飛機(jī)動力裝置：第一章 航空活塞式發(fā)動機(jī)

飛機(jī)動力裝置上篇航空活塞式發(fā)動機(jī)第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理一、活塞發(fā)動機(jī)概述1、活塞發(fā)動機(jī)的分類按混合氣形成的方式劃分根據(jù)形成混合氣的方式的不同，航空活塞式發(fā)動機(jī)可分為汽化器式發(fā)動機(jī)和直接噴射式發(fā)動機(jī)。按發(fā)動機(jī)的冷卻方式劃分根據(jù)發(fā)動機(jī)的冷卻方式不同，航空活塞式發(fā)動機(jī)分為氣冷式發(fā)動機(jī)和液冷式發(fā)動機(jī)。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理按空氣進(jìn)入汽缸前是否增壓劃分根據(jù)空氣在進(jìn)入汽缸前是否增壓，航空活塞式發(fā)動機(jī)分為吸氣式發(fā)動機(jī)和增壓式發(fā)動機(jī)。按汽缸排列的方式劃分根據(jù)汽缸排列的方式不同可以分為星型發(fā)動機(jī)和直列型發(fā)動機(jī)。直列型發(fā)動機(jī)的汽缸呈“列隊(duì)”式前后排列，它又可分為單排直列型、水平對置型和H型或V型等形式。

星型發(fā)動機(jī)的汽缸排列呈輻射狀，又可分為單排星型和雙排星型兩種2、航空活塞式發(fā)動機(jī)的組成航空活塞式發(fā)動機(jī)的主要機(jī)件包括汽缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)和機(jī)匣。其中活塞、連桿、曲軸統(tǒng)稱為曲拐機(jī)構(gòu)，氣門機(jī)構(gòu)包括進(jìn)氣門和排氣門。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理氣缸：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)直線運(yùn)動，將燃?xì)馑鞯墓Γ瑐鬟f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運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸：和連桿一起將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，將功傳遞給直升機(jī)的旋翼和尾槳。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理航空活塞式發(fā)動機(jī)不但要具備上面所述的主要機(jī)件，而且還必須有許多附件相配合，才能夠進(jìn)行工作。發(fā)動機(jī)的附件分屬于幾個不同的工作系統(tǒng)，每個工作系統(tǒng)擔(dān)負(fù)發(fā)動機(jī)工作中一個方面的任務(wù)。航空活塞式發(fā)動機(jī)一般都具有燃油、點(diǎn)火、潤滑、冷卻和啟動等工作系統(tǒng)。

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理二、航空活塞式發(fā)動機(jī)基本工作原理

上死點(diǎn)：是活塞距曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置。下死點(diǎn)：是活塞距曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置。行程：上、下死點(diǎn)之間的距離叫做活塞的行程1、基本名詞第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理2、四個行程進(jìn)氣行程壓縮行程膨脹行程排氣行程第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理

從進(jìn)氣行程開始到排氣行程結(jié)束，活塞運(yùn)動了四個行程，完成了一個工作循環(huán)，熱能不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，發(fā)動機(jī)連續(xù)不斷地工作。因此，活塞式發(fā)動機(jī)每完成一個工作循環(huán)，進(jìn)、排氣門各開關(guān)一次，點(diǎn)火一次，氣體膨脹作功一次，曲軸轉(zhuǎn)動兩圈(4×180°=720°)。

活塞在四個行程運(yùn)動中，只有膨脹行程對外做功，其余三個行程都要消耗一部分功，消耗的這部分功比膨脹得到的功小得多。因此，從獲得的功中扣除消耗的那部分功，所剩下的功仍然很大，用于帶動附件和螺旋槳轉(zhuǎn)動。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理三、活塞發(fā)動機(jī)的五個工作過程

進(jìn)氣過程壓縮過程燃燒過程膨脹過程排氣過程第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1、活塞發(fā)動機(jī)的五個工作過程

1.1進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程是指新鮮混合氣充填汽缸的過程。作用是使發(fā)動機(jī)得到燃燒時所需要的足量新鮮混合氣。進(jìn)氣過程從進(jìn)氣門打開時開始，到進(jìn)氣門關(guān)閉時結(jié)束。在進(jìn)氣過程的最初一段時間內(nèi)，活塞尚在前一個循環(huán)的排氣行程，正向上死點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)氣門逐漸開大，而排氣門還開著，前一個循環(huán)的廢氣正繼續(xù)排出氣缸。活塞運(yùn)動到上死點(diǎn)時，進(jìn)氣門已開大，而后活塞從上死點(diǎn)向下死點(diǎn)運(yùn)動，氣缸容積不斷擴(kuò)大，大量混合氣經(jīng)過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸?；钊?jīng)過下死點(diǎn)以后，繼續(xù)進(jìn)氣，直到壓縮行程的初期，進(jìn)氣門關(guān)閉時，進(jìn)氣才停止。

