航空活塞发动机..

活塞发动机航空发动机的分类第一章航空活塞式发动机概述•航空活塞式发动机的类型和组成•航空活塞式发动机的基本工作原理Ⅰ航空活塞式发动机的分类和组成一、航空活塞式发动机的类型1、按混合气形成的方式区分航空活塞式发动机可分为汽化器式发动机和直接喷射式发动机。汽化器式发动机装有汽化器，燃料和空气预先在汽化器内混合好，然后再进入发动机气缸内燃烧。直接喷射式发动机装有直接喷射装置，燃料由直接喷射装置直接喷入气缸，然后同空气在气缸内混合形成混合气。2、按发动机的冷却方式区分航空活塞式发动机可分为气冷式发动机和液冷式发动机。气冷式发动机直接利用迎面气流来冷却气缸。液冷式发动机则利用循环流动的冷却液来冷却气缸，由冷却液把吸收的热量耗散到周围的大气中。3、按气缸排列的方式分–直列型•用在小型飞机上。•气冷式的，也有液冷式–星型•气冷式的发动机。•广泛地用在各种飞机上。4、按空气进入气缸前是否增压区分可分为增压式发动机和吸气式发动机。增压式发动机上装有增压器，外界空气先经过增压器提高压力，然后进入气缸。吸气式发动机工作时，外界空气被直接吸入气缸。航空活塞式发动机的组成主要机件•气缸•活塞•连杆•曲轴•气门机构•机匣•气缸：呈圆筒形，固定在机匣上,是混合气进行燃烧并将燃烧释放出来的热能转变为机械能的地方。•活塞：装在气缸里面，并在气缸内作往复直线运动，将燃气所作的功，传递出去。•连杆：一端连接活塞，另一端与曲轴相连，起着传递力的作用,并和曲柄一起将活塞的直线运动转变为旋转运动。•曲轴：和连杆一起将活塞的直线运动转变为旋转运动，将功传递给螺旋桨。•气门机构：就是控制气门的开启和关闭，保证新鲜混合气在适当的时机进入气缸，以及保证燃烧做功后的废气适时地从气缸中排出。•机匣：作为发动机的壳体，它除了用来安装气缸和支承曲轴外，还将发动机所有的机件连结起来，构成一台完整的发动机。对于大功率航空活塞式发动机来说，其曲轴和螺旋桨轴间还装有减速器，使螺旋桨轴的转速低于曲轴的转速。•燃油系统燃油系统是为了不断地给发动机提供适当数量的燃油，并将燃油很好地雾化，与空气均匀混合成浓度合适的可燃混合气。型式有：汽化器式和直接喷射式。•点火系统点火系统是为了在适当的时刻产生电火花，以点燃气缸里的混合气。电火花由装在气缸上的电嘴在高压电的作用下产生，而高压电由磁电机产生。工作系统•润滑系统润滑系统主要用来将润滑油不断地送到各机件的摩擦面，以降低摩擦阻力，减轻机件的磨损，同时把摩擦产生的热量带走。•冷却系统冷却系统是为了把气缸内的一部分热量散发到大气中去，保证气缸头的温度正常。冷却系统有：气冷式和液冷式两种。•起动系统起动系统是为了带动发动机从静止状态开始转动起来，并使发动机进入慢车转速。转动曲轴的方式通常有气动和电动两种。Ⅱ航空活塞式发动机的基本工作原理•航空活塞式发动机主要作用是将热能转变成机械能的动力装置，是通过活塞的几个行程来完成的。•上死点：–是活塞距曲轴旋转中心最远的位置。•下死点：–是活塞距曲轴旋转中心最近的位置。•活塞行程：–上、下死点之间的距离叫做活塞的行程。基本概念活塞在上死点时，气体在气缸内所占有的容积，叫做燃烧室容积，用V燃表示；活塞在下死点时，气体在气缸内所占有的容积，叫做气缸全容积，用V全表示；上死点与下死点之间的气缸容积，叫做气缸工作容积，用V工作表示。工作容积等于气缸横截面积与活塞行程的乘积；工作容积等于全容积与燃烧室容积之差，即V工作=V全-V燃混合气从进入气缸起，分别经过压缩、燃烧、膨胀，直到废气排出，在这整个过程中，活塞从上死点到下死点之间往返了两次，也就是连续地移动了四个行程。由于在这四个行程中，分别完成了进气、压缩、膨胀和排气的工作，所以这四个行程相应地叫做进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。从进气行程开始，到排气行程结束，四个行程组成一个工作循环。