[转贴]俺也谈谈四冲程发动机

无机翼的飞机8

原著：殷麦曼  转自：http://5irc.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1075701&db=TECH 四冲程发动机具有省油、油门响应迅速、低速扭矩大、出力线性均匀、声音像真等优点，非常适合于像真机、F3A、和3D。但是，由于四冲程发动机较二冲成结构复杂，一些飞友调试维护不得要领，于是对四冲程发动机也就有畏缩心理。现以三叶四冲为例（惭愧，只用过国产的），谈谈我在实践中得出的一些浅显认识。还望各位斧正。 一， 四冲程发动机的工作原理 咱们边看下面的工作原理图，边讲工作原理。 第一冲程，进气。进气正时凸轮顶着挺杆向上，挺杆顶着摇臂下压进气门，使进气门打开。同时活塞向下运动，缸桶内形成的负压迫使空气通过化油器与燃油汽化，形成可燃混合气体进入气缸。第二冲成，压缩。此时进排气门关闭，活塞继续向上运动，在活塞的压缩下，可燃气体体积变小，温度升高、密度增大，创造了点燃的条件。第三冲程，作功。活塞快到上止点时，热火头的温度正好点燃气体，可燃气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动作功。第四冲程，排气。排气正时凸轮顶着挺杆向上，挺杆顶着摇臂下压排气门，使排气门打开。同时，活塞继续向上运动，将废气排出。综上所述，发动机完成一个做功循环，曲轴转过720度，凸轮轴转过360度，活塞在气缸中往复运动四次，进排气们各打开关闭一次。这就是四冲程发动机一个完整的工作循环。 通过它的工作原理和在下在实际中的使用，谈谈其性能的优缺点： 优点：一是由于四冲程发动机进排气是独立的，所以进排气效率高，燃烧充分，经济省油；二是由于它的进排汽方式，活塞的行程可以设计得比二冲的长，在中低速上的出力比二冲大的多，这样可以带更大的浆，以产生更大的拉力。并且在轻、重负荷工况下，都能做到出力一致。 缺点：一是四冲程发动机每运转两周作功一次。所以，同排量的发动机的功率比二冲程小。根据厂家提供的技术参数和大家普遍的看法，一般认为四冲程发动机的功率相当于二冲程的60%。但考虑四冲程发动机低速扭矩大、出力线性一致、加之在实际中的使用，所以我认为相当于80%；二是是同排量的发动机的重量比二冲程的大一些。 咱们认识一下四冲程发动机的主要机件，以便在保养和调整中对号入座。见下图。 二，四冲程发动机的使用方法 1, 磨合。新买的发动机一定要磨合,因为新机器各运转部件的配合间隙不是最佳的。只有通过适当的磨合才成达到较好的配合间隙，飞到一二十个起落后才达到最佳的配合间隙。新机磨合的方法是，中速两箱油、高速一箱油、低速一箱油，而后打开发动机清洗。打开部件不要太多，以免组装出现问题。把气门室盖、缸盖、曲轴箱后盖、正时盖拆开即可。用航模燃油反复清洗（也可以用汽车用的清洗剂，但清洗完毕要在各部件涂上机油），目的是将磨车磨出的金属销洗出来。而后复装好。装配时一定要拧紧各螺丝，注意拧得过紧容易滑扣。我查不出各螺丝拧紧的公斤数，我一般是当拧到拧不动时再拧一点。拧紧后，用AB胶在各螺丝处点上一滴固定。这项工作很重要，四冲程的震动大，飞行中有时因螺丝松而导致的故障是不易发现和排除的。 2，调试。一般情况下，发动机在出厂前已调试完毕，我们只做一下细调即可。调试发动机实际上主要是调整化油器，为使调整时知道从哪下手，咱们先看看化油器的工作原理，见下图。 怠速工作时，小油针通过深入供油量孔（供油量孔下面有一个出油用的长条形的开槽）的多少来改变开槽的开口的大小，从而调节供油量的多少，以达到控制发动机怠速高低的目的。当风门开大，小油针也随着风门的旋转而外退，供油量孔逐步变大，喷油增多，发动机转速提高。当小油针退至开槽的大约一半时，喷油量的多少基本上交由大油针工作了，也就是中、高速上。从理论上咋一看，好像是大小油针分别对高速低速各司其职，互不影响。实际不然，大油针在前，它的供油量直接影响着小油针的供油量。弄懂了化油器的工作原理，我们调整起来就有目的了。调整时，先调整大油针。