试析活塞式发动机的燃油管理

蒋平清

摘要：活塞式发动机一般是指燃油在汽缸里燃烧膨胀，推动活塞下行带动曲轴旋转，以此形式输出动力的发动机。文章就航空汽油的相关理论、在不同的飞行状况下活塞发动机的燃油运用方法以及在非常规作业的状态下普遍的处理方法、程序进行了阐述。

关键词：活塞式发动机；燃油管理；圆轴运动；航空燃油；燃油系统 文献标识码：A

中图分类号：TK45 文章编号：1009-2374（2016）07-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.027

运用柴油或汽油等燃料产生压力是常见的往复模式的发动机。在通常情况下会有很多活塞，它们都安装在气缸里面，燃料混合空气进入气缸内，进而点燃燃料。缸内热气膨胀，进而向后挤压活塞使其运动，通过连杆和圆轴使得活塞原本的直线运动变成圆轴运动。此类型发动机叫做内燃机，虽然有时候内燃机没有活塞。这种发动机最平民化，很常见。本文就以航空内燃机的具体燃油情况进行详细分析，并详细阐述其在不同的操作环境下出现的各种问题以及常见的应对方案。

1 燃油的概念

因为本文是以航空燃油作为例进行阐述的，所以此处燃油的概念也是指航空汽油。燃料所含的东西不同，其各项性能就大相径庭。就抗爆性能而言，燃料的差别就有很大的不同，比如此性能极强的异辛烷；而另一种叫做正庚烷，其抗爆性能极弱。通常情况下，把抗爆性能最强用100辛烷值来表示，最弱则是由0来表示，所以正庚烷的辛烷值为0。把这二者根据不一样的容积比重混合，这样就造成了燃料抗爆性的巨大不同。辛烷数被认为异辛烷在其所在混合燃料中所占容积的百分数。由试验比较的方法来得出航空燃料的辛烷值。把待测量的汽油依据一定比重调制的混合燃料的剩余空气的系数全部调节到1，假使二者处在一样的压缩比值情况下，全部运用同一发动机进行爆震，便解释为两种燃料具有一样的抗震性能，该测量汽油的辛烷数便被认为是此混合燃料的辛烷值。

2 飞机飞行过程中发动机的燃油状况

2.1 启动发动机

通常，在天气很冷的状况下，汽车的发动机很难发动。这是因为机器处在相当冷的环境中，这时开启发动机，因为机器和空气的温度都过低，导致燃油汽化难度加大。在正式开动之前，需要先注入适量的燃油。而温度较高的情况下发动，发动机的温度适宜，燃油也比较容易发生汽化，进而进入总管内。所以在此时往管内添加燃油，使得油进入喷嘴管路，保障发动机在发动之后依然可以正常运转。

2.2 飞机滑行

飞机在地面滑行时，所处的环境较之前大为不同，与地面接触容易遭受污染，所以飞机处于这种状态时，我们一般采取特殊手段，比如适当调节贫油。

2.3 飞机起飞

在大转速的情形中，发动机工作，一般包括飞机的起飞、爬升、复飞三种。此时，最大功率时的系数就很可能是剩余气体系数，大多数设定为0.85左右。这样既可以保障发动机在较大功率的情况下运转，又正逢燃气状态良好，能够恰当有效地避免发动机过热情况的出现。当发动机在最大功率状态下工作时，各项相关指标也都达到了最大值，例如热量效率、发动机外部温度、发动机各种零部件负担压力。

2.4 飞机爬升

飞机的燃油处于最强工作状态，一般是在飞机爬行期间。为了达到功能效率、外观以及发动机冷却的最佳效果，多数以襟翼收上位、全油门和超过最佳速度5～10节的速度操作的方法，作为标准路线。密度高度在3000英尺以下，应该是全富油，在此种情况下，应该选择调贫油，以便更完美地运转或者完成最大转速。最大速度高于爬升速度，需要在较短的期间内完成，方便发动机的冷却。

2.5 飞机巡航

如果想要把发动机的功能效率发挥到极致，需要在实际巡航的过程中，事先设置好发动机功率，然后再利用其混合比杆完成发动机功率或者经济状态的自动设置。在此过程中，不但可以设置功率，还支持恰当的调贫油，一样能够达到增大的目的。调贫油时采用EGT，最高排气温度，能够实现燃油经济效益最优化，同时也是达到规定燃油消耗的不二选择。

2.6 下降阶段与接近着陆阶段

类似于我们平时停车，下降与接近着陆阶段常常采取小转速或者慢车模式。发动机在此种状态下工作时，混合气处于富油状态，发动机温度相对不高，电嘴特别容易积累一些炭灰等物，这势必会影响到发动机的正常工作，此时内燃机会处于一个极其不稳定的状态下。因此，为了避免这一现象，适当调贫油或者竭力减少这一状态所需时间是极其必要的工作。

