1、按活塞运动方式分类:活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动,后者活塞在汽缸内作旋转运动。
2、按照进气系统分类:内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。
3、按照气缸排列方式分类:内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式、双列式和三列式。单列式发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角
4、按照气缸数目分类:内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机;有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。
5、按照冷却方式分类:内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的;而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀,工作可靠,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机。
6、按照行程分类:内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。
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。
柱塞泵:容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统;但结构复杂,材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
活塞泵:结构简单,易于操作。但不能在高压下工作,磨损严重。
摆动式:体积较小,结构较简单,对油的清洁度要求不严,价格较便宜;但泵轴受不平衡力,磨损严重,泄漏较大。
液压泵是液压系统的动力元件,是靠发动机或电动机驱动,从液压油箱中吸入油液,形成压力油排出,送到执行元件的一种元件。影响液压泵的使用寿命因素很多,除了泵自身设计、制造因素外和一些与泵使用相关元(如联轴器、滤油器等)的选用、试车运行过程中的操作等也有关。
1、性质不同
活塞式发动机就是靠燃料燃烧推动活塞运动,然后转化为曲轴转动,跟普通内燃机类似。喷气式发动机由进气道,压气机,燃烧室,涡轮,尾喷管组成,燃料燃烧后高温高压气体驱动涡轮旋转,涡轮与压气机固结,从而压气机旋转将空气吸入发动机,并增压数十倍。高温高压燃气从涡轮出来后进入尾喷管后喷出,以获得推力。
2、用途不同
涡轮式发动机有蒸汽涡轮发动机主要用于发电和燃气涡轮发动机主要用于飞机发动机,也有很少用在发电。
3、结构不同
涡轮式发动机由压气机和涡轮机两部分组成。前端是压气机,新鲜空气经过它被压缩到50Bar以上,再在染烧室里于燃油一起燃烧然后冲向涡轮机。燃气的能量一部分传给涡轮机,让涡轮机高速旋转以带动压气的转动。压气机和涡轮机是连在一根轴上的,燃气最后高速喷出,其产生的推力以推动飞机前进。
涡轮机的结构在发电和飞机发动机两个方面有所区别。在发电方面涡轮机要尽量利用燃气的能量,特别是蒸汽涡轮机搞的特别长,分很多级,尽量把蒸汽的能量用尽。
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。
活塞式压缩机又称往复式压缩机,是利用活塞在汽缸内上下往复运动,低压阀片控制吸气,高压阀控制排气,以容积变化产生压缩力,将低压低温的制冷剂气体压缩成高压高温的制冷剂气体。
如图5-4所示为活塞在汽缸中作往复运动过程的简图。图中B-C为吸气过程,C-D为压缩过程,D-A为排气过程,A-B为余隙气体膨胀过程。压缩机曲轴旋转360度完成上述四个过程,使低压蒸汽流经吸气阀进入汽缸,经活塞压缩成高压蒸汽并通过排气阀排出。
图5-4 活塞在汽缸中作往复运动过程的简图
活塞式空压机主要由机体、曲轴连杆、气缸活塞、吸排气阀等组成。
当曲轴在电机带动运转时。通过连杆带动活塞在气缸内作往复运动,并在吸、排气阀的配合下完成对制冷剂的压缩、排气、膨胀和吸气过程:
(1)压缩过程:使低压气态制冷剂经过压缩之后而成为高压气态的过程,称为压缩过程。
图5--11中当活塞运动到下端点(即活塞不能再下移的位置)时,气缸内充满了低压气态制冷剂,活塞开始沿气缸向上移动,此时吸气阀关闭,气缸内容积逐渐减少。而在密闭的气缸内。气态制冷剂受到压缩,压力和温度会逐渐升高。当压力达到排气压力时,排气阀自动打开,开始排气。
(2)排气过程:气态制冷剂在压缩过程结束时、开始从排气阀排出,活塞继续上移,气缸内的气体压力不再升高,并不断排气直至活塞运动到达上端点〔即活塞不能再向上移的位置)时排气过程结束。
(3)膨胀过程:当活塞到达上端点后即开始沿气缸向下移动,排气阀即自动关闭,此时残存在余隙容积内少量的高压气态制冷剂,压力下降体积增大称为膨胀过程。
(4)活塞此时自上端点开始向下移动到一定位置时,气缸内残存的气态制冷剂压力达到吸气压力,膨胀过程结束,活塞继续下移。当气缸内气体压力低于吸气压力时,吸气阀就自动开启,低压气态制冷剂又进入气缸内。当活塞下移至下端点时,气缸内又充满了气体,此时即完成了吸气过程并准备完成下一个压缩过程。如此作循环往复运动在压缩机内究成将低压气体变成高压气体,并将制冷剂从蒸发器输送至冷凝器中。
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