Поршневой двс: ᐉ Принцип действия поршневых двигателей внутреннего сгорания. Основные понятия

Узнайте, как работают поршневые двигатели

Знание некоторых общих принципов работы двигателя эксплуатация помогает пилотам эффективно управлять двигателями, продлевает срок службы силовой установки и помогает избежать отказов двигателя.

Основные принципы работы поршневых двигателей

Наиболее распространены поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. силовые установки на самолетах авиации общего назначения. Эти двигатели практически идентичны автомобильным двигателям, за тремя важными исключениями:

1. Большинство авиационных двигателей имеют воздушное охлаждение. Этот подход экономит вес радиатора и охлаждающей жидкости и добавляет меру безопасности. Потеря охлаждающей жидкости или выход из строя системы охлаждения двигателя с жидкостным охлаждением двигатель быстро приводит к полному отказу двигателя.
2. Авиационные двигатели имеют двойную систему зажигания, с энергия для создания искры, генерируемой магнето. Магнето, вращаемое коленчатым валом, не зависит на авиабатарейке. Каждый цилиндр также имеет два Свечи зажигания. Если один штекер или магнето выходит из строя, другой обеспечивает искру для сжигания топлива.
3. Поскольку авиационный двигатель работает в течение широкий диапазон высот, регуляторы мощности включают ручное управление смесью, которое пилот использует для поддерживать правильное соотношение воздух/топливо, так как самолет поднимается и опускается.

Четырехтактный цикл

Типичный поршневой двигатель работает по четырехтактный цикл.

Впуск: Поршень движется вниз в цилиндр, всасывающий воздух и топливо через открытый впускной клапан.

Компрессия: Клапаны впускные и выпускные в цилиндр закрывается и поршень движется вверх в цилиндр, сжимающий топливно-воздушную смесь.

Мощность: Когда поршень приближается к верхней части цилиндра на такте сжатия, разрыв электричество от системы зажигания генерирует искру в свечах зажигания. Искры воспламеняют воздух/топливо смесь, которая быстро расширяется при горении. Сила этого расширения толкает поршень обратно вниз в цилиндр. При движении поршня вниз он поворачивает коленчатый вал, который вращает гребной винт.

Выхлоп: Когда поршень достигает дна цилиндра открывается выпускной клапан. поршень затем возвращается в цилиндр, выталкивая сгоревший топливно-воздушной смеси из цилиндра.

Каждый цилиндр выполняет эти четыре такта за оборот, следя за тем, чтобы хотя бы один поршень всегда производящая мощность.

Карбюраторы и топливные форсунки

Большинство поршневых двигателей, используемых в самолетах, имеют карбюратор или система впрыска топлива для подачи топлива и воздуха в цилиндры. Карбюратор смешивает топливо и воздух до того, как он попадет в цилиндры. Карбюраторы распространены на меньших двигателях, потому что они относительно недорогой. Большие двигатели обычно имеют впрыск топлива. системы, которые впрыскивают топливо прямо в цилиндры, где он смешивается с воздухом во время всасывания гладить.

Системы зажигания

Система зажигания обеспечивает искру для воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах поршневого двигателя. Большинство современных авиационных двигателей используют магнето для генерации Искра. Хотя и не такой изощренный, как электронные системы зажигания, применяемые в новейших автомобилях, Магнето полезны в самолетах, потому что:

• Они производят более горячую искру при высоких оборотах двигателя. чем аккумуляторная система, используемая в автомобилях.
• Они не зависят от внешнего источника энергии, такой как батарея, генератор или генератор.

Начало работы
Магнето вырабатывают электричество при вращении. Итак, чтобы запустить двигатель, пилот должен включить аккумуляторный стартер, который вращает коленчатый вал. После того, как магнето начинают вращаться, они подают искра на каждый цилиндр для воспламенения воздушно-топливной смеси и система запуска отключена. Батарея нет больше не принимает участия в работе двигателя. Если выключатель батареи (или главный) выключен, двигатель продолжает работать.