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理

吸氣式發(fā)動機(jī)進(jìn)氣增壓式發(fā)動機(jī)進(jìn)氣第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.1.1

氣門的早開和晚關(guān)進(jìn)氣門的早開角α定義：進(jìn)氣門的早開角是進(jìn)氣門剛剛打開時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。進(jìn)氣門要早開，應(yīng)在排氣行程的后期打開。進(jìn)氣門早開角約為15°－35°。好處：進(jìn)氣門早開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)動機(jī)的容積效率，從而提高發(fā)動機(jī)的輸出功率，又有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。開的過早，會使剛進(jìn)入氣缸的一部分新鮮混合氣從排氣門排出，經(jīng)濟(jì)性變壞；開的過晚,會使進(jìn)入氣缸的混合氣減少,對氣缸頭的冷卻變壞。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理進(jìn)氣門的晚關(guān)角β定義：進(jìn)氣門的晚關(guān)角是進(jìn)氣門恰好完全關(guān)閉時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。進(jìn)氣門要晚關(guān)就應(yīng)在壓縮行程的初期關(guān)閉。進(jìn)氣門晚關(guān)角的范圍:40°～80°。好處：進(jìn)氣門晚關(guān)可以盡量多地進(jìn)入新鮮的混合氣;提高發(fā)動機(jī)的容積效率，從而提高發(fā)動機(jī)的輸出功率;也有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。關(guān)的過晚，會使一部分已經(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)氣門關(guān)的過早，也會使新鮮混合氣充填量減少。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.1.2充填量及其影響因素燃燒室容積V燃：活塞在上死點(diǎn)時，活塞頂與汽缸頭之間形成的容積。汽缸工作容積V工：上死點(diǎn)與下死點(diǎn)之間的汽缸容積汽缸全容積V全:活塞在下死點(diǎn)時，活塞頂與汽缸頭之間形成的容積。顯然，汽缸全容積也等于燃燒室容積與汽缸工作容積之和。即：V全=V工+V燃壓縮比：汽缸全容積V全與燃燒室容積V燃的比值。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理充填量：理論充填量：定義：在理想情況下，一次進(jìn)氣過程中進(jìn)入一個氣缸的空氣的質(zhì)量稱為理論充填量。理想情況是：空氣在氣缸中的容積為氣缸的工作容積；吸入式發(fā)動機(jī)氣缸中空氣壓力和溫度分別為外界大氣壓力和溫度；增壓式發(fā)動機(jī)氣缸中的空氣應(yīng)分別為增壓器后空氣的壓力和溫度。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理實(shí)際充填量：定義：在一次進(jìn)氣過程中實(shí)際進(jìn)入一個氣缸的空氣的質(zhì)量稱為實(shí)際充填量，簡稱為充填量。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)動機(jī)的功率就越大;反之，充填量越小，發(fā)動機(jī)的功率也越小。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理充填系數(shù)：定義：實(shí)際充填量與理論充填量的比值稱為充填系數(shù)。充填系數(shù)越大，說明進(jìn)氣過程中空氣充填入氣缸的有效程度越大，進(jìn)氣過程進(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)動機(jī)的充填系數(shù)一般約為0.7－1.2。

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理影響充填系數(shù)的因素：流動損失：氣體流經(jīng)進(jìn)氣管和進(jìn)氣門等處時，不可避免地會發(fā)生摩擦和分離，形成渦流，產(chǎn)生流動損失，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)氣過程中，由于氣體與氣缸、活塞和氣門等灼熱機(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。同開角：同開角愈小，充填系數(shù)愈小。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理影響充填系數(shù)的因素：進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣溫度升高時，充填系數(shù)增大;進(jìn)氣溫度降低，充填系數(shù)減小。原因是：進(jìn)氣溫度升高時，燃油汽化加強(qiáng)，從空氣中吸收的熱量增多，空氣被冷卻的程度增大。進(jìn)氣溫度升高時，新鮮氣體受熱程度減小。進(jìn)氣溫度升高時，氣體的密度變小，流動損失所引起的壓力降減小，因?yàn)閴毫禐椋喊l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時，充填系數(shù)最大，轉(zhuǎn)速偏離設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，充填系數(shù)都會減小。高轉(zhuǎn)速時：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增大時，活塞運(yùn)動速度也增大，進(jìn)氣管內(nèi)氣體流速也隨之增大，引起流動損失增加，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：進(jìn)氣門的晚關(guān)角是為高轉(zhuǎn)速工作的需要而確定的，在低轉(zhuǎn)速時進(jìn)氣門晚關(guān)角就顯得過大，這樣，使已進(jìn)入氣缸的混合氣，在壓縮的過程中又倒流回進(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，充填系數(shù)也小。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.2壓縮過程

