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本發(fā)明為多工質(zhì)、雙液體噴射式熱流作功渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱熱流渦輪機(jī)。它是熱機(jī)家族中新成員。結(jié) 構(gòu)有壓氣機(jī)、發(fā)火器、渦輪、集氣器及動(dòng)力輸出裝置。工作原理是壓氣機(jī)送到發(fā)火器中高壓高溫空氣與 噴入燃油，燃燒產(chǎn)生高溫高壓汽流在流經(jīng)燃?xì)?a href='/zhuanli/list-20717-1.html' target='_blank'>柱塞泵桶時(shí)同噴入水膨脹增大氣流量經(jīng)噴嘴噴射渦輪葉片 使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能連續(xù)作功。由幾十馬力至幾萬馬力，動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)型體是小動(dòng)力機(jī)器的排列與組合， 轉(zhuǎn)速保持2000-6000轉(zhuǎn)/分，大動(dòng)力機(jī)器可以大范圍動(dòng)力跨越。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，扭力大，可 靠耐久。一個(gè)機(jī)型同時(shí)用汽油、柴油、煤油、酒精、可燃?xì)怏w等，同活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)同體積同樣燃油 消耗熱流渦輪機(jī)可輸出動(dòng)力高于活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)三倍至四倍。石油枯竭后機(jī)器仍能正常工作，經(jīng)濟(jì)性好。 燃料燃燒速度快，燃料燃燒時(shí)間長(zhǎng)，效率高，燃燒完全，有效消除有害氣體排放和噪音，有利于環(huán)保。 排出廢氣由渦輪旋轉(zhuǎn)風(fēng)壓排出機(jī)體，氣體溫度能接近環(huán)境溫度。小動(dòng)力、大動(dòng)力輸出機(jī)器都有兩種啟動(dòng) 方法。一種是電啟動(dòng)，一種是氣壓?jiǎn)?dòng)。啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單方便，保證性強(qiáng)；適應(yīng)性好。本機(jī)可以全面替代 現(xiàn)代活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)所占領(lǐng)航空、航海、陸路交通、農(nóng)業(yè)國(guó)防等所有領(lǐng)域。

我們深信，進(jìn)入二十一世紀(jì)的今天，在以胡錦濤為領(lǐng)導(dǎo)的黨中央正確領(lǐng)導(dǎo)下，以三個(gè)代表重要思想 為基礎(chǔ)，實(shí)施科學(xué)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力的作用，所有對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有發(fā)展 前景的專利會(huì)盡快施實(shí)為人類造福。

1章??熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

1節(jié)??熱流渦輪機(jī)總體構(gòu)造

總體可分為：1.壓氣機(jī)、2.發(fā)火器、3.渦輪、4.集氣器、5.啟動(dòng)及電系統(tǒng)。(圖1、圖2、圖3、圖4、圖5)。

1.1.1壓氣機(jī)將空氣濾清器過濾的新鮮空氣，以一定壓力產(chǎn)生高溫及時(shí)送給發(fā)火器燃燒室。

它的結(jié)構(gòu)有：1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)、2.冷卻系、3.潤(rùn)滑系、4.燃料供給系、5.啟動(dòng)及電系統(tǒng)。

1.1.1.1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、曲軸、氣缸及缸體。

1.1.1.2冷卻系：自然冷卻用的氣缸散熱片，必要時(shí)加入風(fēng)泵?；蛩鋮s。

1.1.1.3.潤(rùn)滑系：機(jī)油泵、限壓閥、潤(rùn)滑油道，集濾器，機(jī)油濾清器。

1.1.1.4.供給系：油箱，輸油泵，燃油濾清器，高壓油泵，噴油器。

1.1.1.5.啟動(dòng)系：電動(dòng)馬達(dá)，壓縮空氣啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，蓄電池，發(fā)電機(jī)，儀表。

1.1.2.發(fā)火器：將壓氣機(jī)送來的高壓高溫新鮮空氣和噴入的燃油產(chǎn)生膨脹，流經(jīng)燃?xì)庵猛皶r(shí)和噴入的 水霧再一次膨脹，經(jīng)噴咀噴射渦輪葉片促使渦輪旋轉(zhuǎn)作功。

1.1.2.1.供水系：有微型活塞泵，進(jìn)出水控制器，燃燒室水冷卻腔，空氣濾清機(jī)油水冷器、溫度控制器及 噴水咀。

1.1.2.2.配氣系：進(jìn)通氣柱塞泵，燃?xì)庵?，燃燒室?/p>

1.1.2.3.機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)，主傳動(dòng)桿，付傳動(dòng)桿，曲軸傳動(dòng)齒輪進(jìn)通氣柱塞泵傳動(dòng)器，燃?xì)庵脗鲃?dòng)器。

1.1.3渦輪將噴咀噴射葉片的熱能變?yōu)闇u輪旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并產(chǎn)生慣性穩(wěn)定機(jī)器轉(zhuǎn)速。

它的結(jié)構(gòu)是活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的飛輪變化而產(chǎn)生的，在頂部加了一圈葉片，前端連接壓氣機(jī)，后端帶 動(dòng)其它機(jī)械作功。

1.1.4集氣器：將沖出渦輪葉片的氣體再次噴射渦輪葉片。集氣器是兩個(gè)，一個(gè)裝在噴咀的對(duì)面，另一個(gè) 裝在第一個(gè)集氣器的對(duì)面，第一個(gè)集氣器的噴口裝入氣壓?jiǎn)?dòng)裝置和內(nèi)腔裝入阻尼設(shè)備。

