利于氣缸的冷卻。四、排氣過(guò)程的壓容圖吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過(guò)程壓容圖增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣過(guò)程壓容圖定時(shí)圖定義：用曲軸旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)表示氣門(mén)開(kāi)關(guān)和點(diǎn)火時(shí)刻的圖形叫定時(shí)圖。功用：定時(shí)圖集中而形象地表明了發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)各個(gè)過(guò)程所歷經(jīng)的角度，它對(duì)外場(chǎng)維護(hù)工作有重要的作用，根據(jù)定時(shí)圖，可以正確地安裝、調(diào)整或檢查氣門(mén)機(jī)構(gòu)、磁電機(jī)等定時(shí)機(jī)件。從定時(shí)圖中可以看出進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)角α、進(jìn)氣門(mén)晚

關(guān)角β、前點(diǎn)火角φ、氣門(mén)開(kāi)角δ、排氣門(mén)晚關(guān)角γ。這些角度的數(shù)值隨發(fā)動(dòng)機(jī)型別的不同而不同，每

一型別的發(fā)動(dòng)機(jī)都有它自己的定時(shí)圖。–進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)狀態(tài)曲軸旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度為180°＋α＋β。–排氣門(mén)打開(kāi)狀態(tài)曲軸旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度為180°＋δ＋γ。–進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同時(shí)關(guān)閉狀態(tài)曲軸旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度為360°－β－δ。–從電嘴跳火到進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)曲軸旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度為φ－α＋360°。第四章

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)功率和經(jīng)濟(jì)性發(fā)動(dòng)機(jī)的功率發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一、指示功率示功圖–在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)際工作循環(huán)中，氣缸內(nèi)氣體的壓力隨氣缸容積變化的圖形叫做示功圖。–它能表示出氣缸內(nèi)的氣體在一個(gè)實(shí)際工作循環(huán)中對(duì)活塞所作的功。實(shí)際循環(huán)曲線(xiàn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的示功圖增壓式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的示功圖圖中點(diǎn)1進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)刻；點(diǎn)2進(jìn)氣門(mén)完全關(guān)閉時(shí)刻；點(diǎn)3點(diǎn)火時(shí)刻；點(diǎn)4排氣門(mén)打開(kāi)時(shí)刻；點(diǎn)5排氣門(mén)完全關(guān)閉時(shí)刻。e，b為上死點(diǎn)；a，d為下死點(diǎn)；c為壓力最高點(diǎn)。曲線(xiàn)1-e-d-2為進(jìn)氣過(guò)程；曲線(xiàn)d-2-3-b為壓縮過(guò)程；曲線(xiàn)3-b-c為燃燒過(guò)程的第一、二階段。曲線(xiàn)b-c-4-d為膨脹過(guò)程；曲線(xiàn)4-d-e-5為排氣過(guò)程。指示功：在一次實(shí)際循環(huán)中，一個(gè)氣缸中的氣體對(duì)活塞所作的功稱(chēng)為指示功。它是燃燒室發(fā)出的功。影響指示功的因素：余氣系數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提前點(diǎn)火角，進(jìn)氣壓力和排氣壓力，進(jìn)氣溫度，大氣濕度等。影響指示功的因素：–余氣系數(shù)：指示功隨余氣系數(shù)的變化規(guī)律是：當(dāng)余氣系數(shù)在0.8－0.9范圍內(nèi)時(shí)，指示功最大;余氣系數(shù)偏離這個(gè)范圍，指示功都減小。故將余氣系數(shù)等于0.85這個(gè)值叫做最大指示功余氣系數(shù)。–轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速對(duì)指示功的影響是:隨著轉(zhuǎn)速的增加，指示功增大，以后又隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。影響指示功的因素：–提前點(diǎn)火角：當(dāng)提前點(diǎn)火角為最有利數(shù)值時(shí)，氣缸內(nèi)混合氣燃燒后的最大壓力出現(xiàn)在上死點(diǎn)后10－15°，指示功達(dá)到最大。–提前點(diǎn)火角偏離最有利數(shù)值時(shí)，指示功都減小。–這是因?yàn)樘崆包c(diǎn)火角過(guò)大，點(diǎn)火過(guò)早，燃?xì)鈱?duì)氣缸傳熱的時(shí)間變長(zhǎng)，散熱損失增大，使指示功減小。–提前點(diǎn)火角過(guò)小，活塞在膨脹行程中已經(jīng)離開(kāi)上死點(diǎn)很遠(yuǎn)，混合氣才燃燒完，由于放熱太遲，熱能沒(méi)有得到充分利用，所以使指示功減小。影響指示功的因素：–進(jìn)氣壓力和排氣壓力進(jìn)氣壓力增大時(shí)，進(jìn)入氣缸的氣體的密度增大，充填量增大，因此指示功增大。排氣壓力減小時(shí)，如果進(jìn)氣壓力保持不變，則排氣過(guò)程中排出的廢氣量增多，充填量增大，指示功也就增大。影響指示功的因素：–進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣溫度上升，在進(jìn)氣壓力保持不變的情況下，進(jìn)入氣缸的氣體的密度減小，充填量變小，因此指示功減小。–大氣濕度：大氣濕度增大，進(jìn)入氣缸中的混合氣中的水蒸氣的含量增多，使充填量減小，所以使指示功減小。不過(guò)，在通常情況下，由于空氣中水蒸氣的分壓很小，故大氣濕度的變化對(duì)指示功的影響不大。指示功率–單位時(shí)間作的指示功稱(chēng)為指示功率，用符號(hào)N指示表示。–它是燃燒室發(fā)出的功率。影響指示功率的因素：指示功，氣缸數(shù)和轉(zhuǎn)速。對(duì)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，氣缸數(shù)不變，所以只取決于指示功和轉(zhuǎn)速。影響指示功率的因素：–指示功在氣缸數(shù)目和轉(zhuǎn)速不變的情況下，指示功增大，指示功率也增大。–氣缸數(shù)目在指示功和轉(zhuǎn)速不變的情況下，氣缸數(shù)目增多，指示功率增大影響指示功率的因素：–轉(zhuǎn)速在氣缸數(shù)目不變的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，起初使指示功率增大得比較快，到某一轉(zhuǎn)速以后，繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速,指示功率的增大減慢，到某一轉(zhuǎn)速時(shí),指示功率達(dá)到最大值，之后再增大轉(zhuǎn)速，則因指示功迅速減小，指示功率也減小。二、阻力功率–機(jī)件摩擦損失活塞,漲圈與氣缸壁面之間摩擦，連桿與曲軸之間、曲軸與軸承之間摩擦氣門(mén)機(jī)構(gòu)內(nèi)各機(jī)件之間都產(chǎn)生摩擦。其中以活塞和漲圈與氣缸壁面之間的摩擦阻力最大,消耗的功率最多，約總機(jī)械損失的50～60％。–帶動(dòng)附件消耗的功率–進(jìn)排氣損失影響阻力功率的因素：–發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、滑油溫度、進(jìn)氣壓力、壓縮比等。–發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，克服機(jī)件摩擦所消耗的功率和帶動(dòng)附件所消耗的功率都隨之增大，轉(zhuǎn)速增大進(jìn)、排氣時(shí)間縮短，進(jìn)氣管和排氣管中氣流的速度增大，流動(dòng)阻力增加進(jìn)排氣損失功增大。阻力功率與轉(zhuǎn)速的平方成正比。–滑油溫度：滑油溫度升高時(shí)，滑油粘度降低，機(jī)件摩擦面之間的油膜難以維持，而不連續(xù)，引起金屬間直接接觸，增大摩擦力，使阻力損失增大?；蜏囟冉档蜁r(shí)，滑油粘度增大，機(jī)件運(yùn)動(dòng)阻力增大，使阻力損失增大。所以滑油溫度升高或降低，都會(huì)使阻力損失增大。三、內(nèi)傳動(dòng)式增壓器功率–由于內(nèi)傳動(dòng)式增壓器是靠發(fā)動(dòng)機(jī)本身曲軸帶動(dòng)的，它也要消耗一部分功率。增壓器消耗的功率，叫