壓縮過程提高混合氣的壓力和溫度，為燃燒創(chuàng)造良好的條件，使混合氣在較小的容積內(nèi)燃燒后，能夠達(dá)到較高的壓力和溫度，以增加燃?xì)馀蛎洉r所作的功，從而提高發(fā)動機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性。壓縮過程從活塞在下死點(diǎn)時開始，到活塞行至上死點(diǎn)時結(jié)束。在壓縮過程中曲軸旋轉(zhuǎn)180°。

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理

1.3燃燒過程

燃燒過程是指混合氣在氣缸內(nèi)燃燒釋放熱能的過程。其作用是提高氣體的溫度和壓力，以便氣體膨脹，推動活塞作功。燃燒過程從電嘴點(diǎn)火時開始，到混合氣全部燒完時結(jié)束。也可以說，燃燒過程從壓縮行程后期開始，到膨脹行程初期結(jié)束。燃燒過程的化學(xué)反應(yīng)方程式為:2C8H18＋25O2→16CO2＋18H2O＋Q

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理燃燒過程的三個階段燃燒過程第一階段燃燒過程第一階段是從電嘴點(diǎn)火時開始，到氣缸內(nèi)的氣體壓力開始顯著增大時結(jié)束。燃燒過程第二階段燃燒過程第二階段從氣體壓力開始顯著增大時開始，到氣體壓力達(dá)到最大時結(jié)束。活塞到達(dá)上死點(diǎn)后，曲軸轉(zhuǎn)到10°～15°時，燃?xì)鈮毫蜏囟冗_(dá)到最大值，發(fā)動機(jī)的功率增大。燃燒過程第三階段燃燒過程第三階段從氣體壓力達(dá)到最大時開始,到混合氣全部燒完時結(jié)束。這個階段的燃燒是在膨脹過程中進(jìn)行的。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理余氣系數(shù)α

