发动机活塞运动过程:1。活塞从顶部开始,进气门打开,活塞向下移动吸入燃烧混合物。2活塞移动到顶部压缩混合物。3当活塞到达顶部时,火花塞点燃混合物,爆炸使活塞再次向下移动。4当活塞到达底部时,排气阀打开,活塞向上运动,尾气通过排气管排出气缸。活塞运动一般由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机壳等组成。它是气缸混合气(汽油和空气)燃烧的地方。气缸容纳活塞往复运动。气缸的头部装有火花塞(俗称电喷)来点燃混合气,还有进气门和排气门。发动机工作时,气缸的温度很高,所以气缸外壁上有很多翅片,以扩大散热面积。气缸在发动机壳体(机壳)上的排列多为星形或V形。普通星形发动机有5、7、9、14、18或24个气缸。同样的单缸容积,缸数越多,发动机功率越大。在气体的压力下,活塞在气缸中往复运动,这种运动通过连杆转化为曲轴的旋转运动。连杆用于连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出动力的部件。曲轴转动时,减速器带动螺旋桨转动,产生拉力。除此之外,曲轴还带动一些附件(如各种油泵、发电机等。)气门机构用于控制进气门和排气门的正时开启和关闭。
涡桨发动机和活塞发动机有什么分别
区别如下:
1、特点不同
涡轮式发动机通常运用于航天、航海,活塞式发动机通常运用于地面以及航海,活塞式发动机的特点为热效率高(相对于涡轮式),输出扭矩大,启动快,故适用于地面。
2、组成不同
现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。
3、应用不同
涡轮发动机多用于飞机和小型汽艇上,活塞式发动机多用于汽车、拖拉机、发电机和大型轮船上。
涡轮发动机优势:
内燃机是一种耗气机械,由于燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油,不但不会产生更多功率,还将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中。发动机供油越多黑烟就越浓。因此,当超过空燃比极限后,继续供油不但消耗更多燃油、使柴油机寿命缩短,还会严重污染大气。
涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率,非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空气,而涡轮增压发动机由涡轮增压器向发动机提供压缩空气。
由于进入气缸的空气量增多,所以允许喷入较多的燃油使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率或者说一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机相同的功率。
由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气燃油在发动机气缸里燃烧时会燃烧得更充分、更彻底。其它还有节约燃油和降低排放等优点。
涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到氧气补偿,发动机和涡轮增压器相匹配使进气管压力保持海平面大气压。而一台自然吸气的发动机随着海拔高度的增加其功率将下降。
活塞式发动机的工作原理
涡桨发动机是用燃气轮机驱动螺旋桨,同时还利用了喷气作推力。活塞发动机+螺旋桨是用活塞式发动机驱动螺旋桨。
同活塞式发动机+螺旋桨相比,涡轮螺旋桨发动机有很多优点。首先,它的功率大,功重比(功率/重量)也大,最大功率可超过10000马力,功重比为4以上;而活塞式发动机最大不过三四千马力,功重比2左右。其次,由于减少了运动部件,尤其是没有做往复运动的活塞,涡轮螺旋桨发动机运转稳定性好,噪音小,工作寿命长,维修费用也较低。而且,由于核心部分采用燃气发生器,涡轮螺旋桨发动机的适用高度和速度范围都要比活塞式发动机高很多。在耗油率方面,二者相差不多,但涡轮螺旋桨发动机所使用的煤油要比活塞式发动机的汽油便宜。
现在已经没有活塞发动机用作航空。
活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机,即一个气缸完成一个工作循环,活塞在气缸内要经过四个冲程,依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。 进气冲程完毕后,开始了第二冲程,即“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转,把活塞由下死点向上推动。这时进气门也同排气门一样严密关闭。气缸内容积逐渐减少,混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时,混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压强加到十个大气压。温度也增加到摄氏400度左右。压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高,以便增加它燃烧后的做功能力。
当活塞处于下死点时,气缸内的容积最大,在上死点时容积最小(后者也是燃烧室的容积)。混合气体被压缩的程度,可以用这两个容积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”。活塞航空发动机的压缩比大约是5到8,压缩比越大,气体被压缩得越厉害,发动机产生的功率也就越大。 压缩冲程之后是“工作冲程”,也是第三个冲程。在压缩冲程快结束,活塞接近上死点时,气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花,将混合气体点燃,燃烧时间很短,大约0015秒;但是速度很快,大约达到每秒30米。气体猛烈膨胀,压强急剧增高,可达60到75个大气压,燃烧气体的温度到摄氏2000到2500度。燃烧时,局部温度可能达到三、四千度,燃气加到活塞上的冲击力可达15吨。活塞在燃气的强大压力作用下,向下死点迅速运动,推动连杆也门下跑,连杆便带动曲轴转起来了。
这个冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。 第四个冲程是“排气冲程”。工作冲程结束后,由于惯性,曲轴继续旋转,使活塞由下死点向上运动。这时进气门仍旧关闭,而排气门大开,燃烧后的废气便通过排气门向外排出。 当活塞到达上死点时,绝大部分的废气已被排出。然后排气门关闭,进气门打开,活塞又由上死点下行,开始了新的一次循环。
从进气冲程吸入新鲜混合气体起,到排气冲程排出废气止,汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能,带动螺旋桨旋转而作功,这一总的过程叫做一个“循环”。这是一 种周而复始的运动。由于其中包含着热能到机械能的转化,所以又叫做“热循环”。
活塞航空发动机要完成四冲程工作,除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等构件外,还需要一些其他必要的装置和构件。
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