在飞机水平、头冲上和头冲下三个位置上，让发动机转速调到最高，并分别保持十秒钟，然后退回两格。为什么退回两格呢，这是因为你是在地面上用手拉停飞机调出的最高转速，飞机在空中没有你的拉力和地面滑跑的阻力，所以飞机到空中会富油的，凭经验退回两格正好（大家都这么说嘛）。其次调整小油针，方法相同，让怠速较小又不熄火。尔后，推油门急加速。如果转速提升滞后，大油针可能富油或贫油，关小或开大一些。如果熄火，大油针肯定贫油，开大一些。注意，大油针的调整，多少会影响怠速的工况，也应随之小调小油针。两个油针反复细调，直至合格。 3．使用合成燃油。前面讲过，四冲程发动机燃烧充分，工作温度也就比二冲高，约280度。由于在发动机高速运转时温度较高和缸桶局部温度更高，使一部分蓖麻油（燃点322度）参与不完全燃烧，这样就容易产生积碳。从而导致气门关闭不严漏气，破坏发动机的正常工作,。下面的图分别是使用素油和使用合成油，飞二十几个起落后的积碳情况。所以，您要想少麻烦，就用合成燃油。另外，燃油的硝基甲烷含量不要超过15%，不然发动机因受力太大，会提前损坏的。 4，使用专用火头。四冲的火头比二冲的拧入缸体的部分细且长，目的是不让燃烧后残留的瓦斯留在缸盖处，以防空中突然停车。铂铱丝也比二冲的粗、圈数多。原因是四冲传两圈做功一次，粗和多是为了留有更多的点火热量。目前，用OS-Tapy F更可靠些。当然啰，火头这东东是不好说明白的。我曾遇到换新火头发动机工作不好，反过来用旧的没事了。 5，使用大直径螺旋桨。真飞机发动机的转速一般都在3000转左右，这是因为真飞机的螺旋桨直径比咱们航模的大得多。那么大的直径，转速上万的话，螺旋桨根部以外的浆片全都都要超过声速了，其结果是拉力急剧下降。下面咱们以每分钟10000转的航模发动机做个论证。发动机每分钟10000转，即每秒钟运转167转，也即每秒钟运转167个圆周长。已知声音的速度为每秒340米，也即浆尖每秒运行的距离超过340米的话，浆尖就超过声速了。先算出浆尖每秒钟运行的距离：340除以167=2米。根据圆周计算公式算出螺旋桨的直径：圆的周长2米除以圆周率3.14=0.6米。所以说，如果我们的螺旋桨直径超过0.6米，拉力就会不升反降。再看四冲程发动机，由于配气机构和活塞行程长的关系，它的最高转速每分钟一般不要超过9500转（比二冲程的低3000转左右）。这实际上是一件好事，得到的是中低速有劲，可以带动大直径的螺旋浆，以提高桨的气动效率，产生更大的拉力。反之，如果让四冲程发动机带动小浆、让它老在10000转以上工作，那么它的气动效率较低，发动机也会提前损坏。下面是四冲程发动机的螺旋桨选配表。根据咱们讲的原理，我认为如果让飞机高速飞行，应配小直径大桨距的螺旋桨（当然，要是竞速飞行的话，还是用二冲程的为好）。如果让飞机拉力恒定，以便作出匀速优美的动作，像3D、F3A机型，应尽量选择大直径小桨距的螺旋桨。 三，四冲程发动机的维护与保养 四冲程发动机特有的配气机构是维护保养的重点，时刻保持气门间隙的正确性又是维护保养的重中之重。您的四冲好不好用，关键就看它了。 1．调整气门间隙。 为什么要经常调整气门间隙。 从发动机工作原理上讲，凸轮、进排气挺杆、摇臂以及进排气门之间最好没有配合间隙。这样就能做到当正时凸轮顶一某挺杆时，摇臂就能既没有提前又没有推迟地下压气门。从而准确无误地让进排气门开闭，达到进气排气完全，压缩做功密闭，工作状况最佳。但是，在实际运用中是做不到的。因为各机件在工作中要受热膨胀变长，这样就破坏了进排气门的开闭时间，进排气不完全，从而导致发动机费油、过热、怠速不稳、无力、加速不畅等。设计人员为了解决这个问题，特意给摇臂和气门之间留上一个间隙，以达到能有效地消除因机件膨胀变长带来的问题。这就是为什么四冲程发动机有气门间隙的原因。我们在使用中，调整好的气门间隙会经常发生变化的。主要原因一是在运转中机件要磨损，见下图。 二是在震动中用于调整气门间隙的丝扣会松动。三是燃油产生的积炭附着在进排气门、摇臂、缸桶内，影响这些部件的正常工作。 怎样调整气门间隙。 