1.2.3 航空活塞发动机气缸的点火次序
上面讨论了发动机里单个气缸内活塞四个行程的工作情形,但航空活塞发动机往往不是只有一个气缸,而是由多个气缸组成。无论发动机有多少个气缸,每个气缸内的活塞总是按四个行程的方式进行工作的。曲轴每旋转两圈,即完成一个循环,每个气缸内的活塞都经过进气、压缩、膨胀和排气四个行程,混合气也都被点燃一次。但是,各个气缸内同样的行程并非同时进行,而是按一定的次序均匀错开的。各个气缸点火也按相同的次序均匀错开。这样安排可以保证活塞推动曲轴的力量比较均匀,发动机的运转较为平稳。
气缸的工作次序与气缸的排列形式有关,下面仅就单排星型和水平对置型发动机气缸的点火次序做一说明。
1.单排星型发动机的气缸点火次序
现以国产的九缸单排星型活塞五型发动机为例,说明气缸的点火次序。如图1-12所示,每个气缸的活塞都通过连杆连接到同一个曲轴的轴颈上,曲轴转动时,各气缸内的活塞来回运动,组成一个协调运动的整体。
图1-12中九个气缸均匀地排列成星型,相邻两个气缸之间的夹角为360°/9=40°,而发动机完成一个循环,曲轴旋转两圈(720°)时,九个气缸都要点火一次,为了使九个气缸内气体膨胀做功均匀错开,曲轴每转过720°/9=80°就要有一个气缸点火。而1号与3号、3号与5号……气缸之间的夹角恰好是80°。可见,曲轴按顺时针方向转动,当1号气缸点火工作后,接着应该是3号气缸点火工作,然后是5号气缸、7号气缸……最后又轮到1号气缸点火。于是,九缸星型排列的发动机的气缸点火顺序为1→3→5→7→9→2→4→6→8→1。
图1-12 九缸单排星型活塞五型发动机
九缸星型发动机的点火顺序
2.水平对置型发动机的气缸点火次序
与星型发动机不同的是,水平对置型发动机的曲轴不在同一个旋转面内,如图1-13所示。
图1-13 六缸的水平对置型发动机
(a)实物图;(b)结构图
确定该发动机的气缸点火次序时,应满足三个原则:第一,各气缸的点火间隔角应相等,对六缸发动机来说,点火间隔角为720°/6=120°;第二,曲柄的排列,除满足上述要求外,还应两两对称,以达到惯性离心力的自身平衡;第三,应尽可能使连续点火的气缸的曲柄不是相邻的曲柄,从而使机匣受力更为均匀。
美国莱康明公司生产的六缸水平对置型IO-540-C4D5D航空活塞发动机的点火次序及曲轴结构如图1-14所示。根据上述三条原则可以看出,1号缸点火完成以后,转120°应是4号缸点火,4号缸点火完成转120°应是5号缸点火;5号缸点火完成转120°后从图1-14上看应该是6号缸点火,但2号缸和6号缸同排,因此,应安排2号缸点火,2号缸点火完成转120°是3号缸,之后是6号缸。因此,该发动机的点火顺序是1—4—5—2—3—6。
图1-14 六缸水平对置型发动机的点火次序及曲轴结构