发动机进气排气燃烧过程-2

需要说明的是，这里介绍的不同n下使用的α值是一般的规律，对于具 体的发动机，应根据其发动机的特点和实际性能，来确定其实际使用的α值。
（5） 混合气的不正常燃烧
——指破坏发动机正常工作的一些燃烧现象。如过贫油、过
富油燃烧、早燃和爆震燃烧等。 这些不正常燃烧现象的发生，将会引起发动机工作不正常， 不但影响N和经济性，严重时还可损坏机件，造成事故，危及飞 行安全。 因此，学习燃烧过程，必须了解混合气不正常燃烧的现象， 分析原因，找出预防的方法。
5.
航空活塞发动机的燃烧过程
（1）正常的燃烧过程 ——在压缩过程的末期利用电嘴跳 火点燃汽缸中的混合气同时放出热量的过 程。其作用是提高T气体和P气体，以便气体 膨胀，推动活塞作功。
燃料燃烧越完全，热能释放就越彻底， 热效率就越高。燃烧产物中若再无可燃物质，这种 燃烧叫完全燃烧；否则，叫做不完全燃烧。
1. 航空燃气涡轮发动机与活塞发动机相比具有的特点是 A．加速性好，超高空性能较差 B．加速性差，超高性能较好 C．加速性和超高空性能都较好 2、在活塞发动机起动之前，进气压力表通常指示在29英寸汞柱，这是因为
A．表的指针卡在此位
B．油门关断，进气管道内有高压 C．进气管道内压力和大气压力相等
3、发动机排出的废气温度与外界大气温度相比
（4）发动机在不同n下使用的α
由于N、SFC、CHT都与α密切相关，所以飞行使用中，应 根据发动机实际的状态，调整混合气的α，从而满足飞行性能要 求。 大n工作状态：一般用于飞机起飞、爬升和复飞，此时需要 发动机发出较大功率。 所以α应为：αN最佳=0.85
即可保证发动机输出较大功率，同时富油混合气也可防止发动机过热。
当C＝0.0662时，相应的α＝1。 完全燃烧的概念C ≈ 1:15
（3） 混合气成分对发动机工作的影响
①混合气成分对N的影响
当α＝0.8～0.9时，VP最大，活塞膨胀功最大，发动机可 获得N最佳。当α偏离该值时， VP↓，N↓。因此，这个α值叫做最 佳功率余气系数（αN最佳），对应的发动机状态称为N最佳状态。
30 20 10 M.A.P In.Hg
40 50
飞行中飞行员可通过操纵驾驶舱中的油门杆， 改变节气门的开度大小，来控制Pm，从而达到增减G充进 而改变N的目的，所以，Pm是飞行员调节N的最主要参数。 当其它参数不变， P大气↓— Pm ↓ — d气体↓ — G充↓—N ↓ 。 所以在相同的油门位置，对同一台发动机在 高原机场工作，发动机发出的N较小。
T气体↑—d气体↓ — G充↓ — N ↓ 因此，发动机冷却散热不良，进气时气体受热程度 大，N ↓ 。
④流动损失
气体在进气过程的流动中，由于存在气流撞击、摩擦和 分离损失，产生了X流体。使用进气过滤装置时， X流体还会进 一步↑。 X流体↑ — P气体↓—T气体↑—d气体↓—G充↓ 。 所以，为了减小进气的X流体，要尽量注意保持进气管道 内壁的清洁，防止进气导管受压变形。
ATIC气缸头温度表
当α＝0.97时，CHT最高，这主要是因为α＝0.97混合气的 放热量最大的缘故．所以飞行使用中，为了防止发动机过热， 混合气的α应避开0.97这个值。
④混合气成分对EGT 的影响
EGT——是发动机汽缸排出的废气的温度。实际多汽缸发动机通常 在排气管处测量温度最高的EGT。 EGT是反映发动机实际燃烧情况的重 要参数之一，大小→混合气的放热量、燃气膨胀作功情况等。
要使混合气中的燃料完全燃烧，混合气中油、气 比例必须适当，这样才能从空气中获得完全燃烧所需 要的氧气。描述混合气中油和空气成分的参数有余气 系数和油气比。
（2）
余气系数和油气比
余气系数
理论空气量(L理)—— 1kg燃料完全燃烧所 需要的最少空气量。单位:千克空气／千克燃料。
燃料的种类不同， L理的数值也不同。常规大气条件 下，氧在空气中的质量含量约23.2％，经计算 航空汽油的L理为15.1千克空气／千克汽油； 航空煤油的L理为14.7千克空气／千克煤油。 所以近似地讲：
根据SFC的定义，当α 改变时，要使SFC最低，应在发动机较 高功率输出的同时确保燃油消耗量较低。 试验表明：当α ＝1.05～1.10时，SFC最低，发动机的 经济性最好。这个α 值称为发动机最经济的余气系数（α 最经）， 对应的发动机状态称为最经济状态。
α
最经＝1.05～1.10
从图3—19可以看出，当油气比C＝0.061，α ＝1.08时，SFC 最低。
A．更高 B．更低 C．相等 4、四冲程活塞发动机输出功率的冲程是 A．压缩过程 B．膨胀过程 C．排气过程
3 . 航空活塞发动机的进气过程
（1）进气情形 外界空气由进气装置进入发动机，经节气门(由驾驶舱内的油 门杆控制)计量并与燃油混合组成混合气后，再由分气室分配后经 进气管和进气门进入各汽缸。
某装有直接喷射装置的增压式发动机的进气情形。 外界空气由进气装置进入发动机，经节气门计量，进入增压 器压力提高后，再经进气管和进气门进入各汽缸。燃油则从 喷油嘴直接喷入汽缸，空气在汽缸内与燃油组成混合气。