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時火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，余氣系?shù)偏離這個數(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為過份貧油;α＜0.6為過份富油。為了縮短燃燒過程進(jìn)行的時間，混合氣的余氣系數(shù)應(yīng)在0.8－0.9之間。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理在起飛，巡航和慢車各種工作狀態(tài)時，余氣系數(shù)α的大小是不一樣的。在起飛工作狀態(tài)時，主要應(yīng)考慮有盡量大的功率輸出，所以應(yīng)更富油，這時α＝0.85左右;在巡航工作狀態(tài)時，在保證發(fā)動機(jī)正常工作和一定的輸出功率的前提下，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，所以這時α應(yīng)盡量接近１;在慢車工作狀態(tài)時，由于排除廢氣不徹底，為保證正常的燃燒，這時應(yīng)富油，所以α應(yīng)在0.70～0.85范圍內(nèi)。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理幾種不正常的燃燒現(xiàn)象：早燃定義：早燃是電嘴沒跳火，混合氣就燃燒的現(xiàn)象。原因：主要是氣缸頭溫度過高或壓縮比過大，也就是說，在氣缸內(nèi)存在赤熱點(diǎn)，如氣缸頭溫度過高，會使電嘴、排氣門等高溫機(jī)件處積碳而赤熱，造成早燃。危害：早燃發(fā)生后，氣體壓力升高過早，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)動機(jī)功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差。多氣缸發(fā)動機(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)動機(jī)會發(fā)生強(qiáng)烈的震動。若發(fā)動機(jī)在小轉(zhuǎn)速工作時發(fā)生早燃，壓縮行程后期燃?xì)庾饔迷诨钊系膲毫^大，而曲軸旋轉(zhuǎn)的慣性又較小，還會引起曲軸倒轉(zhuǎn)，損壞機(jī)件。必須防止發(fā)動機(jī)產(chǎn)生早燃。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理預(yù)防與排除：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)動機(jī)，確保發(fā)動機(jī)氣缸頭溫度正常，同時要防止氣缸內(nèi)積炭。在維修發(fā)動機(jī)時，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。排除：早燃的排除方法就是降低氣缸溫度。當(dāng)早燃發(fā)生在發(fā)動機(jī)大功率工作時，可以收回油門桿幾秒鐘，這就可以提供足夠的冷卻，以清除燃燒室中的一些鉛或其它沉積物。被清除下來的沉積物就從排氣管排出，在夜晚，這些碎?？煽吹靡?，好象噴出一陣火花。如果對不間斷的正常功率運(yùn)轉(zhuǎn)不允許拉回油門，可以用驟然冷卻沖擊的方法來清除沉積物，如噴水、噴酒精、完全冷卻的汽化器空氣等，使氣缸燃燒室驟然冷卻。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理回火：汽化器回火：汽化器式發(fā)動機(jī)，混合氣過分貧油燃燒時，火焰?zhèn)鞑ニ俣仁志徛?，燃燒過程延續(xù)時間增長，在整個膨脹過程和排氣過程中一直進(jìn)行著燃燒，在排氣過程后期，進(jìn)氣門已經(jīng)打開時，燃燒還在繼續(xù)進(jìn)行，下一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣就會被殘余的火焰點(diǎn)燃，如果這時的火焰?zhèn)鞑ニ俣却笥谶M(jìn)氣管內(nèi)氣體流速，火焰就竄入進(jìn)氣管，沿管路一直燒到汽化器，這種現(xiàn)象叫做汽化器回火。回火會損壞汽化器或進(jìn)氣系統(tǒng)的其它機(jī)件，造成氣缸頭溫度過高?；鼗鸬母驹蚴腔旌蠚膺^分貧油。具體原因是：燃油系統(tǒng)有故障或氣門間隙調(diào)整不當(dāng)?；鼗饦O少涉及整臺發(fā)動機(jī)，因此，回火很少是汽化器的故障。實(shí)際上在所有的情況下，回火僅限于發(fā)生在一個或兩個氣缸中，通常是由于這些氣缸的氣門間隙調(diào)整不當(dāng)，噴油嘴有故障或其它原因，導(dǎo)致這些氣缸比整臺發(fā)動機(jī)混合氣較貧。

在某些情況下，一臺發(fā)動機(jī)在慢車范圍回火，而在中轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時工作正常，這種情況，最大的可能是：慢車混合器有故障，造成慢車混合比過分貧油，適當(dāng)調(diào)整慢車混合比，一般就可以排除該故障。應(yīng)用冷缸檢查的方法排除這些氣缸的缺陷。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理爆震定義：混合氣爆炸性的燃燒叫做爆震。危害：爆震會使氣缸局部溫度急劇升高，活塞、氣門及電嘴等機(jī)件過熱或被燒壞;局部燃?xì)庖院芨叩膲毫ν蝗蛔饔迷诨钊希骨諜C(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)動機(jī)的功率減小，經(jīng)濟(jì)性變差。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理爆震的原因：燃油的品級，即燃油的辛烷值、壓縮比、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度、氣缸頭溫度、提前點(diǎn)火角轉(zhuǎn)速。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理爆震的原因：燃油的品級，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)動機(jī)就愈容易產(chǎn)生爆震。各類發(fā)動機(jī)采用的燃油的品級是有規(guī)定的，若使用了比規(guī)定的燃油品級低的燃油，發(fā)動機(jī)工作時就可能產(chǎn)生爆震。壓縮比：增大發(fā)動機(jī)的壓縮比，壓縮后的混合氣的壓力增大，溫度升高，混合氣燃燒時的壓力和溫度也隨之升高，這會加速過氧化物的形成，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)動機(jī)的壓縮比一般限制在8.5以下。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理爆震的原因：進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度過高，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)生的過氧化物也隨之增多，故容易產(chǎn)生爆震。氣缸頭溫度：氣缸頭溫度過高時，混合氣受熱程度增大，溫度升高，產(chǎn)生的過氧化物也就增多，故容易產(chǎn)生爆震。因此，必須保持發(fā)動機(jī)散熱良好，以防止發(fā)動機(jī)溫度過高。所以，氣缸頭溫度愈高愈容易爆震。提前點(diǎn)火角：：提前點(diǎn)火角過大時，發(fā)動機(jī)容易發(fā)生爆震。這是因?yàn)榛旌蠚膺吶紵?，邊壓縮的時間增加，混合氣的壓力和溫度升高很快，過氧化物形成得更多的緣故。轉(zhuǎn)速：發(fā)動機(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)動機(jī)應(yīng)避免在高進(jìn)氣壓力，低的轉(zhuǎn)速下工作。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.4膨脹過程膨脹過程從活塞運(yùn)動到上死點(diǎn)時開始，到活塞行至下死點(diǎn)時結(jié)束。在膨脹過程中，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。膨脹過程是燃?xì)馀蛎浲苿踊钊鞴Φ倪^程。在這個過程中，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎?，推動活塞，使曲軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力，所以，膨脹過程是使熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程。膨脹過程所輸出的功與壓縮比、最高溫度和多變指數(shù)有關(guān)。當(dāng)進(jìn)氣溫度和多變指數(shù)保持不變的情況下，壓縮比越大，膨脹過程所輸出的功越多;當(dāng)壓縮比和多變指數(shù)不變時，最高溫度越高，膨脹過程所輸出的功越多。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.5排氣過程排氣過程從排氣門打開時開始，到排氣門關(guān)閉時結(jié)束。排氣過程中，曲軸旋轉(zhuǎn)的角度大于180°。排氣過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)動機(jī)的功率就越高。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.5.1排氣門的早開角γ