Двойное зажигание

Большинство авиационных двигателей оснащены двойным зажиганием. система — два магнето, питающих электричеством тока на две свечи зажигания на каждый цилиндр. Один система магнето подает ток на один набор заглушки; вторая система подает ток на другой комплект заглушек. Вот почему зажигание включено Cessna Skyhawk SP Model 172 (отмечен как MAGNETO на некоторых самолетах) имеет пять позиций: ВЫКЛ , л ( слева ), р ( справа ), ОБА , и СТАРТ . С переключатель в положении L или R , только один магнето подает ток и только один комплект искры пробки загораются. С выключателем ОБА положение, оба магнето подают ток и оба набора свечи горят.

Преимущества двойного зажигания
Самолеты имеют двойную систему зажигания для безопасности и эффективность.

• При выходе из строя одной магнето двигатель может работайте в другой системе, пока не сможете сделать безопасный посадка.
• Две свечи зажигания улучшают горение и сгорание смесь, обеспечивающая улучшенные характеристики.

Управление системой зажигания
Вы должны повернуть ключ зажигания в положение ОБА после запуска двигателя и оставить на ОБА во время полета. Выключите его OFF после выключения двигатель. Если оставить зажигание включенным ОБА (или L или R ), двигатель может возгорание, если винт перемещается снаружи самолете, даже если главный выключатель выключенный.

Проверка перед взлетом
Чтобы убедиться, что обе системы зажигания работают должным образом, проверьте каждую систему во время запуска двигателя перед взлетом. Обычная процедура заключается в установке мощность около 1700 об/мин. Поверните ключ зажигания из ОБА до R , затем обратно к ОБА , затем до L , а потом обратно до ОБЕ . Вам следует наблюдайте небольшое падение оборотов каждый раз, когда вы переключаетесь с ОБА по R или L . Если оба магнето работают нормально, капля должна быть не более 75 об/мин.

Выключение двигателя
Вы не должны останавливать поршневой двигатель, поворачивая замок зажигания на ВЫКЛ . Вместо этого переместите регулятор смеси в положение отсечки холостого хода для выключения подача топлива в цилиндры. После двигателя останавливается, поверните ключ зажигания в положение OFF . Этот процедура гарантирует, что топливо не останется в цилиндрах и что двигатель не запустится случайно, если кто-то поворачивает винт или если нагар откладывается внутри цилиндры создают горячие точки, которые воспламеняют остаточные топливо.

Органы управления поршневым двигателем

Большинство современных поршневых двигателей имеют два или три основных контролирует.

• A дроссельная заслонка , управление, которое имеет больше всего прямое влияние на мощность.
• Управление воздушным винтом (если самолет оснащен винтом постоянной скорости) для регулировки скорость вращения винта, измеренная в оборотов в минуту (об/мин).
• Регулятор смеси для регулировки соотношения воздух/топливо смеси при наборе высоты и снижении самолета.

Карбюраторные двигатели также имеют подогрев карбюратора для предотвращения образования или таяния льда в карбюраторе. Двигатели мощностью около 200 лошадиных сил и более обычно имеют закрылки капота, чтобы позволить пилоту регулировать количество охлаждающий воздух, обтекающий двигатель. Открытие заслонки капота особенно важно во время большой мощности операций, таких как взлет и продолжительное поднимается.

Воздушные винты

Поршневые двигатели обычно подключаются к винт фиксированного шага или винт постоянной скорости.

Гребные винты фиксированного шага крепятся болтами непосредственно к коленчатый вал двигателя и поэтому всегда поворачивайте с той же скоростью, что и двигатель. Винт с фиксированным шагом что-то вроде коробки передач только с одной передачей. Этот конфигурация компенсирует свою неэффективность за счет будучи очень простым в эксплуатации. Единственный датчик, который вы нужно следить за тахометром.

Винт постоянной скорости имеет регулятор который регулирует угол лопастей, чтобы поддерживать выбранных вами оборотов. Этот тип пропеллера делает гораздо больше эффективное использование мощности двигателя. На малой скорости, когда требуется максимальная мощность (как при взлете), вы выберите максимальные обороты или «полное увеличение» с помощью управление винтом, а лопасти винта соответствуют воздуха под небольшим углом. Во время круиза вы регулируете обороты на более низкую настройку, и лезвия кусают больше воздуха при уменьшении скорости.