进气管道中的节气门与驾驶舱内的油门杆相连接， 油门杆后拉，节气门关小，进气量减小；油门杆前推， 节气门开大，进气量增加。所以，操纵油门可以首先改 变进入汽缸的进气量，然后使燃油量也成正比变化，从 而改变N。
转速n
t持续——持续时间
4.航空活塞发动机的排气过程
(1) 排气进行情况
混合气经过燃烧、膨胀过程后，成为废气，最后从汽 缸中排出，便于新鲜气体的进入。废气排得越干净，残余废气量 越少，G充↑。因此，应使排气过程尽可能多地排出废气。 发动机排时，排气门打开，废气经排气门、排气短 管、排气总管，最后经排气尾管排出发动机。
①
进气压力（Pm） 指气体进入汽缸前在进气管处的压力 Pm↑—进入汽缸的d气体↑— G充↑；反之则相反。
为使pm较为直接反映G充的变化，反映N，所以在 测量pm时采用真空膜盒测量P绝对。Pm单位：mmHg/inHg。 Pm→节气门开度、P大气、进气流动损失。对增 压式发动机还受增压情形影响。
起问 动题 前： ， 进 气 压 力 的 数 值 ？
αN最佳= 0.8～0.9
VP——火焰传播速度
图3—19为某发动机 的试验曲线，从图中可以 看出，当C＝0.078， α＝0.85时，N最大。
∵C1=0.0662， α 1=1 C2=0.078， α 2=？ C1/C2= α 2/α
1
α 2=0.0662/0.078≈0.85
②混合气成分对燃油消耗率(SFC)的影响
当α=1.05～1.10时， EGT最高，主因是α= α 最经 时，一方面 混合气的放热量较大，另一方面混合气较为贫油，VP较小，燃气膨 胀不彻底而引起的。
目前汽缸内混合气的α无法准确测量，只能用一些发动机参 数的变化来反映其大小。 由α对CHT和EGT的影响可以看出，当飞行条件和发动机其 它参数不变而只改变混合气的混合比，出现 CHT=CHT最大时→α=0.97; EGT=EGT最大时→α=1.05～1.10 由于EGT基本不受外界条件的影响，混合比改变时反应更 为灵敏、准确，所以现代航空活塞发动机都需测量EGT值。 在飞行实际中，通常参照EGT的变化来确定发动机的最经 济状态和最佳功率状态。
(2)
充填量的定义及影响因素
在一次进气过程中，进入一个汽缸的气体重 量叫充填量(G充) 。
油气比例（C）不变— G充↑—与空气混合的燃油量 ↑→混合气燃烧后产生的热量↑ —N↑；反之则相反。所以，
G充是影响N的最主要因素。
影响G充的主要因素有：
进气压力（Pm） T大气 气体的受热程度 流动损失 发动机转速（n）
由此可见，α 的大小可以较为直观地反应混合气贫、富油 程度，是影响发动机燃烧的重要物理参数。
油气比（Ｃ）
——在汽缸里混合气中燃料的质量与空气的质量的比值。即
m燃油 C m空气
1 C L 理
C1 2 C 2 1
Ｃ可以直接反应混合气中燃料与空气的比例，但不能直 观反应混合气的贫、富油程度。
（2）废气热量的利用
发动机排出的废气，具有相当高的温度(300℃以上)。 活塞发动机为了准确反映实际燃烧的情形，需要测量EGT，测量 EGT的装置叫热电偶，装在发动机排气温度最高的汽缸排气短管 处。 废气所具有的能量占燃料热能的30％～50％，若不 加以利用，浪费很大。因此，发动机通常在排气装置中装有热交 换器，利用废气的能量来加温空气，供座舱取暖、风挡除雾、汽 化器加温等。 实际工作中应经常检查排气总管上的加温系统，以 防止废气渗漏进入驾驶舱。
X流体——流体阻力
⑤发动机转速（n）
当Pm一定时，n对G充的影响较为复杂。当n由小n↑时， 一方面Vm↑— 进气损失↑— G充↓。 t持续↓— 使气体受热程度 ↓— G充↑ 。 另一方面，n ↑，使发动机状态更加接近发动机设计状态，又 使 G充↑ 。 综合这些因素，当n由小↑时， G充↑ ；当n接近n最大时， G充↓ G充 充 总之，影响发动机G充的因素较多，分析实际情况时，应对 填 量 具体情况 作具体分析。
sfc——指的是发动机每发出1马力的功率，在1小时内所消耗的燃油重量。
③混合气成分对汽缸头温度（CHT）的影响
CHT——是指发动机某汽缸头的温度。 实际多汽缸发动机通常测量温度是最高的汽缸的温度。 CHT是衡量发动机是否过热、工作是否正常的重要参数之一， 它的大小主要受混合气的放热量、冷却汽缸的空气流量和温度等因 素制约。
在常规大气条件下完全燃烧1kg汽油或煤油所 需要的最少空气量为15kg。
实际空气量(L实)——实际同1kg燃料混合燃烧的空气量。 发动机实际燃烧时，混合气中空气量和燃油量都可能变化，L实不一 定等于L理。余气系数就是混合气中

L实 L理
L实＜L理，则α ＜1，混合气燃烧O2不足，燃料富裕，燃料不能完全燃烧。混 合气为富油混合气。α ＜1越多，表示混合气越富油。 L实＞L理，则α ＞1，混合气燃烧O2有余，燃料能够完全燃烧。混合气 为贫油混合气。 α ＞1越多，表示混合气越贫油。 L实＝L理，则α =1，混合气燃烧时，燃料能够完全燃烧， O2无余。混 合气既不贫油也不富油。混合气为理论混合气。