我们飞上二十几个起落要调整一次气门间隙（这是和二冲程在维护保养上的最大的区别）、发动机出现异常要调整气门间隙、如果拆过配气机构也要调整气门间隙。调整的方法如下，见下面三个图： 这项工作在常温下进行。 第一步，要保证活塞在压缩上止点。方法是卸下热火头，用改锥通过此孔顶着活塞，慢慢转动发动机。当转到进气门关闭，并且进排门都不动时，改锥被顶出的最短处，即是活塞的压缩上止点。 第二步，打开气门室盖。用扳手拧松调整螺丝的固定螺母，用改锥逆时针退出调整螺丝，将塞尺(学名厚薄规)塞在气门和摇臂之间。塞塞尺时，一定要注意不要太紧，否则容易下压气门弹簧，造成误差。拧紧调整螺丝，同时手拿塞尺来回抽动，直至不紧不松为止。 第三步，右手拿着改锥保持调整螺丝不动，左手拿扳手顺时针拧紧固定螺母固定。调整好后，用手转动几圈螺旋桨，并回到活塞上止点的标记处。再拿塞尺来回抽动几次，看看有无变化，若变化，须再调整，直至间隙数值正确为止。进气门的间隙为0.04—0.06mm, 排气门的间隙为0.08—1.0mm。塞尺的每一片上都有标注,拿相应的那片使用就是了。因为气门间隙在使用中是慢慢增大的，所以我一般调定进气为0.05mm，排气为0.09mm。另，既然打开了发动机，别忘了清洗呀。 2．正时凸轮的安装。正时凸轮是通过曲轴上的蜗杆和进排气正时凸轮中间的蜗杆实现啮合传动的，其结果一是使曲轴的纵向圆周运动，改变90度后，变成了正时凸轮的横向圆周运动。二是与曲轴形成了2：1的减速比，以达到曲轴运转两周，进排气门分别开闭一次的目的。正时凸轮是整个配气机构的司令官，它什么时候顶、顶和不顶，决定着气门的开和闭。所以，如果装配不对，发动机将不会着车。装配的方法是：将活塞位于压缩上止点，正时凸轮蜗杆的右侧面上有个圆点标记，将此标记置于正下方偏右一点，即在气门挺杆的延长线上。见下图。 3．注重润滑系统的良好。从四冲程发动机的工作原理图我们可以看出，四冲程发动机的润滑，是混合汽从活塞运行到下部与缸桶之间的缝隙中逃逸到曲轴箱的，而后再通过进排气挺杆到气门室盖内。曲轴箱产生的压力，又靠曲轴箱的通气口卸压，这样就保证了混合汽不断地润滑各部件。所以，在润滑系统的工作中，一是保证曲轴箱的通气口不挪作它用，确保排气顺畅（三叶91以上的发动机，此口是与进气岐管连接的，目的是将曲轴箱卸出的混合汽重新回倒进气端口）。二是拆开发动机保养调试时，要往气门室加注一小瓶盖机油，并让机油顺着气门挺杆流到正时凸轮和曲轴箱内。 四，常见问题及排除方法 当发动机在正常工作的情况下突然出现毛病时，请不要先忙着调整油针。根据我的经验，问题的本身多数发生在以气门间隙为主的其它方面。下面讲一下常见的问题及排除的方法。 1，不好着车。 A检查气门间隙是否正确。B检查油路至化油器是有异物。C检查化油器及进气岐管是是否漏气。D检查火头火是否弱。 2，怠速着不着。 A检查气门间隙是否正确。B检查油路至化油器是否有异物。C检查火头是否已坏。D，调整小油针。 3，高速着不着。 A检查油路至化油器是否有异物、是否漏气，B调整大油针。 4，加速不畅。 A检查油箱增压系统是否漏气。B调整大小油针大油针 5，怠速油门杆量发生变化，向上推才能维持。 A气门间隙过大，调整。 6，中低速正常，高速推不上。 A检查油箱增压系统是否漏气，四冲程发动机是靠汽缸的负压吸油的，没有冲压的情况下，中低速能正常着车。但高速需要冲压辅助。B大油针开大。 7，发动机过热，摸着浆罩都烫手。 A气门间隙过大，调整。 8，发动机费油。 A气门间隙过大，调整。 9，发动机只能在中高速着车。 A检查气门间隙是否正确。B检查油箱内油管是断裂。C检查火头火是否弱。 10，抬头低头熄火。 A检查油箱内油管是否过硬、断裂。B调整油针 11，打不动。 A汽缸内燃油过多，卸掉热火头排油。发动机最好正置启动。千万不要硬打，容易伤及连杆，甚至断裂。 12，发动机抖动非常大，不能正常工作。 A气门间隙过小。 <特此鸣谢：殷麦曼老哥 授权转贴>

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