实例观看四行程发动机的基本工作原理•四个行程：–进气行程–压缩行程–膨胀行程–排气行程进气行程在进气行程中，排气门始终关闭，活塞在上死点时进气门打开。因此，当活塞从上死点向下死点移动时，气缸内容积扩大，压力减小，在气缸内外压力差的作用下，混合气经过进气门进入气缸。活塞到达下死点，进气门关闭，不再进气，于是进气行程结束。压缩行程在进气行程之后，活塞从下死点往上死点移动，此时由于进气门和排气门都关闭着，使气缸内的容积不断缩小，混合气受到压缩，因而压力和温度升高，成为压缩行程。活塞到达上死点时，压缩行程也就结束。膨胀做功行程在压缩行程结束时，电嘴产生电火花，将压缩后的混合气点燃。膨胀行程就是混合气燃烧膨胀作功的一个行程，也就是发动机赖以产生动力的一个行程，因此成为工作行程。在膨胀行程中，进气门和排气门仍然关闭着，混和气在电嘴点火后的瞬间全部烧完，放出大量的热能，燃气的温度和压力急剧升高。在燃气膨胀的同时，以很大的压力推动活塞，使活塞从上死点向下死点移动，这样燃气便做了功。燃气在膨胀作功的过程中，所占的容积逐渐扩大，压力和温度不断下降，直到活塞到达下死点时，膨胀行程就结束。排气行程燃气膨胀作功以后，就变为废气。为了再次把新鲜混合气送入气缸，以便连续工作，必须把废气排出气缸。排出废气的工作，便是靠排气行程来完成的。在排气行程中，进气门仍然关闭着。当膨胀行程结束，活塞到达下死点时，排气门打开，废气便在气缸内外气体的压力差，以及活塞从下死点向上死点移动的推压作用下排出气缸。活塞到达上死点时，排气门关闭，排气行程结束。•五个工作过程：–进气–压缩–燃烧–膨胀–排气活塞在气缸的上死点和下死点之间往返了两次，连续移动了四个行程在四个行程中曲轴旋转两周，每个气缸有一次点火。在一个循环中完成了五个过程，五个过程的顺序是：进气，压缩，燃烧，膨胀，排气。四行程发动机的点火次序上面阐述的是一个气缸内四个行程的工作情形。实际上，航空活塞式发动机都是多缸发动机，每个气缸都按照上述四个行程的顺序进行工作。但是各气缸的相同行程并非同时进行，而是按一定的次序均匀错开的，因此，每个气缸的点火，也是按相同的次序均匀错开，保证活塞推动曲轴的力量尽可能均匀，以获得发动机的平稳运转的效果。•单排星型发动机：点火间隔角为：气缸间隔角为:所以点火间隔角等于气缸间隔角的两倍。单排九缸星型发动机点火顺序是：1→3→5→7→9→2→4→6→8。案例→i720i360•双排星型发动机：–点火间隔角等于气缸间隔角的两倍。–前后派交错点火。–双排14缸星型发动机点火顺序1→10→5→14→9→4→13→8→3→12→7→2→11→6→1。–可以看出，双排十四缸星型发动机点火次序的规律是：加九减五。发动机的理想循环•将发动机的实际工作情况加以理想化，来阐述发动机的实际循环的基本性质。•所谓理想情况，是指过程中没有摩擦；气体同外界不发生热交换；燃烧和放热都不需要时间。理想工作压容图第二章航空活塞式发动机构造•气缸活塞组•曲轴连杆和减速器•气门机构•机匣和附件传动机构•常见故障和维护注意事项模型演示气缸活塞组一、功用及工作条件工质在发动机的气缸活塞组内进行热力过程，通过热力过程将燃油的化学能转化为机械能。此组的主要零件是气缸和活塞，以及活塞涨圈等。气缸和活塞的工作条件是十分恶劣的，主要承受机械负荷和热负荷。以中等功率的651发动机为例，其起飞功率状态工作条件为:1.爆发压力高达78公斤/平方厘米。2.活塞运动的最大速度的等于24米/秒。3.活塞压向气缸壁的侧压力可达2200公斤。4.燃烧期间燃气温度高达2300—2400摄氏度。可见，气缸活塞组在发动机工作过程中，承受着很大的热负荷和机械负荷，是发动机上最薄弱的地方。二、气缸构造在设计和构造方面对气缸的要求主要有：1.必须具有足够的强度，以承受发动机运行时所产生的内压；2.必须使用轻金属材料制造，以便降低发动机重量；3.必须具有良好的导热性，以便有效地冷却；4.成本低，且易于制造、检查和维护。气缸呈圆筒形，固定在机匣上，是混合气进行燃烧并将燃烧释放出来的热能转变为机械能的地方。