它的構(gòu)造是個(gè)漸縮的半圓喇叭型，輸入處口徑大、噴出口小。

第二個(gè)集氣器裝入，有兩個(gè)作用，一是順利排出廢氣，二是增加熱能作功。充分發(fā)揮熱能效率。 ??4 ??曲軸 ????8 ????限壓閥 ????13 ????輸油泵 ????18 ????微型活塞泵 ????23 ????燃燒室 ????28 ???集氣器 ??3 ??連桿 ????7 ????機(jī)油泵 ????12 ????機(jī)油 ????冷卻器 ????17 ????噴油器 ????22 ????燃燒氣 ????柱塞泵 ????27 ???葉片 ??2 ??活塞 ????6 ????氣缸 ????散熱片 ????11 ????機(jī)油 ????濾清器 ????16 ????高壓噴油泵 ????21 ????進(jìn)通氣 ????柱塞泵 ????26 ???渦輪 ??1 ??活塞銷 ????5 ????氣缸體 ????10 ????集濾器 ????15 ????空氣濾清器 ????20 ????燃燒室 ????水冷卻腔 ????25 ???柱塞泵 ???U型傳動(dòng)器 ??圖號(hào) ??名稱 ????圖4圖5 ????9 ????潤(rùn)滑 ????油道 ????14 ????燃油濾清器 ????19 ????進(jìn)出水 ????控制器 ????24 ???主曲拐 ???轉(zhuǎn)動(dòng)桿

2節(jié)??型體系列分類

1.2.1.按壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速可分為異步和同步，兩個(gè)轉(zhuǎn)速不相等為異步，兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等為同步。

1.2.2.按壓氣機(jī)的氣缸分，可分一缸同步異步發(fā)動(dòng)機(jī)，二缸同步異步V型發(fā)動(dòng)機(jī)，同步、異步雙缸對(duì) 置發(fā)動(dòng)機(jī)，三缸星型同步、異步發(fā)動(dòng)機(jī)。(圖11，圖12，圖13，圖14)

1.2.3.按輸出功率分

1千馬力以下動(dòng)力輸出熱流渦輪機(jī)壓氣機(jī)為前置臥式單渦輪單層葉片、U型雙置多層葉片，側(cè)嵌臥式 內(nèi)外置單層雙層壓氣機(jī)熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

1萬馬力以下的為雙渦輪或多渦輪串聯(lián)U型雙置多層葉片壓氣機(jī)為內(nèi)嵌臥式內(nèi)外置多層壓氣機(jī)熱流 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。兩渦輪中間的壓氣機(jī)的活塞連桿在同一個(gè)曲軸的連桿軸徑上。特大動(dòng)力可根據(jù)實(shí)用空間需 要可以用一萬馬力以上輸出動(dòng)力熱流渦輪機(jī)串聯(lián)和并連達(dá)到動(dòng)力需求(圖15，圖16)。

1.2.4.1.大動(dòng)力和特大動(dòng)力熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速高，體積小，耗油少，噪音小，零排放。

1.2.4.2.壓氣機(jī)成三角分布臥式V型結(jié)構(gòu)，作功工質(zhì)為蛇形穿行作功，在渦輪葉片間可形成整圓，受 高壓氣沖擊連續(xù)作功，輸出功率可數(shù)倍增加?，F(xiàn)代大馬力輸出功率的往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)因體積大，活塞、 連桿、曲軸、飛輪，都增大體積和重量，因而機(jī)器轉(zhuǎn)速就變得很低了。而熱流渦輪機(jī)的壓氣機(jī)和旋轉(zhuǎn)渦 輪為分體結(jié)構(gòu)并和渦輪轉(zhuǎn)速為異步或同步的，在渦輪兩側(cè)成三角形結(jié)構(gòu)渦輪上圓邊兩側(cè)加入可調(diào)距離的 雙V對(duì)口圓滾柱固定裝置既減少旋轉(zhuǎn)渦輪軸向的力使主軸軸承使用可靠和增長(zhǎng)使用壽命，轉(zhuǎn)速一般可達(dá) 2000?6000轉(zhuǎn)/分，具備單缸異步熱流渦輪機(jī)所有性能。結(jié)構(gòu)是單缸壓氣機(jī)的排列，組合為基型，只是改 變了配氣系統(tǒng)為發(fā)火器，飛輪為作功渦輪和離合器配合可以根據(jù)實(shí)際動(dòng)力需要輸出動(dòng)力實(shí)現(xiàn)大馬力跨越。

3節(jié)??熱流渦輪機(jī)的工作原理

熱流渦輪機(jī)是以代有渦流室的壓燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為結(jié)構(gòu)構(gòu)思的，只是改變了工作方式和動(dòng)力傳遞方 式。和現(xiàn)代活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)基本一樣，現(xiàn)代活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)是經(jīng)過活塞在氣缸內(nèi)四步行程完 成一個(gè)工作循環(huán)(進(jìn)氣行程，壓縮行程，工作行程，排氣行程)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，經(jīng)過飛輪把熱能變?yōu)闄C(jī) 械能連續(xù)工作的四行程發(fā)動(dòng)機(jī)。

熱流渦輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上仍然有活塞、連桿、曲軸、氣缸，只是配氣系統(tǒng)加以全面改變?yōu)榘l(fā)火器，飛輪 變?yōu)榇~片的渦輪，在渦輪兩側(cè)設(shè)制集氣器。

而熱流渦輪機(jī)的活塞、連桿、氣缸、曲軸只是完成進(jìn)氣行程，壓縮行程(純空氣)燃油經(jīng)噴油泵將 油壓提高到100公斤/厘米2以上，經(jīng)過噴油器噴入發(fā)火器燃燒室內(nèi)燃?xì)庵蜷_燃燒室噴口，膨脹氣流 在燃?xì)庵玫谋猛皟?nèi)與噴入的水霧形成高壓高溫氣流經(jīng)過噴咀以最佳角度噴向飛輪頂部的葉片，促使 渦輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)作功。(圖10)

列舉現(xiàn)代活塞式往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的各行程的壓力與溫度情況(表1) ????????四沖程汽油機(jī) ????壓縮比 ????行??程 ????壓??力 ????溫??度 ????汽化器發(fā)動(dòng)機(jī) ????進(jìn)氣行程 ????0.7～0.95公斤/厘米2 ????80℃～130℃ ????6～9 ????壓縮行程 ????6～9公斤/厘米2 ????300℃～400℃ ????小客車 ????膨脹行程 ????30～45公斤/厘米2 ????2000℃～2600℃ ????9～11 ????排氣行程 ????1.05～1.1公斤/厘米2 ????500℃～800℃ ????四沖程柴油機(jī) ????壓縮比 ????行??程 ????壓??力 ????溫??度 ????16～22 ????壓縮終了 ????35～40公斤/厘米2 ????500℃～～700℃ ????膨脹行程 ????60～90公斤/厘米2 ????1800℃～～2200℃ ????排氣行程 ????經(jīng)排氣管有一定壓力和溫度為500℃～～650℃排入大氣中

