航空模型发动机完全手册范本.doc

航空模型发动机完全手册　　前言　　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　　一 构造和原理　　（一）小发动机的构造：　　图1是轴进气压燃式小发动机的解剖图。

现将它的各个零件和功用分别说明如下：　　1.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，表面非常光滑，近似镜面气缸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（图2）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；“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.　　2.曲轴连杆机构——活塞在气缸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　　3.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　　4.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　　5.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　　6.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　　7.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　　（二）小发动机的工作原理：　　小发动机是一种二行程发动机工作时，可燃混合气通过进气管进入机匣腔活塞下降时，压缩机匣腔的混合气，使它经过转气道和转气口进入气缸上部当活塞再次上升时，混合气在气缸上部受到强烈的压缩，温度升高，着火燃烧。

高温高压的气体猛烈膨胀，推动活塞作功将热能转换为机械能燃烧后的废气在排气口打开时即被排出；与此同时，新鲜混合气又由机匣腔进入气缸，进行第二次的压缩和燃烧再次重复上述过程发动机连续运转后，可调节压缩比和油量来获得不同的功率和转速　　为了进一步了解二行程小发动机的工作原理，现以常见的轴进气压燃式小发动机为例，来说明发动机在两个行程中的工作情况：　　第一个行程（活塞上行进气和压缩行程）——活塞由下止点开始向上移动时，排气口和转气口还是打开的，机匣腔中的新鲜混合气继续通过转气道和转气口进入气缸上部，同时驱除气缸中残留的废气一般压燃式发动机采用360转、排气口，在气缸下部的壁有几条半圆形凹槽，称为转气道，转气道上方叫做转气口；排气口开在转气口的上面，参见图3气缸的切面形状　　图4，当活塞继续上移，转气口和排气口先后关闭（被活塞挡住），气缸上部的混合气受到压缩，温度和压力急剧升高与此同时，由于活塞向上移动，机匣腔的容积扩大，压力降低，随着活塞继续上升，曲轴颈上的进气孔与进气管接通，大气压力迫使外界空气以高速流过进气管中的喷油管，该处压力低于大气压力，燃料从喷油孔中喷出（道理与滴滴涕喷筒打药液的情况相仿），并被流过的空气吹成雾状，在与空气以一定比例混合成可燃混合气后，通过进气孔和曲轴的中空通道进入机匣腔。

　　从这一行程可以看出：活塞上方进行压缩混合气的同时，活塞下方正在吸入供下一次燃烧的新鲜混合气　　第二个行程（活塞下行燃烧、膨胀、排气和转气行程）——图5，活塞到达上止点，气缸混合气的温度已升高到混合气的燃点，于是着火燃烧高压高温的气体膨胀时，迫使活塞向下运动作功这就是燃烧和膨胀的过程　　图6，当活塞下移到某一位置时，曲轴上的进气孔被关闭，刚进入机匣腔的混合气开始受到压缩；活塞继续下移，排气口打开，气缸中的废气开始向外排出接着转气口也打开了此时，机匣腔中受压缩的混合气的压力已大于气缸残余气体的压力，混合气就经过转气道和转气口进入气缸上部，并帮助驱除废气这就是排气和转气（又称驱气、扫气或换气）的过程这时候，气缸又充满了新鲜的可燃混合气　　在这个行程中，完成了燃烧、膨胀、排气和转气过程，活塞又回到了开始时的下止点位置　　所谓二行程发动机，归纳起来，就是活塞经过上、下两个行程（曲轴相应旋转一圈），完成进气、压缩、燃烧、膨胀、排气和转气过程，即完成一个工作循环发动机连续运转时，气缸就周而复始地进行着上述的工作循环大拖拉机、汽车和飞机一般采用四行程发动机（四个行程完成一个工作循环），这种发动机需要气门等复杂机构。

因此，摩托车、小拖拉机、小型农药机械和航空模型上一般都采用二行程发动机 航空模型发动机完全手册 　　（三）二行程小发动机的特点：　　1.利用活塞和曲轴进行配气工作，排气和转气靠活塞控制气缸壁上的排气口和转气口来完成，当活塞上下运动时，这两个配气口就随着活塞的不同位置而打开或关闭；进气由曲轴上的进气孔来控制（也有用活塞和机匣后盖旋板等控制的）　　2.可燃混合气不是直接由外界进入气缸上部，而是分两步完成第一步，混合气从进气孔进入机匣腔；第二步，由机匣腔经过转气道和转气口进入气缸上部　　3.有几个工作过程是同时进行的活塞运动时，活塞上方（气缸上部）和下方（机匣腔）同时进行着某个工作过程如：　　（1）活塞上行，机匣腔吸进新鲜混合气的同时，活塞压缩气缸上方部的混合气　　（2）气缸部的气体燃烧膨胀，迫使活塞下行作功的同时，活塞压缩机匣腔的新鲜混合气　　（3）气缸排出废气的同时，进行转气，使气缸部再次充满新鲜混合气　　4.曲轴旋转一周，混合气燃烧作功一次，发动机的运转较为平稳　　5.省去了气门等机构，构造简单，重量轻，适用于小型发动机　　由于二行程发动机的排气和转气大部分是在同时进行，废气不能排除干净，这些残留废气占去了一部分气缸工作容积，影响了下一次燃烧的效果。

同时，有一部分新鲜混合气未经燃烧就从排气口跑出，增加了耗油率这是二行程发动机的一个较大的缺点　　压燃式小发动机的构造式样很多，仅进气方式就有曲轴式（图1所示）、活塞式、旋板式和活门式等好几种，不过工作原理都相同早期的小发动机，大都采用依靠活塞来控制进气的结构形式，这种形式至今还在一些摩托车和小型汽油机上使用它的进气管接在发动机的腰部，进气口开在气缸壁上（位于转气口下方，由活塞下裙来控制进气口的开启或关闭）这种进气方式加工简单，又不影响曲轴强度，但性能稍差，目前很少被航模发动机采用　　这里要说一下“飞轮作用”在燃烧膨胀行程中，气体压力迫使活塞向下运动并转动曲轴随着活塞的下移，气体压力逐渐减小到排气口开放后，加在活塞上的气体压力几乎消失那么如果没有一种力量继续推动活塞运动，发动机岂不是要停车了吗？不会的因为装在曲轴上的螺旋桨在转动后储存了一部分能量（惯性作用），可用来继续转动曲轴，使活塞继续运动，去完成转气和压缩过程，直到第二次燃烧开始，这种作用就称为“飞轮作用”第二次燃烧后，活塞再次转动曲轴，旋转的螺旋桨又开始储存能量此外，“飞轮作用”还能使发动机转速均匀。