做增壓器功率。其中，k2為一比例常數(shù)，G空為流入增壓器的空氣流量，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。四、有效功率–發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給螺旋槳的功率叫做有效功率，用Ne表示。–對(duì)于吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，有效功率等于指示功率減去阻力功率;即Ne=Ni

-Nf–對(duì)于增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，有效功率等于指示功率減去阻力功率，再減去帶動(dòng)增壓器所消耗的功率;即Ne=Ni

-Nf

–Nc–有效功率的大小決定于指示功率、阻力功率和增壓器功率影響有效功率的因素：

–進(jìn)氣壓力：進(jìn)氣壓力增加，使充填量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的指示功率增大。這時(shí)阻力功率基本保持不變；增壓器功率有所增加，但沒(méi)有指示功率增加得多。所以是，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨進(jìn)氣壓力的增加而增大。影響有效功率的因素：

–進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣溫度降低，使充填量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的指示功率增大；混合氣燃燒后壓力高，活塞與氣缸壁之間的摩擦損失大，阻力功率增大；增壓器功率因空氣流量增加而增大；但是，后兩項(xiàng)功率的增加較指示功率的增加小。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨進(jìn)氣溫度的降低而增大。影響有效功率的因素：

–提前點(diǎn)火角：提前點(diǎn)火角的變化，主要影響指示功率，對(duì)阻力功率和增壓器功率影響較小。由于提前點(diǎn)火角過(guò)大或過(guò)小，均使指示功率減小，從而使有效功率減小。所以，只有在有利提前點(diǎn)火角下工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的指示功率最大，有效功率也最大。影響有效功率的因素：