4節(jié)??熱流渦輪機(jī)具體工作過程

1.4.1上止點(diǎn)：活塞在離曲軸中心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置

下止點(diǎn)：活塞離曲軸中心最近處，即活塞最低位置

活塞行程：上、下止點(diǎn)間距離

壓縮比：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的氣體最小容積之比。

1.4.2我們以單缸異步渦輪機(jī)作例。

1.4.2.1單缸異步渦輪機(jī)作例由于渦輪不停運(yùn)轉(zhuǎn)活塞在曲軸連桿帶動(dòng)下，不停的作直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣行 程，壓縮行程這樣循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊上轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)行，開始?jí)嚎s行程全機(jī)工作方塊。(圖6、圖67)。

1.4.2.2從圖中可以看出活塞在壓縮行程是給渦輪機(jī)準(zhǔn)備有足夠的新鮮空氣和集氣器有作功過程，而 活塞進(jìn)氣行程渦輪機(jī)熱能作功，這兩張圖說明熱流渦輪機(jī)的具體工作過程方塊圖。熱流渦輪機(jī)作功優(yōu)予 活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)。(圖7、圖68)

1.4.3熱流渦輪機(jī)具體工作過程再舉一個(gè)例子，雙缸對(duì)置同步渦輪機(jī)工作過程。(圖8、圖69)

從兩圖的例子可以看出雙缸對(duì)置同步渦輪機(jī)，可以在渦輪旋轉(zhuǎn)360度作功。(圖9、圖70)

1.4.4為了充分利用熱負(fù)荷和慣性力作功，還可以另一種作功功方式這樣更節(jié)約燃料。

熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以一次噴油、噴水作功，一次單獨(dú)噴水作功，這樣連續(xù)循環(huán)作功。

如果是大動(dòng)力多個(gè)壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)就必須作好排序，這樣有利于機(jī)器工作穩(wěn)定。

2章??可達(dá)到性能指標(biāo)

1節(jié)??熱流渦輪機(jī)熱能利用率與活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)比較

2.1.1.我們用X195型柴油機(jī)和單缸異步渦輪機(jī)比較列表如下(表2) ????X195柴油機(jī)工作循環(huán)表 ????單缸異步渦輪機(jī)工作循環(huán)表 ????曲軸轉(zhuǎn)角 ??工作循環(huán) ??曲軸轉(zhuǎn)角 壓氣機(jī)工作循環(huán) ??渦輪作功 ????0°～180° ????進(jìn)氣 ??0°～180° ????進(jìn)氣 ????工作 ????180°～360° ????壓縮 ??180°～360° ????壓縮 ????360°～540° ????工作 ??360°～540° ????進(jìn)氣 ????工作 ????540°～720° ????排氣 ??540°～720° ????壓縮 ????作功 ????180° ??作功720° ????活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)四缸機(jī)工作循環(huán)表(發(fā)火順序1-2-4-3)(圖17) ????曲軸轉(zhuǎn)角 ????第一缸 ????第二缸 ??第三缸 ????第四缸 ????0°～180° ????作功 ????壓縮 ??排氣 ????進(jìn)氣 ????180°～360° ????排氣 ????作功 ??進(jìn)氣 ????壓縮 ????360°～540° ????進(jìn)氣 ????排氣 ??壓縮 ????作功 ????540°～720° ????壓縮 ????進(jìn)氣 ??作功 ????排氣 ????作功 ????720° ????雙缸對(duì)置同步渦輪機(jī) 曲軸轉(zhuǎn)角 ???第一缸 ??工作循環(huán) ????渦輪 ???第二缸 ??工作循環(huán) ????渦輪 0°～180° ????進(jìn)氣 ????作功 ????壓縮 ????作功 180°～360° ????壓縮 ????進(jìn)氣 ????作功 360°～540° ????進(jìn)氣 ????作功 ????壓縮 540°～720° ????壓縮 ????進(jìn)氣 ????作功 ????作功2個(gè)720°

上表明顯看出單缸渦輪機(jī)作功和四缸往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)一樣，雙缸對(duì)置同步渦輪機(jī)等于八缸活塞往 復(fù)式內(nèi)燃機(jī)作功。那么耗油量又怎樣呢，單缸渦輪機(jī)為了使燃燒室消除殘留廢氣，它的工作方式是一次 用燃油和水共同作功，一次單獨(dú)噴水作功連續(xù)循環(huán)工作(能否實(shí)施下面介紹)這樣不難看出單缸渦輪機(jī) 用活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)單缸的油料，作活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。雙缸同步渦輪機(jī)用兩缸活塞 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)油料作八個(gè)氣缸往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的工作。

2.1.2單缸渦輪機(jī)一次噴油，噴水作功和一次噴水作功的實(shí)施根據(jù)解釋如下，單缸渦輪機(jī)作功360°的 實(shí)施技術(shù)方案劃圖解釋。(圖6、圖67、圖7、圖68)(從圖中可以看出渦輪機(jī)工作不受壓氣機(jī)工作循環(huán) 影響)。

從表1可以看到四行程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為16～22，壓縮終了的壓力為35～40公斤/厘米2，溫度為 500℃～700℃，在噴咀處水霧產(chǎn)生膨脹足可以辦到的。

2.1.3活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的工作過程中，活塞頂部的溫度超過370℃～400℃就會(huì)產(chǎn)生疲勞熱裂現(xiàn)象， 而第一環(huán)環(huán)槽溫度超過200℃～220℃會(huì)使?jié)櫥妥冑|(zhì)甚至碳化，從這一點(diǎn)說明燃?xì)獾淖罡邷囟?000℃～ 2500℃在活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)只用1/10左右，其余部分都用冷卻水帶走了。而熱流渦機(jī)確把燃?xì)獾淖罡邷?度盡可能的利用。利用這樣高的溫度的技術(shù)依據(jù)，材料應(yīng)用方面我們找到，內(nèi)燃機(jī)理論與設(shè)計(jì)(1977年 7月北京第一版)吉林工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室編第62頁(yè)，(二)環(huán)的表面鍍覆，現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是鍍多 孔性鉻，鍍鉻層硬度很高(HV900-1000)能抵抗磨料、磨損、鉻熔點(diǎn)高(1770℃還有一段摘錄如下)。

