为什么活塞发动机油门杆控制进气量,混合比杆控制进油量呢?

为什么活塞发动机油门杆控制进气量,混合比杆控制进油量呢?_58汽车

在轻型小型飞机的活塞发动机中,化油器的设计使得油门杆和混合比杆分别控制进气量和进油量。油门杆通过调节蝶阀的开度来控制进入气缸的混合气总量,而混合比杆则直接控制主量孔的开度,从而调节进入气缸的油量。化油器的工作原理基于文氏管效应,通过空气流速的增加和压力的降低来喷出汽油并形成混合气。为了适应不同的工作条件,化油器需要能够调节混合气浓度,以保证发动机的稳定运行和燃油经济性。飞行器发动机化油器的设计倾向于简单可靠,并将控制权交给飞行员,而地面机械发动机化油器则采用更复杂的补偿机构来适应多变的工况。随着技术的发展,电喷发动机逐渐取代了化油器,但混合比杆的操作习惯在轻型飞行器中仍然得以保留。

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首先,轻型小型飞机用活塞发动机使用的化油器的构造决定:油门杆控制进气总量,混合比杆控制进油量。看下面化油器的简图[1]:

节流阀(在汽车等地面用汽油机也叫节气门),其实际构造通常为一个蝶阀,通过调整蝶阀的开度,调节进入气缸内混合气的总量。虽然口头上把控制节流阀(节气门)的控制杆(踏板)叫油门,但实际上油门并不直接控制进油量。混合比针阀(与控制台混合比杆连接),直接控制主量孔开度,从而控制进入气缸内的油量。

究其原理,化油器是空气流过文氏管,管道截面变小、流速变大,喷嘴附近的压力低于浮子室内压力差DeltaP,使汽油从喷嘴喷出并蒸发气化,形成混合气,进入气缸。

但是当主量孔开度一定时,通过简单化油器生成混合气的空气燃料比并不能满足发动机理想工作条件。在无视排放法规要求时,发动机工作在怠速和低负荷时,希望混合气较浓,以保证稳定工作,工作在中等负荷时,希望混合气较稀,以获得较好的燃油经济性,当工作在最大负荷时,希望混合气处于最大功率的浓度,以获得较大的净功率。但是经过一通复杂理论计算[2],上图中简单化油器产生的混合气浓度远不能满足发动机工作需要,理想化油器和简单化油器曲线见下图[3]。所以必需对简单化油器产生的混合气浓度进行调节或者补偿。

为了对简单化油器进行补偿和调节,地面机械和飞行器发动机化油器走向了两个不同的方向。

飞行器发动机化油器,为了保证可靠性,结构尽量简单可靠,并把更多控制权交给飞行员,比如设置混合比杆,同时飞行过程中,发动机的工况分布更简单(多在最大功率附近),工作海拔变化大,同时飞行员能够分配足够的注意力控制空燃比,在发动机的输出功率和油耗之间进行平衡。直到现在轻行飞行器使用的电喷发动机,仍然人保留了混合比杆的操作习惯。

地面机械发动机化油器,为了适应复杂工况,驾驶员通常也不能分配足够注意力来实时调整空燃比,通常采取更加复杂补偿机构,而每个补偿机构都有相应的调整机构,导致调整维护复杂难度大[4]。即便如此,仍难满足的排放标准,2001年9月起,我国禁止化油器轿车的销售[5]。

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