2.7 关于转换油箱供油

针对无输油的燃油系统，为了保障飞机的持续正常运转。需要在巡航过程中，要求交叉替换使用左右油箱，而且要求开启增加泵，这将为供油提供一个稳定的环境。在起飞、着陆或低空飞行时，尽量使用同一油箱，避免左右油箱相互转换，如果一旦转换，转换时，条件允许的情况下要打开电动泵。

3 常见的不正常燃烧和工作情况以及处置方法

3.1 发动机爆震

在一定条件下，汽缸内混合气体的正常燃烧被外界的某种气体破坏，而在未燃混合气的局部发生类似爆炸性的燃烧，叫爆震燃烧，又叫爆震。我们主要从以下五种情况来对爆震进行详尽的阐述：（1）发动机内发生没有规律的类似金属敲击声，这是因为爆震冲撞所形成的；（2）排气管有规则地有黑烟冒出。排气管不时地冒出黑烟，而且非常具有规则；（3）发动机出现不稳定的情况，震动强烈，无法正常运转；（4）发动机的性能明显下降，无法正常工作，旋转的速度也出现不正常现象；（5）发动机部分地方升温太快，尤其是内缸，发动机内部相关运转的零部件因温度太高出现异常甚至损毁的现象。

如果说发动机出现爆震等现象，操作人员必须采取相应措施：（1）向前推动变矩杆，把它原有的距离大大缩小，以此方式来减轻螺旋桨所承受的压力，以达到最大限度增加增发动机旋转速度的目的；（2）向后拉动油门杆，从而致使进入气缸的气体压力变小，接着使气缸内部的混合气体燃料的含量大大减少，这样的操作也使得发动内部压缩气体的状况得到了缓解，温度有所降低，压力得到减轻；（3）发动机的温度过热，采取措施降低机身温度，这样可以很好地减轻爆震情况，甚至可以消除爆震情况。倘若发动机出现问题或者受到损害，没有办法进行正常的工作，这时，操作人员必须实施迫降，否则会出现更恶劣的情况。

3.2 发动机早燃

早燃顾名思义就是过早燃烧，就是在进行气体压缩时，电嘴还尚未跳火，混合气就已经达到了其自身的着火点，进而自动燃烧。出现早燃现象的原因有很多，就其主要原因大致有两个：（1）高温；（2）积炭。汽缸本身的温度极易导致气体本身温度升高，而缸内剩余积炭过多同样会出现引起燃料过早自燃。而发动机发生早燃，会导致其自身的工作能力降低，进而其自身的经济效益也会随之大大降低。内燃机有多种，单缸或者多缸，前者即使出现早燃的现象，其后续的状况是不固定的，因为早燃引起内部组织压力不稳的状况进而产生机身的振动。在飞机处于低转速的情况下，一旦内燃机出现早燃，极易破环机器内部的零件，因为这时候系统的自身的惯性小，与此同时内燃机内部气体压力又很大。

3.3 发动机处于过富油状态

过富燃烧必须符合一定的条件，发动机内的余气小于0.6。而过富状态下，混合气燃油燃烧会出现内燃机功率变小，经济效益降低，气缸头部的温度值会减小的情况。过富燃烧混合气一样有混合气体不均匀的情况，富油程度大小不相同的状况。最后也会导致气缸中内燃气体所承受的压力不相同，同样会致使发动机运动。然而，与过贫燃烧相比，过富燃烧也具有其自己独特的一面：（1）汽缸里面出现积炭，导致发动机效率变小，经济效益降低，更为严重的话，可能造成发动机出现问题；（2）预防发动机过富油燃烧，首先必须做的是富油调整设置，其次是在飞行过程中，假使收油门力度太猛，这个时候节气门快速调小，空气量突然降低，但是燃油量由于系统惯性降低相对滞后，极易导致短时间的混合气过富油，产生排气管“放炮”状况，因此在操纵油门时动作要温和。

4 结语

发动机如同飞机的心脏，为航空飞行提供源源不断的动力，而燃油为发动机运行的能源，因此发动机燃油对航空飞机起着至关重要的作用，科学、有效地燃油管理极大地保障了发动机的正常、稳定运行，促进发动机本身性能的发挥，进而保障航空航天的安全。因此，我们必须重视燃油管理问题，严格按照规章制度组织管理燃油，并且切实应对燃油管理过程中出现的问题。本文对于航空活塞式发动机燃油的管理做出了分析与研究，阐述了燃油管理的重要性，希望各行业加强对于内燃机燃油的管理。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）