2.1.4由于鍍鉻的熔著性能不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化發(fā)展的需要，近年來發(fā)展一種新的覆層——噴鉬，以 取代鉻，一般用氧乙炔火焰將鉬系熔化成細(xì)粒，用壓縮空氣噴射在環(huán)面上，由于鉬層硬度高(HV900—— 1100)，熔點(diǎn)高(2640℃)。在熱流渦輪機(jī)燃燒室內(nèi)噴鉬，使覆層承受高熱負(fù)荷，為節(jié)省原材料和燃燒迅 速完全我們把壓縮比提高到22-26。

2.1.5為使渦輪機(jī)有效的工作使機(jī)件不受熱負(fù)荷的破環(huán)保證正常運(yùn)行使用了如下措施，第一，在噴咀 前噴入水霧吸熱膨脹這樣一舉兩得。第二，一次燃?xì)夂退餐瑓⑴c工作一次水單獨(dú)工作這樣即有利機(jī)件 在高熱負(fù)荷工作有了低溫間隔有利冷卻又可清除殘留廢氣。(燃燒室)工作新鮮空氣有保證(因?yàn)橛袦u輪 慣性存在)不用在技術(shù)結(jié)構(gòu)上設(shè)制方案。第三，有冷卻水冷卻機(jī)器高溫集中的燃燒室和柱塞受熱的頭部。 為防止高溫影響柱塞止常工作在設(shè)計(jì)上也采用了特別形式。(在發(fā)火器的原件中給予說明)。

2.1.6往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分時(shí)，從噴油開始到絕大部分燃油燃燒完畢相應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角 只有30°～40°這段時(shí)間為0.012～0.002秒，而且排氣行程汽油機(jī)為1.05～1.1公斤/厘米2，溫度為 500℃～800℃柴油機(jī)為500℃～650℃。在技術(shù)上努力達(dá)到有害氣體零排放辦不到。

而熱流渦輪機(jī)可燃混合氣的燃燒時(shí)間不受壓氣機(jī)工作循環(huán)影響又有集氣器延長(zhǎng)膨脹燃燒作功時(shí)間。

熱流渦輪機(jī)和單缸活塞式往復(fù)內(nèi)燃機(jī)比較零件結(jié)構(gòu)數(shù)量基本相同，但在作功方式就有差別了，作功 方式上熱流渦輪機(jī)是把熱能直接變?yōu)榍€運(yùn)動(dòng)，而活塞內(nèi)燃機(jī)的作功方式是將活塞接受熱能經(jīng)連桿曲軸 飛輪間接的變?yōu)闄C(jī)械能。

如果馬力加大的環(huán)境中，兩種機(jī)械的體積和零件結(jié)構(gòu)數(shù)目就有了很大的差別了。我們(表2、表3)就 可以看出大功率輸出的熱流渦輪機(jī)體積具有活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)小于1/2左右，零件數(shù)量也少了許多，易 磨、易碎、易損的零件也少了很多。

2.1.7綜上所述我們可以總結(jié)出熱流渦輪機(jī)可達(dá)到如下性能指標(biāo)和活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)比較。

2.1.7.1熱流渦輪機(jī)，體積要比現(xiàn)代使用的活塞式往復(fù)內(nèi)燃機(jī)小于1/2左右。在相等氣缸總?cè)莘e條件下， 用活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)1個(gè)缸的燃料消耗可得到活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)三至四個(gè)缸的動(dòng)力輸出，如果雙缸對(duì)置壓氣 機(jī)的熱流渦輪機(jī)，用活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)兩個(gè)缸的燃料消耗可以達(dá)到六至八個(gè)缸活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力 輸出，如果用星型三個(gè)缸壓氣機(jī)的熱流渦輪機(jī)，用活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)三個(gè)缸燃料消耗可達(dá)到十至十二個(gè) 缸的活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)輸出動(dòng)力。

2.1.7.2一機(jī)可以多燃料同時(shí)可以用汽油、柴油、煤油、酒精可燃?xì)怏w等1/3用燃油2/3用水作動(dòng)力工質(zhì)。 最好用生活處理過的水。

2.1.7.3易損、易磨、易碎零件少于活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，減少了維護(hù)量，增加了保證性，增長(zhǎng)使用壽命。

2.1.7.4輸出功率，可以由幾拾馬力，幾百馬力，幾千馬力，幾萬馬力自成系列，而機(jī)器轉(zhuǎn)速仍可保持 2000～6000轉(zhuǎn)/分。

2.1.7.5制造成本低，節(jié)約原材料，節(jié)約人力、物力，容易智能化生產(chǎn)，應(yīng)用廣泛，適用性強(qiáng)，啟動(dòng)方便， 保障性、機(jī)動(dòng)性、商業(yè)性好，可以達(dá)到有害氣體零排放，噪音小，有利于環(huán)境保護(hù)。

3章??發(fā)火器

發(fā)火器在熱流渦輪結(jié)構(gòu)中是很重要的組合，由于全部機(jī)件都安裝在壓氣機(jī)缸蓋上，對(duì)機(jī)件要求，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，能按著熱機(jī)不同需要，及時(shí)完成可燃混合氣形成。很好形成熱流源，這種熱源不受 環(huán)境影響，具備高壓高溫，使作功流體有足夠高壓力和流量，能及時(shí)生成和小阻力消耗得到充足動(dòng)力熱能。

發(fā)火器是一個(gè)由小功率輸出熱流渦輪機(jī)到大功率輸出結(jié)構(gòu)只是安裝在氣缸蓋上位置和機(jī)件的大小尺 寸變化。(圖18、圖19、圖20、圖21)

1節(jié)??發(fā)火器的結(jié)構(gòu)

1、水供給系統(tǒng)??2、氣體分配系統(tǒng)??3、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