定義：排氣門的早開角是排氣門剛剛打開時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。排氣門要早開，應(yīng)在膨脹行程的后期打開。

排氣門早開角約為50°－80°。好處：排氣門早開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)動機(jī)的輸出功率。開的過早，會影響膨脹行程的進(jìn)行，減小輸出功率。開得過晚，則排氣不徹底，增加活塞向上運(yùn)動的阻力，減小輸出功率。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.5.2排氣門的晚關(guān)角δ

定義：排氣門的晚關(guān)角是排氣門恰好完全關(guān)閉時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。排氣門要晚關(guān)就應(yīng)在進(jìn)氣行程的初期關(guān)閉。排氣門晚關(guān)角的范圍:20°～40°。好處：排氣門晚關(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)動機(jī)的輸出功率。關(guān)的過早，則廢氣排氣得不徹底，就會減少進(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。排氣門關(guān)得過晚，已進(jìn)入氣缸的一部分新鮮混合氣會從排氣門直接排入大氣，使發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不好。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1.5.3氣門同開由于進(jìn)氣門早開和排氣門晚關(guān)，因此，使得排氣過程后期與下一循環(huán)的進(jìn)氣過程初期重疊。在重疊期間進(jìn)氣門和排氣門同時開啟，這種現(xiàn)象叫做氣門同開。氣門同開期間曲軸的轉(zhuǎn)角，叫做氣門同開角。

第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理四活塞發(fā)動機(jī)的特性

定義：活塞式發(fā)動機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,進(jìn)氣壓力，飛行高度等的變化規(guī)律。分類：負(fù)荷特性;螺旋槳特性;高度特性;增壓特性。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理1負(fù)荷特性：吸氣式發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)節(jié)氣門全開時,發(fā)動機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做吸氣式發(fā)動機(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改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速：槳葉角增大，負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)速減??；槳葉角減小，負(fù)荷變小，轉(zhuǎn)速增大。節(jié)氣門全開；混合氣的余氣系數(shù)保持不變；提前點(diǎn)火角在每個轉(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，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。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理增壓式發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)進(jìn)氣壓力保持為最大時，發(fā)動機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做增壓式發(fā)動機(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)動機(jī)的轉(zhuǎn)速；余氣系數(shù)保持不變；提前點(diǎn)火角在每個轉(zhuǎn)速都調(diào)到最有利的數(shù)值。利用改變節(jié)氣門開度的方法來保持進(jìn)氣壓力不變。當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，增壓器的增壓能力變小，必須逐漸開大節(jié)氣門，轉(zhuǎn)速減小到某一數(shù)值以后，節(jié)氣門全開，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，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。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理2螺旋槳特性定義：當(dāng)發(fā)動機(jī)螺旋槳的槳葉角保持不變時，發(fā)動機(jī)的有效功率和有效燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，叫做發(fā)動機(jī)的螺旋槳特性。增壓式發(fā)動機(jī)的螺旋槳特性轉(zhuǎn)速增大時，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。吸氣式發(fā)動機(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。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)工作原理余氣系數(shù)：在高轉(zhuǎn)速工作時，為了使發(fā)動機(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，必須在保證發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作的前提下，來提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，混合氣的余氣系數(shù)選擇為0.9～1.0。在低轉(zhuǎn)速工作時，為了提供足夠的燃料使之保證燃燒，必須使用富油混合氣，所以，混合氣的余氣系數(shù)應(yīng)選擇為0.7～0.8。第一章航空活塞式發(fā)動機(jī)