内燃机就是燃料在工作汽缸内燃烧的发动机。它有四冲程和二冲程之分。二冲程就是完成一个完整的工作循环,曲轴只需转动1周,即360度。一个工作循环包括进气、驱气、压缩和燃烧、膨胀和排气。目前应用在船模上的内燃机都是二冲程内燃机。
一、内燃机的工作原理
竞速艇模型用的内燃发动机有2种:压燃式和热火式。2种发动机的构造很相似,仅在使用燃料和燃烧室部分有些不同,但其原理不同。
1.压燃式发动机
进入汽缸的可燃混合气被活塞压缩后产生高温而自行点火燃烧,急剧膨胀的气体推动活塞运动做功。这种发动机不用点火装置,而是依靠汽缸顶部的反活塞和调压杆调整压缩比使可燃气燃烧的,因此,它结构简单,使用方便。
2.热火式发动机
该发动机汽缸顶盖装有热火栓(热火头),为铂铱合金螺旋形电阻丝,启动时其上加有1.5~2伏电源供电,高温的电阻丝将可燃气点燃,膨胀的气体推动活塞运动。缸体内的高温能使热火头的电阻丝维持炽热状态,使可燃混合气点火燃烧,即使撤掉电源,发动机仍可持续运转。热火式发动机由于转速高、功率大,性能优于压燃式发动机。
二、内燃机几个术语
上死点——活塞上升到最高的位置。
下死点——活塞下降到最低的位置。
汽缸工作容积——当活塞由下死点到上死点时所经过的空间。
燃烧室——活塞在上死点时,由活塞、反活塞、汽缸壁所包围的容积。
汽缸全容积——活塞在下死点时,由活塞、反活塞、汽缸壁所包含的容积,即等于燃烧室容积和汽缸工作容积之和。
活塞行程——活塞由上死点到下死点所经过的路程。
压缩比——汽缸全容积与燃烧室容积之比。
三、内燃机的结构
船模用的内燃发动机主要由机匣、机匣后盖、汽缸、汽缸盖、活塞、曲轴、连杆机构、进气口、进油管、油针以及后桨垫、前桨垫、螺帽组成。除此以外,压燃式发动机的汽缸顶端还有反活塞、调压杆和锁紧装置;热火式发动机的汽缸顶部有热火栓,如图5-1-1和5-1-2所示。
图5-1-1压燃式发动机结构图
图5-1-2热火式发动机结构图1.汽缸和活塞
汽缸是燃料和空气的混合气体进行燃烧的地方,内表面因而光滑,活塞在内作往复运动。活塞和汽缸间的间隙极小,不易漏气,当活塞向上运动时,对汽缸中的气体以强烈的压缩,使它开始燃烧,混合气体燃烧后所产生的压力推动活塞向下,并经过曲拐连杆机构而转动螺旋桨。
汽缸上开有排气口和驱气口。活塞一方面作往复运动,另一方面也控制了排气口和驱气口的开闭。
2.曲轴、连杆、活塞、活塞销
活塞为圆柱体,由它带动连杆和曲轴将活塞的上下往复运动转变为旋转运动。活塞销将活塞与连杆、曲轴连接起来,构成曲拐连杆机构,如图5-1-3所示。在曲轴的轴颈上面还有一个进气孔,当它与机匣上的气化器进气管相通时,混合气体便进入机匣,所以曲轴还有控制进气时间的功能。在曲轴的外端还装有后桨垫、前桨垫及紧固螺帽,用于安装空气螺旋桨或用金属车制的“飞轮”。
图5-1-3曲拐连杆机构3.机匣
机匣是发动机的主体,它连接着发动机的各个零件。在机匣的两侧或后侧通常做有凸边,用以安装发动机。机匣后端都有螺纹(或螺钉),以固定机匣后盖,保证机匣内部密封。
4.反活塞和调压螺杆
反活塞像是能上下活动的汽缸盖,如果往下拧调压螺杆,反活塞被压下;拧松调压螺杆后,反活塞又能在汽缸内气体受压缩时产生压力的作用下再向上弹起。
反活塞的上下活动,可以改变燃烧室的大小,从而改变压缩比。在压燃式发动机上,压缩比的大小对起动和运转性能特别重要。压缩比增大时,汽缸内气体受压缩后的压力和温度增加较大,容易使混合气开始燃烧。反之,压缩比减小时,气体受压缩后所产生的温度和压力也要减低。这时往往因为温度不够高,不能达到燃料的燃点,发动机就不能转动或继续运转。但如压缩比过大,又容易过早地开始燃烧,使曲轴连杆机构受到剧烈的冲击,发生停止运转甚至弄断连杆或曲轴等零件的可能。
5.汽缸头(汽缸盖)
在汽缸头上,有用来增加汽缸和周围空气接触面积的散热片,以冷却汽缸。它头部有阴螺纹,用以固定调压螺杆。
6.气化器
气化器的作用是使燃料从液体变成雾状物后,再与空气以适当的比例混合成为可燃混合气,故称“气化器”,一般小内燃机上,气化器由进气管、喷油管和调节油针组成,是最简单的气化器。
进气管连在机匣上,有细管状的喷油管横着穿过。喷油管上有1个或2个用以喷出液体燃料的小孔。进油量的多少由头部带锥的油针调节。如将油针旋紧,喷油孔被堵住,燃料就不能流出;油针拧松,燃料就会从喷油孔中喷出来,油针旋出得越多,喷油孔开得越大,燃料也喷出得越多。
7.固定螺旋桨用的零件
螺旋桨装在前桨垫和后桨垫之间,并且由桨帽紧紧地固定住。一般后桨垫都有带锥度的孔,以便和曲轴上的锥度部分相吻合。为了使螺旋桨不致打滑,在后桨垫的表面上加工有凹凸的花纹。