3.1.1水供給系統(tǒng)。1.有水泵??2.磁控閥??3.噴水咀及溫控部分組成。

作用：水供給系是及時(shí)將水供給噴水咀，準(zhǔn)確及時(shí)參予熱流作功。

工作原理：機(jī)器工作溫升達(dá)到60℃～90℃(這是指燃?xì)獗猛皽囟?，溫控觸點(diǎn)接通，(因?yàn)楝F(xiàn)代所有 車輛的電路都是單線制)發(fā)電機(jī)，磁通閥線圈繞組，使閥門開啟，水從冷卻腔，通過磁控閥門給水泵控 制閥門到水泵活塞前空間，當(dāng)水泵受凸輪驅(qū)動(dòng)，使活塞前面空間逐步縮小，水泵控制閥受凸輪驅(qū)動(dòng)關(guān)閉 進(jìn)水通道，打開噴水器通道，使水由噴水器噴咀向燃?xì)庵猛耙造F狀噴出，使水霧和燃燒氣體形成混 合氣由噴咀以一定角度噴向渦輪葉片，促使渦輪旋轉(zhuǎn)作功。

設(shè)置溫控系統(tǒng)，主要是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冬季啟動(dòng)時(shí)，好啟動(dòng)，一般機(jī)器溫度在60℃以下，溫控系統(tǒng)不接 通電磁閥線圈電路，使之水泵進(jìn)水通路阻住而噴水器沒有水噴出。

3.1.1水供給系的原件及構(gòu)造

3.1.1.1水泵的構(gòu)造及作用(圖25)

水泵是一個(gè)直桿柱塞式并代有柱塞式控制閥，有柱塞，柱塞環(huán)(環(huán)作密封用組合環(huán)型式)彈簧及鎖腳。

作用是及時(shí)準(zhǔn)確的供給燃?xì)獗玫乃F，使水和膨脹熱流混合一起參與作功。

3.1.1.2熱控制閥的構(gòu)造及作用(圖26、圖28)

熱控制閥是由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞變化而構(gòu)成的，它同時(shí)裝有兩套設(shè)置由發(fā)電機(jī)專門繞組接入電源， 熱合閉觸點(diǎn)、電容器，還有水泵的高低壓水管接頭及噴水咀(噴水咀有限壓器的珠子及彈簧)組成。

3.1.1.2.1它的作用，主要是在寒冷的環(huán)境中機(jī)器的冷卻水不參與作功，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度達(dá)到正常后，使水 參與作功。

3.1.1.2.2具體方案：熱控制閥是安裝在燃?xì)獗猛皟?nèi)，熱控制閥上裝有水霧噴咀，當(dāng)燃?xì)庵笸舜蜷_噴咀 時(shí)，熱氣流經(jīng)噴咀時(shí)，熱流體和擰入的熱控制器接觸當(dāng)有足夠熱溫度的熱量使控制閥觸點(diǎn)關(guān)閉，接通發(fā) 電機(jī)繞組，磁控制器線圈(因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)器的電路大多采用單線制)獲得電源，使磁控閥工作開啟閥門使 冷卻腔的水流經(jīng)水泵，水泵將水壓向水控制閥的高壓水道(同時(shí)控制閥阻住低壓給水道)供給熱控制器 的噴水咀，當(dāng)燃?xì)庵笸藷崃鳑_向噴咀的同時(shí)噴水咀噴出水霧參與熱流一起噴向渦輪葉片參與熱能作 功。

3.1.1.2.3電容器是保護(hù)觸點(diǎn)不燒損并有利于觸點(diǎn)閉合 ??10 ??噴咀 ??20 ??進(jìn)水管接頭 ??30 ??通氣口 ??40 ??軸連接十字 ??9 ??燃?xì)庵???19 ??出水管 ??29 ??主驅(qū)動(dòng)桿 ??39 ??十字軸外接 ??8 ??柱塞頭及環(huán)槽 ??18 ??連接水道 ??28 ??曲拐連接桿 ??38 ??曲拐下端十字軸 ??7 ??冷卻腔密封螺帽 ??17 ??微型水泵 ??27 ??燃?xì)庵脳U ??37 ??曲拐軸下端 ??6 ??燃?xì)庵弥???16 ??進(jìn)氣口 ??26 ??發(fā)火器外殼 ??36 ??曲拐軸 ??5 ??噴水咀 ??15 ??進(jìn)通氣柱塞固定孔 ??25 ??曲拐連接頭 ??35 ??雙螺紋大端 ??4 ??水溫控制器 ??14 ??水密封金屬圈 ??24 ??軸承 ??34 ??曲拐雙端套 ??3 ??傳動(dòng)室固定螺栓 ??13 ??進(jìn)通氣柱塞泵 ??23 ??雙U型進(jìn)退器 ??33 ??噴燃油器 ??2 ??發(fā)火器傳動(dòng)室蓋 ??12 ??燃燒室 ??22 ??發(fā)火器底板 ??32 ??進(jìn)通氣柱塞泵驅(qū)動(dòng)曲拐 ??1 ??水泵控制器 ??11 ??冷卻腔 ??21 ??壓氣機(jī)氣缸蓋 ??31 ??氣缸頭固定孔 ????圖號(hào) ????名稱 ????圖19、圖20、圖21 ??3 ??下刮片 ????6 ????彈簧 ??10 ??固定觸點(diǎn) ??14 ??空氣平衡孔 ??2 ??上刮片 ????5 ????水泵腳 ??9 ??噴水口 ??13 ??固定六角外套 ??1 ??主環(huán) ????4 ????柱塞頭 ??8 ??鎖片 ??12 ??活動(dòng)觸點(diǎn) ??圖號(hào) ??名稱 ??圖22、圖23、圖25、圖26 ??7 ??鎖銷 ??11 ??電容器

3.1.2氣體分配系統(tǒng)

