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有關航模內燃機的常識

1.分氣定時圖——小發動機的進氣、轉氣和排氣的開始和終止時間叫做分氣定時。分氣定時對發動機的功率、轉速、耗油率和起動性能等都有著很重要的影響。要合理選擇分氣定時,充分利用氣體流動時產生的慣性,以便盡可能地將廢氣驅除乾淨,吸進更多的新鮮混合氣,提高發動機的功率。分氣定時圖用來表示進氣、轉氣及排氣的時間和先後次序,從圖上可以看出某個過程在何時開始、何時終止,以及開放延續時間的長短。在定時圖上,各個氣門的開閉時間都用曲軸旋轉的角度來表示。

  圖14右方是曲軸式進氣小發動機(如銀燕1.5)的分氣定時圖。從圖14左方曲柄銷(曲軸後端裝有連桿的一段圓銷)的旋轉運動來看,當活塞下降到排氣口時,排氣開始,曲柄銷的位置相當於定時圖上的「1」;曲柄銷轉到「2」時,轉氣口打開了,轉氣開始;活塞經過下止點後開始上升,曲柄銷轉到相當於「3」的位置時,轉氣終止;到「4」時,排氣終止;活塞繼續上升,曲柄銷轉到相當於「5」的位置時,曲軸上的進氣孔與進氣管接通,進氣開始;活塞經過上止點後,轉為下降,到「6」時,曲軸上的進氣孔與進氣管不再相通,進氣終止。

  2.負荷特性曲線——發動機工作時,用來轉動螺旋槳的功率叫發動機有效功率,簡稱發動機功率。發動機功率是衡量小發動機性能的一個重要標準。當發動機在地面以不變的最大容許進氣壓力進行工作(不以任何物體堵住進氣管口而增加進氣阻力)時,可利用改變曲軸負荷的方法(如採用大小不同的螺旋槳)來改變轉速。隨著轉速的改變,發動機的有效功率也發生變化。有效功率與轉速的變化關係叫發動機的負荷特性。用來表示發動機有效功率(馬力)隨著曲軸轉速(每分鐘轉數)高低而變化的曲線叫發動機負荷特性曲線,或稱外部特性曲線和功率轉速曲線。根據這根曲線,可查出某一轉速時發動機的功率。例如,在圖15的曲線上,當這台發動機的轉速為7000轉/分時,它的功率是0.135匹馬力左右;10000轉/分左右,功率最大,這時的轉速稱為最大功率轉速;轉速再增高,功率反而下降。不同型號的發動機,其功率轉速曲線也不同。由此看來,如要發揮某台發動機的最大功率,那就要選擇適當尺寸的螺旋槳,使發動機在飛行中的轉速,恰好在最大功率轉速附近。飛行中,發動機的轉速一般要比地面高10%左右。有些小發動機的說明書,附有功率轉速曲線圖,可供參考。

  3.測定轉速——上面說過,如能知道發動機的轉速,就可根據發動機的功率轉速曲線來推求功率。即使沒有功率轉速曲線,也可從轉速上大致地估計出功率的大小來。因為一般普及用壓燃式小發動機的最大功率轉速約在10000~14000轉/分之間,知道轉速就可大約估計該發動機的最大功率是否發揮了。

  測定轉速可用測量範圍在20000轉/分左右的離心式或閃光式轉速計來進行。也可自制一個簡單實用的振動式轉速計,它是根據物理學上共振原理製成的,測速時並且不會消耗發動機的功率。

  振動式轉速計由十幾根不同長度的鋼絲做成(圖16)。每根鋼絲的自振頻率都不同,鋼絲越長,自振頻率越低;長度越短,自振頻率越高。小發動機工作時,每轉一轉,活塞上下一次,產生一次振動。當發動機產生的振動頻率和某根鋼絲的自振頻率相同或成整數的倍數時,這根鋼絲就會因共振而開始振動。使用時,將振動式轉速計固定在發動機附近,或直接用底座靠在發動機的氣缸頭等部位上;只要觀察那一根鋼絲的振動幅度最大,就可根據該鋼絲的刻度測得發動機的轉速。其準確度依鋼絲質量、直徑大小及鋼絲和底座的夾緊程度不同而略有出入,一般為±200轉/分。最好先用標準轉速表校準刻度。

  鋼絲的自振頻率和它的直徑、自由長度及鋼材的彈性有關。一般鋼絲的自振頻率f可按下式計算:

  其中:d 鋼絲直徑(單位厘米)

  L 鋼絲自由長度(單位厘米)

  或其中:n 發動機轉速(單位轉/分)

  利用上式,可以求出不同直徑的鋼絲在代表某一轉速而產生共振時所需要的自由長度。

轉/分 自由長度毫米 轉/分 自由長度毫米 自由長度毫米
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000 117
110
103
98
94
90
86 6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500 82.5
79
76.3
74
71.5
69.5
67.8 10000
10500
11000
11500
12000
12500
13000 66
64.5
63
61.5
60
59
58

  如用直徑1毫米的鋼絲,其代表各種轉速的自由長度(露在底座外面的鋼絲長度)見上表。

  這種轉速計也可用金屬片做底座(圖17、18)。靠近鋼絲根部的底座上寫有代表轉速的刻度。為了縮小體積,可少用幾根鋼絲。還可採用活動鉛筆式的構造,以便攜帶。在裝鉛芯的位置上有一根可以伸縮的鋼絲,測轉速時拿轉速計的一端靠上氣缸頭,將鋼絲伸長或縮短,看鋼絲在那個位置振動最劇烈,據此相應刻度便能知道發動機的轉速。4.選用螺旋槳——練習起動航模小發動機時,需要螺旋槳。首先,撥槳起動需要螺旋槳;此外,螺旋槳具有使小發動機連續工作的飛輪作用和冷卻作用。

  供練習起動和磨車用的螺旋槳,可以比放飛的螺旋槳大些和厚些。較重的螺旋槳有利於起動和運轉的穩定。如用在1.5毫升的發動機上,螺旋槳直徑約為240毫米,螺距約為120毫米;用在2.5毫升發動機上,螺旋槳直徑約為260毫米,螺距約為130毫米。

  應選擇質地細潔堅實、不易開裂、強度較好又易加工的木材做螺旋槳。較合適的有松木和椴木等。樺木也很合適,就是稍硬些,加工時費點力。桐木太軟,強度又差,不能選用。

  槳葉的斷面一般應呈平凸翼形狀,前緣較圓,後緣較薄;槳根部要厚實些,以保證強度,根部斷面呈雙凸形。練習起動時,由於手指反覆撥動,往往會被槳葉後緣磨痛或使後緣開裂。因此,要將練習起動用螺旋槳的後緣做得厚些、圓滑些。

  製作螺旋槳的弧面時,用木銼加工比用刀子好,只是加工後的表面毛糙些,這可用粗鋼銼或砂紙多打磨幾下。完工後的螺旋槳要仔細檢查平衡。要求兩邊槳葉的長短、外形、重量和對應斷面的槳葉角等都一樣,特別是兩邊槳葉的重量要一樣。不平衡的螺旋槳,在發動機起動後會引起劇烈振動,以致造成停車、鬆動和磨壞軸承等零件的情況。槳葉表面要塗三至五遍透布油(也可用油漆或噴漆代替),防止發動機燃料滲入木材,影響平衡。

  決不能使用金屬螺旋槳,以防把手打壞。氣冷式新發動機不能用飛輪開車,那會因冷卻不好而使零件損壞。
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