所以将发动机产生功率的部件叫做气缸。组成：气缸由气缸头和气缸筒两部分组成。气缸头：气缸头提供了混合气燃烧的空间，在气缸头上安装有进气门，排气门，两个电嘴。在气缸头上还有进、排气操纵机构及散热片。气缸筒：气缸筒由筒体和钢衬套组成。气缸筒的外表面镶制有散热片，便于散热冷却。(1)气缸头在气冷式发动机中，每个气缸的头部都是分别加工的，而在液冷式发动机中，则通常是整体铸造的。气缸头常用具有良好的导热性和铸造性能的耐热铝合金铸成。铸成后，通过热处理提高材料强度。气冷式发动机气缸头的外部有很多铸造的或机加工的散热片。又深又密的散热片大大地增加了气缸头的散热面积，能更好地改善气冷效果。(2)气缸筒气缸筒内表面和带涨圈的活塞相配合的区域称作镜面。镜面的耐磨性对发动机的工作具有重要的意义，通常采用下列方法提高镜面的耐磨性：1.用渗氮法提高表面硬度；2.采用具有收缩变形的气缸筒；3.精加工镜面。气缸筒渗氮的目的在于让表面层产生氮化铁和钢的其它氮化物，使表面层硬度增加1.5-2倍。氮化过程是在气缸筒长时间放置在温度为500度的氨气介质中进行的。连接：两者的连接一般用螺纹连接，为了增加结合紧度，汽缸头的螺纹直径比气缸身的稍小。翻修：返修理后气缸内径加大量超过0.15mm的气缸称为加大气缸。需要在气缸安装边前面打有“+0.15”的钢印；镀铬气缸需要打有“X”的钢印。三、活塞构造活塞装在气缸里面，承受气缸内燃气的压力，并在气缸内作往复直线运动，将燃气所作的功，传递出去。组成：•活塞•活塞涨圈•活塞销形状：•有些发动机的活塞加工成具有一定的椭圆度，其作用是，在工作温度下，能与气缸配合的更好。•活塞的顶面可以是平面、凸面或凹面。•在活塞的头部可以加工出两个凹槽，以防止与气门相碰撞。活塞的运动速度活塞在气缸内做往复直线运动，而且是非匀速的直线运动。四、活塞附件(1)活塞销功用：联接活塞和连杆。加工：由镍合金钢锻造的管材加工而成,表面进行了硬化和研磨处理。全浮动式活塞销：用于现代航空活塞发动机的活塞销是全浮动式的，这样的活塞销，可以在活塞和连杆活塞销轴承中间自由转动。(2)活塞涨圈–安装：在活塞涨圈槽内，借本身的弹力和燃气从内面作用的侧压力，紧压在气缸壁上。–作用：防止燃气从燃烧室中泄漏出去；并阻挡滑油，使渗到燃烧室中的滑油量降到最小。–分类：封严涨圈、挡油涨圈、刮油涨圈。封严涨圈–功用：发动机工作时，避免燃气通过活塞泄漏。–位置：位于活塞的最上部。–数量：大多数航空发动机，每个活塞上安装有三个封严涨圈。–形状：横截面可以使锥形、矩形或梯形。通常是梯形的，这样便受到活塞运动所产生的附加侧压力，因而被紧紧压在气缸壁上，提供最佳的密封。挡油涨圈–功用：控制气缸壁上滑油油膜的厚度。如果进入燃烧室的滑油过多,滑油就将燃烧，并在燃烧室壁上、电嘴上及气门头上留下很厚的积炭层，这些积炭如果进入到涨圈槽或气门导套内，就可以使气门和活塞涨圈粘住，此外，这些积炭还可以引起电嘴点火延迟，早燃，爆震或滑油消耗量过大。–位置：位于紧挨封严涨圈下面和活塞销衬套的上面。–数量：大多数航空发动机每个活塞上安装有一个或两个。–在涨圈槽上开有很多小孔，使过剩的滑油流回到机匣。刮油涨圈–功用：当活塞上行时，刮油涨圈将多余的滑油留在涨圈的上面；活塞下行时，通过挡油涨圈将这些滑油压回到机匣中去。–位置：它被安装在活塞裙的底部，–数量：大多数发动机每个活塞上安装有一个。–形状：涨圈表面有刮切刃口斜面。涨圈的安装•选择正确的涨圈，注意安装字样•注意开口间隙和侧向间隙符合安装规定•涨圈开口应错开均匀分布曲轴连杆一、曲轴曲轴的主要功用是，把活塞和连杆的往复运动转变为旋转运动，将发动机产生的功率传给螺旋桨。此外，曲轴还带动发动机附件，凸轮盘、增压器等运转，并保证在非作功行程时，连杆和活塞也能运动。曲轴是发动机的主干，它是发动机上承力最大的构件，要求具有足够高的强度，通常由高强度合金钢锻造而成。(1)曲轴的类型1、单曲拐曲轴单曲拐曲轴是最简单的，由前后轴颈、两个曲拐颊、曲拐销和配重组成。此曲轴应用于单