3.1.2.1氣體分配系統(tǒng)構(gòu)造及作用

1.有進(jìn)通氣柱塞泵??2.燃燒室??3.冷卻腔??4.燃?xì)庵谩?/p>

作用：它是熱流渦輪機(jī)的心臟，它負(fù)責(zé)壓氣機(jī)的進(jìn)氣，當(dāng)壓氣機(jī)壓縮行程時(shí)，防止氣體進(jìn)入進(jìn)氣系 統(tǒng)，而是把新鮮空氣密封在燃燒室里，當(dāng)密封在燃燒室里的空氣，以500℃～700℃高溫時(shí)和噴入的燃油， 混合成可燃混合氣，形成膨脹產(chǎn)生高壓高溫氣流，當(dāng)燃?xì)庵蜷_燃燒室時(shí)氣流沖出燃燒室在泵桶內(nèi)和 水霧膨脹后生成強(qiáng)大氣流，經(jīng)噴咀沖動(dòng)渦輪葉片，促使渦輪旋轉(zhuǎn)作功。

3.1.2.1.1進(jìn)通氣柱塞泵(圖23)

.進(jìn)通氣柱塞泵是控制壓氣機(jī)進(jìn)氣行程有充足的新鮮空氣經(jīng)空氣過濾器，泵桶及壓氣機(jī)通氣口無阻力 的進(jìn)入氣缸，當(dāng)壓氣機(jī)在壓縮行程時(shí)，將新鮮空氣順利壓入和密封在燃燒室。

3.1.2.1.1.1構(gòu)造：1.泵桶，泵桶上鑄有連接空氣濾清器的進(jìn)氣口(為橢圓型為減少泵的總長(zhǎng)度)；2.圓形 通氣口，口邊成弧型并有連接條為防止柱塞環(huán)卡??；3.前端有螺紋和燃燒室連接，加入螺母和金屬墊防止 冷卻腔漏水。前端的圓徑大于柱塞頭部直徑，為防止熱沖掃柱塞，保證柱塞與泵桶有足夠的潤(rùn)滑和足量 的潤(rùn)滑油冷卻柱塞頭部。另一點(diǎn)防止機(jī)械傳動(dòng)部分的潤(rùn)滑油竄入泵桶。

3.1.2.1.1.2柱塞，柱塞頭有柱塞組合環(huán)和環(huán)槽及泄油孔(注意泄油孔在下方和上方?jīng)]有設(shè)置，只是在左右 設(shè)置，防止?jié)櫥痛雺簹鈾C(jī)氣缸和上方的進(jìn)氣口增大油耗和影響柱塞冷卻)尾部有進(jìn)退傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3.1.2.1.4燃?xì)庵?圖22)

3.1.2.1.4.1燃?xì)庵檬窃趬簹鈾C(jī)進(jìn)氣行程開啟，使在燃燒室內(nèi)的高壓高溫氣流和噴入的水霧在泵桶內(nèi)合 成強(qiáng)大氣流沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)作功。將熱能變?yōu)闄C(jī)械能。

3.1.2.1.4.2燃?xì)庵玫慕Y(jié)構(gòu)：1.泵桶內(nèi)有噴咀，在噴咀上端裝有和空氣濾清器連通的空氣管道，以防止 產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)形成鳴鳴聲，在后端蓋加有空氣平衡孔，使柱塞前進(jìn)時(shí)和后退不受空氣阻力影響而順利迅速。 泵桶內(nèi)在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能避免直角應(yīng)保證有一定弧度(因?yàn)闅怏w有附壁效應(yīng))，泵桶前面有螺紋以保證和燃 燒室連接，以壓緊燃燒室和冷卻腔的防水漏金屬圈。在外面加入螺母，防止冷卻水外漏。泵桶前端口徑 大于柱塞頭部直徑盡可能多的承當(dāng)熱負(fù)荷(因?yàn)槿紵抑苯雍屠鋮s水接觸，而柱塞是間接的)泵桶噴咀 通道要盡可能短并要求有弧度和角度(在氣輪機(jī)中噴嘴一般為15°左右)以減少熱損失(這里還包括噴 咀與渦輪葉片的空隙)冷卻水的進(jìn)水接頭和出水接頭都在靠近燃?xì)庵玫睦鋮s腔上方和下方接入。供 水系統(tǒng)的給水也是由下方接頭引入的。

3.1.2.1.4.3柱塞，燃?xì)庵扇糠纸M成，頭部、桿部、尾部、頭部有組合環(huán)，環(huán)槽、油孔、油孔上端 和下端設(shè)置，兩面不設(shè)置，防止流入噴咀和噴水咀，保證冷卻和潤(rùn)滑，由毛細(xì)孔防止碳化(潤(rùn)滑油在金 屬表面超出至220℃就會(huì)碳化變質(zhì))尾部有和進(jìn)通氣柱塞泵一樣的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3.1.2.1.2.3燃燒室及冷卻腔(圖20)

3.1.2.1.2.3.1燃燒室在活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)中用很大的一些篇幅介紹和研究，應(yīng)用最廣泛的和經(jīng)研究最理想的 球型，而近年U型發(fā)展為主流，我們?cè)趫D上看到是一個(gè)雞蛋型的，為了加工方便，工藝簡(jiǎn)單又實(shí)用還可 以用全封閉球型。

熱流渦輪機(jī)壓縮比最好用現(xiàn)代壓燃式柴油機(jī)壓縮比的上限，(現(xiàn)代壓燃式柴油機(jī)的壓縮比為16～22) 為保證新鮮空氣壓縮后，保持600℃溫度以上(壓縮比提高到22-26)，對(duì)燃油燃燒速度和完全燃燒有利， 并為有害氣體的零排放和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)有利。

3.1.2.1.2.3.2燃燒室的固定和進(jìn)通氣柱塞泵，燃?xì)庵玫倪B接與固定，燃燒室和進(jìn)通氣柱塞泵，燃?xì)庵?塞泵用螺紋L型連接，進(jìn)通氣柱塞泵桶和燃?xì)庵糜寐菟ü潭ㄔ跉飧咨w內(nèi)襯鋼板上。(襯板要10mm以 上，散熱片為鋁合金)

3.1.2.1.2.3.3冷卻腔。冷卻腔是負(fù)責(zé)燃燒室用水冷卻介質(zhì)的容器，同時(shí)給噴水咀水源，它的結(jié)構(gòu)分為上蓋 和下蓋兩部分組成，下蓋有進(jìn)通氣柱塞泵和燃?xì)庵媒尤紵业倪M(jìn)端圓型孔，還有出水接頭和供水泵 的磁通閥連接，為密封冷卻水，泵桶和燃燒室接口處金屬水封圈和外螺母雙重密封措施，防止水漏出。

