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二冲程和四冲程柴油机

在过去的几年里,飞机发动机的发展或多或少都集中在柴油发动机上。我们已经完成了一次为完全发展起来的生产线进行的临时安装。

许多公司在这个市场上很活跃,主要是由于对长期可用性和AVgas(欧洲)相对较高的价格的主要担忧。航空燃料在世界范围内都可以得到,即使在那些没有航空燃气或必须空运的地方也是如此。

柴油发动机使用的是二冲程或四冲程的原理,这些是根本不同的,我们会在这里展示一些基本的区别。



二冲程

许多正在开发的发动机是二冲程设计的。二冲程柴油不能与二冲程汽油发动机相比,他们使用的混合燃料和石油(1:50)润滑发动机曲轴箱压力的(移动活塞所致),最后燃烧这种混合将导致非常污染废气(显然,蓝烟)。

德国JUMO 205德国JUMO 205

完美的时间

二冲程柴油机与四冲程柴油机有更多的共同之处,但发动机的冲程发生在一个革命中:进气、压缩、动力和排气。这似乎是个挑战,的确如此。正确的时机是至关重要的。有些发动机设计使用进气口和排气门,而有些只有进气口,活塞在同一个气缸中成对地相互作用,就像二战时德国的JUMO柴油发动机(见图片)。
阅读本教程其四十Jumo 205有关它们如何运作的完整解释(来自enginehistory.org)。

涡轮增压

他们必须使用某种类型的鼓风机启动,因为他们的进气冲程不能吸入空气(在这一点上,进气道是开放的,但活塞几乎达到或在底部死点,所以没有任何位移。鼓风机通常为罗茨型,由发动机驱动,在压力下将空气吹入气缸。大多数这些引擎也有涡轮增压器当发动机运行时,通常在达到一定的转速后,它会取代罗茨鼓风机。而且由于RPM范围相当狭窄(900 - 2700 RPM)的涡轮可以完美地匹配引擎的要求。

简单的设计

发动机设计简单:他们有一个低压燃油泵(约300 bar,共轨泵约1800 bar),没有电子,没有变速箱和一个非常可靠的涡轮增压。加油,加油,接好电线然后启动。电池只需要激活辉光插头和启动引擎。他们对燃料也不太挑剔:JET A (A1)、柴油、煤油、灯油、植物油或花生油都可以。

美国宇航局发布了“轻量级两冲程循环”飞机柴油机在1985年8月的《技术实现计划》中,它已经相当过时了,但仍然是一个非常有趣的文档。注意:这个文档相当大,116页(14 MB)。

四冲程

百夫长/Thielert飞机柴油机百夫长/Thielert飞机柴油机

这种型号用两次转来完成它的任务。第一圈的进气,压缩第二圈的动力和排气冲程,时机不是那么关键。功率比它的二冲程表亲低,但这可以克服运行它在更高的RPM和使用变速箱减少螺旋桨的RPM。

其他的一切都是相等的,与相同的位移和RPM的两冲程,四冲程类型将更重,有更少的动力为其重量。正在开发的数字引擎是四冲程设计的Centurion/Thielert和Austro(基于梅赛德斯A型柴油发动机和2011年的Steyer Motor)。

齿轮箱

他们必须使用齿轮箱(获得更多的动力,他们需要更多的RPM,两冲程通常是直接驱动,有更低的功率/扭矩更有效的螺旋桨RPM),有电子发动机管理(FADEC,这必须是双对于冗余,还需要一个双电气系统)和使用共轨更高的注入压力和精确控制的注入时间。

现代设计

这些发动机是现代的,但与二冲程发动机相比非常复杂。体重也更高。Thielert开发了一种135/155 bhp的柴油发动机,重量近150公斤(无流体),没有螺旋桨。它是一种昂贵的现代发动机,比二冲程柴油稍微少用一些燃料(10%-15%)。这些发动机安装也相当复杂,沉重,需要双电气系统和许多软管和散热器冷却和润滑。对第一次制造飞机的人来说,这发动机不太合适。

EAI写的。




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