–滑油溫度：

滑油溫度的變化，主要影響阻力功率。當(dāng)滑油溫度適當(dāng)時(shí)，摩擦損失功率最小，有效功率最大；過(guò)大或過(guò)小的滑油溫度，都會(huì)使有效功率減小。–混合氣余氣系數(shù)：

混合氣余氣系數(shù)，主要影響指示功率，對(duì)阻力功率和增壓器功率影響較小。發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性一、發(fā)動(dòng)機(jī)的效率–指示效率有效效率等于指示功與單位時(shí)間加入的燃油完全燃燒所釋放的理論熱量的比值–機(jī)械效率機(jī)械效率等于有效功與指示功的比值–有效效率有效效率等于有效功與單位時(shí)間加入的燃油完全燃燒所釋放的理論熱量的比值二、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率–燃油消耗量發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)消耗的燃油重量–有效燃油消耗率產(chǎn)生單位有效功率，在一小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量稱(chēng)為有效燃油消耗率,簡(jiǎn)稱(chēng)為燃油消耗率發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)所消耗的燃油質(zhì)量越少，產(chǎn)生的有效功率越大，則燃油消耗率越低，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。所以，有效燃油消耗率是評(píng)定活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。–影響燃油消耗率的因素1、混合氣的余氣系數(shù)當(dāng)混合氣余氣系數(shù)接近于最經(jīng)濟(jì)余氣系數(shù)，燃料燃燒最完全，燃油消耗率最小。2、機(jī)械效率機(jī)械效率高，說(shuō)明機(jī)械損失功率小，燃油消耗率就小。發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡

在發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作中，燃料的理論放熱量只有小部分轉(zhuǎn)換成有效功，而大部分則損失掉了。燃料的理論放熱量在作功和各項(xiàng)損失上的分配情況，叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡。

燃料燃燒時(shí)放出的熱量，大部分隨廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)外，一部分被冷卻劑和滑油帶走，余下的部分轉(zhuǎn)換為有效功，并以機(jī)械能的形式傳給螺旋槳。第五章

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的特性負(fù)荷特性螺旋槳特性高度特性增壓特性

發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和燃油消耗率隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和飛行高度的變化規(guī)律，叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的特性主要是指：負(fù)荷特性、螺旋槳特性、高度特性和增壓特性。負(fù)荷特性一、吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。試驗(yàn)：–試驗(yàn)在地面進(jìn)行，–在試驗(yàn)中，用改變槳葉角的辦法來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：槳葉角增大，負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)速減小；槳葉角減小，負(fù)荷變小，轉(zhuǎn)速增大。–節(jié)氣門(mén)全開(kāi)；–混合氣的余氣系數(shù)保持不變；–提前點(diǎn)火角在每個(gè)轉(zhuǎn)速都調(diào)到最有利的數(shù)值。規(guī)律：–當(dāng)轉(zhuǎn)速由較小轉(zhuǎn)速增大時(shí)，有效功率增大而后隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小。–燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速的增大一直是增大的。二、增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)進(jìn)氣壓力保持為最大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性。試驗(yàn)：–試驗(yàn)在地面或按空中的條件進(jìn)行；–用改變槳葉角的辦法改變負(fù)荷以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；–余氣系數(shù)保持不變；–提前點(diǎn)火角在每個(gè)轉(zhuǎn)速都調(diào)到最有利的數(shù)值。–利用改變節(jié)氣門(mén)度的方法來(lái)保持進(jìn)氣壓力不變。–當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，增壓器的增壓能力變小，必須逐漸開(kāi)大節(jié)氣門(mén)，轉(zhuǎn)速減小到某一數(shù)值以后，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，轉(zhuǎn)速繼續(xù)減小，進(jìn)氣壓力也隨之減小。規(guī)律：–當(dāng)轉(zhuǎn)速由較小轉(zhuǎn)速增大時(shí)，有效功率增大而后隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小。–燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速的增大一直是增大的。

如圖示，內(nèi)傳動(dòng)增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性與吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性相似。

其區(qū)別在于：增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率隨轉(zhuǎn)速的增大而增大的程度，比吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的平緩，而有效燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速增大而增大的程度，比吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的急劇。螺旋槳特性

在螺旋槳的槳葉角保持不變的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和燃油消耗率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳特性。一、吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳特性–有效功率隨轉(zhuǎn)速的增大而增大;–燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速的增大，先是減小，而后增大。(1)有效功率隨轉(zhuǎn)速變化的解釋

(2)燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速變化的解釋二、增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳特性–轉(zhuǎn)速增大時(shí)，有效功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比地增大；–燃油消耗率隨著轉(zhuǎn)速的增大，也是首先減小，然后再增大。–但是，由中轉(zhuǎn)速到大轉(zhuǎn)速增加時(shí)，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的有效燃油消耗率增大較快。余氣系數(shù)：–在高轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出大功率，余氣系數(shù)等于0.85。–在中等轉(zhuǎn)速工作時(shí)，必須在保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的前提下，來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，混合氣