Управление мощностью

С винтом фиксированного шага управление мощностью простой. Нажмите на дроссельную заслонку, и обороты (и мощность) увеличивается. Вытяните дроссельную заслонку, и обороты уменьшатся. Быть известно, однако, что с увеличением воздушной скорости число оборотов в минуту стремится тоже подползти. Внимательно следите за тахометром при спусках на высокой скорости убедиться, что обороты остается в пределах.

Винт с постоянной скоростью вращения делает управление питанием немного сложнее. Вы должны следить за коллектором манометр, управляемый дроссельной заслонкой, и тахометр, показывающий обороты винта. Вы корректируете об/мин с управлением пропеллером.

При установке мощности с винтом с постоянной скоростью вращения, запомнить эти основные правила, чтобы не перенапрягать двигатель:

Двигатели с карбюраторами

Многие авиационные поршневые двигатели используют карбюраторы для смешивание воздуха и топлива для создания горючей смеси что горит в цилиндрах.

Как работает карбюратор

Наружный воздух проходит через воздушный фильтр, затем в карбюратор. Воздух проходит через трубку Вентури, узкое горло в карбюраторе. Воздух ускоряется в трубку Вентури и давление в ней падает в соответствии с Принцип Бернулли. Частичный вакуум нагнетает топливо втекать через струю в воздушный поток, где он смешивается с набегающим воздухом. Затем воздушно-топливная смесь течет во впускной коллектор, который направляет его к каждому цилиндр.

Правильное соотношение

Карбюратор смешивает воздух и топливо по весу. Поршень двигатели обычно развивают максимальную мощность, когда смесь воздух/топливо составляет около 15:1.Карбюраторы откалиброван при давлении на уровне моря для измерения правильного количество топлива при контроле смеси в полном объеме богатое положение. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Чтобы компенсировать эту разницу, пилот использует регулятор смеси для регулировки воздушно-топливной смеси попадание в камеру сгорания.

Для контроля количества топлива, которое смешивается с воздуха, в большинстве карбюраторов используется поплавок в топливной камере. А игла, прикрепленная к поплавку, открывает и закрывает отверстие в топливопроводе, дозирование правильного количества топлива в карбюратор. Положение поплавка, контролируется уровнем топлива в поплавковой камере, определяет, когда клапан открывается и закрывается.

Running Rich

Слишком богатая топливно-воздушная смесь, т.е. он содержит слишком много топлива — вызывает чрезмерное количество топлива расход, неровная работа двигателя и потеря мощности. Работа двигателя на слишком богатой смеси также приводит к охлаждению двигателя. что приводит к снижению температуры горения ниже нормы. камеры, что приводит к загрязнению свечей зажигания, среди другие проблемы.

Работа на обедненной смеси

Работа со слишком бедной смесью — слишком мало топлива на нынешний вес воздуха — получается неровная работа двигателя, детонация, перегрев и потеря мощности.

Карбюратор Ice

Испарение топлива и расширение воздуха в карбюратор вызывает резкое охлаждение воздуха/топлива смесь. Температура может упасть до 60 F (15 в) за долю секунды. Это охлаждение вызывает водяной пар в воздухе конденсируется, и если температура в карбюраторе достигает 32 градусов по Фаренгейту (0 в) вода замерзает в каналах карбюратора. Даже незначительное накопление этого депозита может ограничить поступление воздуха в карбюратор, снижение мощности. Обледенение карбюратора также может привести к полной поломке двигателя. неисправности, особенно когда дроссельная заслонка частично или полностью закрыт.

Условия обледенения

В сухие дни или когда температура значительно ниже мороза, влага в воздухе обычно не привести к обледенению карбюратора. Но если температура между 20 F (-7 C) и 70 F (21 C), с видимой влажностью или высокая влажность, пилот должен постоянно находиться на оповещение об обледенении карбюратора.