上蓋下蓋用多個(gè)螺絲和凸凹上下口連接和密封，有噴油器緊固螺栓和進(jìn)水口接頭(冷卻水來源于水 箱)。

3.1.2.1.2.3.4空氣濾清器(圖24)

熱流渦輪機(jī)用空氣濾清器最好，水箱，潤(rùn)滑油冷卻器，空氣濾清器合為一體，因而壓氣機(jī)體積小了， 所以三位一體按機(jī)器體積要求也是必要的。

3.1.3機(jī)械傳動(dòng)系(圖18、圖22、圖23、圖27)

有主傳動(dòng)桿，包括曲軸前端扇型齒輪，曲拐和帶動(dòng)水泵的凸輪，橫向連接桿，調(diào)正螺絲、鎖緊螺母、 軸承。

副傳動(dòng)桿有兩個(gè)，一個(gè)是進(jìn)通氣柱塞泵傳動(dòng)桿，另一個(gè)是燃?xì)庵脗鲃?dòng)桿，它們的結(jié)構(gòu)基本一樣， 它們共同有曲拐，凸輪，雙U型對(duì)稱器止位滾珠軸承和傳動(dòng)桿上下端滾珠軸承。還可以是兩軸承中間隔 一圓軸式連桿軸銷的結(jié)構(gòu)和安裝方式。

傳動(dòng)系的作用是準(zhǔn)確的完成進(jìn)通氣柱塞泵的進(jìn)氣，通氣。燃?xì)庵煤瓦M(jìn)通氣柱塞泵配合完成可燃 混合氣形成和膨脹，高壓高溫氣流和水的再一次膨脹，形成強(qiáng)有力的氣流經(jīng)噴咀，噴向渦輪機(jī)的葉片， 促使渦輪旋轉(zhuǎn)。

3.1.3.1?A主驅(qū)動(dòng)桿，它是一個(gè)由兩個(gè)扇型齒輪改變方向180°傳動(dòng)的，主扇型齒輪安裝在壓氣機(jī)曲軸前 端，改變180°角的從動(dòng)扇型齒輪是和壓氣機(jī)曲軸前端扇型主齒輪嚙合。從動(dòng)扇型齒輪和主動(dòng)扇型齒輪軸 用花鍵連接，用螺母鎖定，以調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)正時(shí)為目的，主驅(qū)動(dòng)桿通過滾珠軸承固定的。分別帶動(dòng)進(jìn)通 氣柱塞泵和燃?xì)庵们?，并帶?dòng)水泵和水泵控制器的兩個(gè)凸輪。

3.1.3.2?a傳動(dòng)主從扇型齒輪和曲軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角必須一致而主驅(qū)動(dòng)桿上的曲拐和付驅(qū)動(dòng)桿的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角 也必須一致。也就是當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)360°它們是同步的。這樣才有保證發(fā)火器和機(jī)器正常工作。

3.1.3.3?b進(jìn)通氣柱塞泵，燃?xì)庵秱鲃?dòng)桿上的曲拐，這兩個(gè)傳動(dòng)桿上的曲拐都是以主傳動(dòng)桿連接橫桿 上有調(diào)整螺紋和固定螺母，保證主從動(dòng)曲拐和壓氣機(jī)曲軸同角度同速度，(不過起微調(diào)作用)。這些調(diào)整 部位在設(shè)計(jì)時(shí)要重視。

3.1.3.4?c我們重點(diǎn)介紹和付驅(qū)動(dòng)桿直接帶動(dòng)的進(jìn)通氣柱塞泵和燃?xì)庵玫倪M(jìn)退裝置。它的結(jié)構(gòu)有半圓 型體凸輪，凸凹在兩個(gè)裝有雙U型對(duì)稱器上的兩個(gè)滾珠軸承中旋轉(zhuǎn)，用凸輪的不同凸凹不同的弧度控制 雙U型對(duì)稱器前進(jìn)時(shí)間，角度和后退時(shí)間及角度，并負(fù)責(zé)兩個(gè)時(shí)間角度的變化。

3.1.3.5?a.b的弧長(zhǎng)必須是壓氣機(jī)活塞的一個(gè)行程距離(因?yàn)閳A是直線的3.14倍)，付軸曲拐旋轉(zhuǎn)360°正 好是主驅(qū)動(dòng)桿軸及曲拐旋轉(zhuǎn)360°，同時(shí)也是壓氣機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)360°，這兩個(gè)180°也剛好完成雙U型對(duì) 稱器前進(jìn)一次，后退一次，同時(shí)也帶動(dòng)柱塞在泵桶內(nèi)前進(jìn)一次和后退一次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1.3.6?e.b這兩個(gè)滾珠軸承的選擇必須滿足如下要求，第一，每分鐘轉(zhuǎn)速要滿足如下要求，第一每分鐘 轉(zhuǎn)速要滿足凸輪轉(zhuǎn)速的2-3倍以上，第二要求旋轉(zhuǎn)靈活，體積小，這樣雙U型對(duì)稱器空間距離小，但是 必須滿足凸輪的接近角和離去角的要求，第三保證凸輪運(yùn)行的貼合，防止過緊而產(chǎn)生熱量影響軸承使用 壽命，防止過松產(chǎn)生不必要的機(jī)械雜音和軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不正常，破壞發(fā)火器的正常工作。主要是軸承的定位， 間隙，凸輪a.B弧的流暢和弧和弧的銜接要很注意。

3.1.3.7?F此軸的長(zhǎng)度正是雙U型對(duì)稱器控心總長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度要滿足。

