什麼是活塞運動

  活塞運動是一個物理、機械名詞,相信大家在物理課都有簡單瞭解過。下面小編就給大家介紹,希望大家喜歡!

  活塞運動組成

  主要由氣缸、 活塞、連桿、 曲軸、氣門機構、 螺旋槳減速器、機匣等組成。氣缸是混合氣***汽油和空氣***進行燃燒的地方。氣缸內容納活塞作往復運動。氣缸頭上裝有點燃混合氣的電火花塞***俗稱電嘴***,以及進、排氣門。發動機工作時氣缸溫度很高,所以氣缸外壁上有許多散熱片,用以擴大散熱面積。氣缸在發動機殼體***機匣***上的排列形式多為星形或V形。常見的星形發動機有5個、7個、9個、14個、18個或24個氣缸不等。在單缸容積相同的情況下,氣缸數目越多發動機功率越大。活塞承受燃氣壓力在氣缸內作往復運動,並通過連桿將這種運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿用來連線活塞和曲軸。 曲軸是發動機輸出功率的部件。曲軸轉動時,通過減速器帶動螺旋槳轉動而產生拉力。除此而外,曲軸還要帶動一些附件***如各種油泵、發電機等***。氣門機構用來控制進氣門、排氣門定時開啟和關閉。

  活塞運動的工作原理

  活塞頂部在曲軸旋轉中心最遠的位置叫上死點、最近的位置叫下死點、從上死點到下死點的距離叫活塞衝程。 活塞式航空發動機大多是 四衝程發動機,即一個氣缸完成一個工作迴圈,活塞在氣缸內要經過四個衝程,依次是進氣衝程、壓縮衝程、膨脹衝程和排氣衝程。

  發動機開始工作時,首先進入“進氣衝程”,氣缸頭上的進氣門開啟,排氣門關閉,活塞從上死點向下滑動到下死點為止,氣缸內的容積逐漸增大,氣壓降低——低於外面的大氣壓。於是新鮮的汽油和空氣的混合氣體,通過開啟的進氣門被吸入氣缸內。混合氣體中汽油和空氣的比例,一般是 1比 15即燃燒一公斤的汽油需要15公斤的空氣。

  進氣衝程完畢後,開始了第二衝程,即“壓縮衝程”。這時曲軸靠慣性作用繼續旋轉,把活塞由下死點向上推動。這時進氣門也同排氣門一樣嚴密關閉。氣缸內容積逐漸減少,混合氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞運動到上死點時,混合氣體被壓縮在上死點和氣缸頭之間的小空間內。這個小空間叫作“燃燒室”。這時混合氣體的壓強加到十個大氣壓。溫度也增加到攝氏400度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒時產生的熱量,使限制在燃燒室這個小小空間裡的混合氣體的壓強大大提高,以便增加它燃燒後的做功能力。

  當活塞處於下死點時,氣缸內的容積最大,在上死點時容積最小***後者也是燃燒室的容積***。混合氣體被壓縮的程度,可以用這兩個容積的比值來衡量。這個比值叫“壓縮比”。 活塞航空發動機的壓縮比大約是5到8,壓縮比越大,氣體被壓縮得越厲害,發動機產生的功率也就越大。

  壓縮衝程之後是“工作衝程”,也是第三個衝程。在壓縮衝程快結束,活塞接近上死點時,氣缸頭上的火花塞通過高壓電產生了電火花,將混合氣體點燃,燃燒時間很短,大約0.015秒;但是速度很快,大約達到每秒30米。氣體猛烈膨脹,壓強急劇增高,可達60到75個大氣壓,燃燒氣體的溫度到攝氏2000到2500度。燃燒時,區域性溫度可能達到三、四千度,燃氣加到活塞上的衝擊力可達15噸。活塞在燃氣的強大壓力作用下,向下死點迅速運動,推動連桿也向下跑,連桿便帶動曲軸轉起來了。

  這個衝程是使發動機能夠工作而獲得動力的唯一衝程。其餘三個衝程都是為這個衝程作準備的。

  第四個衝程是“排氣衝程”。工作衝程結束後,由於慣性,曲軸繼續旋轉,使活塞由下死點向上運動。這時進氣門仍舊關閉,而排氣門大開,燃燒後的廢氣便通過排氣門向外排出。 當活塞到達上死點時,絕大部分的廢氣已被排出。然後排氣門關閉,進氣門開啟,活塞又由上死點下行,開始了新的一次迴圈。

  從進氣衝程吸入新鮮混合氣體起,到排氣衝程排出廢氣止,汽油的熱能通過燃燒轉化為推動活塞運動的機械能,帶動螺旋槳旋轉而作功,這一總的過程叫做一個“迴圈”。這是一 種周而復始的運動。由於其中包含著熱能到機械能的轉化,所以又叫做“熱迴圈”。

  活塞航空發動機要完成四衝程工作,除了上述氣缸、活塞、連桿、曲軸等構件外,還需要一些其他必要的裝置和構件。

  活塞運動的輔助系統

  發動機除主要部件外,還須有若干 輔助系統與之配合才能工作。主要有 進氣系統***為了改善高空效能,在進氣系統內常裝有增壓器,其功用是增大進氣壓力***、 燃油系統、點火系統***主要包括高電壓磁電機、輸電線、火花塞***、起動系統***一般為電動起動機***、散熱系統和潤滑系統等。