Признаки обледенения карбюратора

Для самолетов с винтами фиксированного шага первый Признаком обледенения карбюратора является падение оборотов на тахометр. Для самолетов с регулируемым шагом (постоянной скорости) пропеллеры, первое указание обычно падение давления в коллекторе. В обоих случаях двигатель может начать работать неровно. В самолетах с гребные винты с постоянной скоростью вращения, число оборотов в минуту остается постоянным.

Оттаивание

Для предотвращения образования льда в карбюраторе и устранить образующийся лед, карбюраторы оснащены обогреватели. Подогреватель карбюратора предварительно нагревает воздух перед доходит до карбюратора. Этот предварительный нагрев растапливает лед или снег, попадая в водозабор, растапливает лед, образующийся в проходы карбюратора (при условии, что скопление не слишком большой) и удерживает воздушно-топливную смесь выше замораживание для предотвращения образования льда в карбюраторе.

Использование обогрева карбюратора

При полете в условиях, благоприятных для карбюратора обледенения, следите за приборами двигателя, чтобы следить за признаки образования льда. Если вы подозреваете, что обледенение карбюратора, включить полный обогрев карбюратора немедленно. Оставьте его включенным до тех пор, пока не убедитесь, что весь лед снят. Применение частичного нагрева или оставлять тепло на слишком короткое время может усугубить ситуация.

При первом включении подогрева карбюратора ожидайте падения в об/мин на самолетах с фиксированным шагом пропеллеры; в самолетах с постоянной скоростью гребные винты, ожидайте падения давления в коллекторе. Если нет наличие льда в карбюраторе, обороты или давление во впускном коллекторе останется ниже нормы, пока карбюратор не нагреется. выключен. Если на карбюраторе присутствует лед, ожидайте повышение оборотов или давления в коллекторе после первоначального падения (часто сопровождается периодическими неровностями двигателя). Когда вы отключаете обогрев карбюратора, обороты или коллектор давление поднимается выше значения до подачи тепла. Двигатель также должен работать более плавно после гололеда. растаял.

В крайних случаях обледенения карбюратора, после обледенения был удален, вам может потребоваться применить достаточно обогрев карбюратора для предотвращения дальнейшего образования льда.

Нагрев карбюратора как мера предосторожности

Всякий раз, когда дроссель закрыт во время полета, особенно когда готовишься к посадке двигатель остывает быстро и испарение топлива менее полное чем если двигатель прогрет. Если вы подозреваете карбюратор обледенения, включите полный обогрев карбюратора перед закрыть дроссельную заслонку и оставить обогрев включенным.

Повышенная мощность

Использование тепла карбюратора снижает мощность двигатель и увеличить работу двигателя температура. Поэтому не используйте обогрев карбюратора, когда нужна полная мощность (как при взлете) или во время нормальную работу двигателя, за исключением проверки наличие или удаление льда из карбюратора.

Двигатели с впрыском топлива

Поршневые двигатели мощностью более 200 л.с. часто используют систему впрыска топлива, а не карбюратор.

Система впрыска топлива впрыскивает топливо непосредственно в цилиндров или непосредственно перед впускным клапаном. затем топливо смешивается с воздухом в цилиндрах. Потому что это тип системы требует насосов высокого давления, блок управления воздухом/топливом, распределитель топлива и нагнетательные форсунки для каждого цилиндра, это вообще дороже карбюратора.

Как и в случае двигателя с карбюратором, пилот контролирует подачу топлива, регулируя контроль смеси.

Преимущества впрыска топлива

Впрыск топлива имеет ряд преимуществ перед карбюраторная топливная система, которые компенсируют его большая стоимость и сложность.

• Отсутствие возможности обледенения карбюратора (хотя воздействие лед может блокировать воздухозаборники).
• Улучшенный поток топлива.
• Более быстрая реакция дроссельной заслонки.
• Точный контроль смеси.
• Лучшее распределение топлива.
• Легкий запуск в холодную погоду.

Недостатки впрыска топлива

Впрыск топлива имеет некоторые недостатки, самое важное из них:

• Проблемы с запуском горячего двигателя.
• Паровые пробки при наземных работах на горячих дней.
• Затрудненный перезапуск двигателя, который останавливается при результат топливного голодания.

— вершина —