3.1.3.8?C-0°-D-0°這即是兩軸承的對(duì)稱距離，又是兩軸承的凸輪旋轉(zhuǎn)中的接近角和離去角(以中心線為 0°而言)為了有這個(gè)角度存在我們把兩個(gè)軸承分別設(shè)置偏離中心線的左右而形成角度，同時(shí)凸輪的弧線 分別超前中心線和滯后中心線來實(shí)現(xiàn)這個(gè)接近角和離去角(主要是以旋轉(zhuǎn)方向而形成的)這個(gè)角度正是 壓氣機(jī)活塞兩個(gè)行程的交替過程也就是進(jìn)氣行程和壓縮行程的上止點(diǎn)向下止點(diǎn)或由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)的兩 個(gè)交替過程，這個(gè)交替在發(fā)火器的工作中也必須準(zhǔn)確的配合好和必須的，而且又要在很短的時(shí)間內(nèi)完成。 因?yàn)橥馆喯蛞粋€(gè)方向不停的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和角度都與壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度絕對(duì)一致。這也是一個(gè)要必需滿 足機(jī)器工作的條件之一。

3.1.3.9?c.曲拐軸向連接中圖上端為大小頭螺絲固定，這種螺絲不但節(jié)約料還體積小，保證各種轉(zhuǎn)速不脫 扣，下端正用十字凸凹外套連接，省時(shí)省料，加工方便，工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度好，(如果有滾珠軸 承內(nèi)徑可代替外套)。

4章??壓氣機(jī)

壓氣機(jī)是熱流渦輪機(jī)的主要一部分，它不但要及時(shí)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣，而且本身負(fù)責(zé)發(fā)火器的 驅(qū)動(dòng)傳遞，潤(rùn)滑，燃料供給，所有機(jī)件的組合基體。(圖29，圖30)

1節(jié)??機(jī)體與氣缸(圖31、圖32、圖34)

4.1.1機(jī)體構(gòu)成熱流渦輪機(jī)的骨架，機(jī)體內(nèi)安裝所有的主要零部件和附件，為了保證活塞連桿，曲軸，氣 缸等主要零件工作可靠耐久，它們互相之間必須保持精確的相對(duì)位置。機(jī)體的表面尺寸，幾何形狀，相 互位置都很嚴(yán)格，在設(shè)計(jì)時(shí)必須有嚴(yán)格的公差要求。

由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，壁又較薄，毛坯鑄造，機(jī)面加工面多，精度和光潔度要求就會(huì)很高，因 而機(jī)械加工很費(fèi)時(shí)。

熱流渦輪機(jī)的機(jī)體采用氣缸，曲軸箱分體結(jié)構(gòu)，因?yàn)榍S是組合式。采用滾珠軸承支撐曲軸，我們 選用黃河JN150型汽車、6135Q型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)，為了便于安裝用滾動(dòng)主軸承支撐的曲軸，采用隧道 式氣缸體。

氣缸體內(nèi)部鑄有隔板和若干個(gè)加強(qiáng)筋，用來增大剛度，支撐曲軸主軸承和渦輪，驅(qū)動(dòng)傳遞機(jī)件。

為了風(fēng)冷卻目的，氣缸和曲軸箱兩體結(jié)構(gòu)。氣缸蓋和氣缸也是兩體結(jié)構(gòu)，熱流渦輪機(jī)的固定，我們 覺得以渦輪外殼和渦輪軸承做固定點(diǎn)，壓氣機(jī)固定在渦輪外殼上，這樣壓氣機(jī)可以減少體積和充分利用 輕質(zhì)合金。也有利于冷卻(圖33、圖35)。

我們可以把壓氣機(jī)曲軸箱和渦輪外殼兩體分開成型，這樣成型體積小容易利用先進(jìn)工藝，減少人力、 物力消耗，降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品率高。(吉林工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室編《內(nèi)燃機(jī)理論與設(shè)計(jì)》下冊(cè)第六頁(yè))。

最近出現(xiàn)一種新的成型方法，稱為液態(tài)模鍛法，這種方法就是向流入鑄型中的金屬液，在其液態(tài)或 半液態(tài)情況下施加壓力，一直保持到鑄件凝固終了。它是一種介于鑄造和鍛造之間的方法，不需要復(fù)雜 的鍛造設(shè)備，也不需要復(fù)雜的壓鑄設(shè)備，可以去除鑄造缺陷，改善機(jī)械性能，擴(kuò)大合金的使用范圍，對(duì) 壁厚的活塞類零件特別適用。

4.1.2氣缸筒上帶有很多散熱片，為了簡(jiǎn)化制造工藝和減少熱變形，采用單體氣缸結(jié)構(gòu)。

氣缸蓋(發(fā)火器)氣缸及曲軸箱的連接方式有兩種，如圖36：一種用長(zhǎng)螺栓直接把氣缸蓋、氣缸體 及曲軸箱連接，為簡(jiǎn)化工藝，降低成本采用的另種直接連接方式。

氣缸外表面布置了很多散熱片，以增加散熱表面，氣缸的鑄造有兩種：一種為鑄鐵氣缸代散熱片的； 另一種為了冷卻需要雙金屬用灰鑄鐵做氣缸原料，外表面用鋁制散熱片。(圖37)或以水冷卻形式。

2節(jié)??曲柄、連桿機(jī)構(gòu)(圖38、圖39、圖41、圖42、圖43、圖44、圖45、圖46)

4.2.1活塞連桿組

活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等機(jī)件組成。

活塞的基本構(gòu)造可分為三部分：頂部、頭部、裙部，對(duì)它的要求強(qiáng)度高，重量小，導(dǎo)熱性好。

活塞頂部為平頂，它主要承受壓縮空氣壓力；頭部有若干個(gè)活塞環(huán)槽，安裝密封環(huán)和刮油環(huán)，組合 環(huán)，環(huán)槽低部有若干個(gè)小孔，使多余的潤(rùn)滑油泄入曲軸箱；裙部是用來引導(dǎo)活塞在缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，裙部還有 活塞銷座用于連接連桿。

為了減輕活塞的重量在鑄造上，在不影響強(qiáng)度和硬度的允許范圍，盡可能薄一些，為導(dǎo)熱性好，要 選擇熱膨脹系數(shù)小的材料。

為了使活塞有一定剛度和強(qiáng)度在銷座部位要加大一些厚度，而在裙部要有一定的橢圓度(見圖40) 使用材料見下表： ????合 ????金 ????種 ????類 制 造 方 法 ??比重 ??(克/ ??厘米2) 導(dǎo)熱率 入(卡/ 厘米秒 ℃) ??線膨脹 ??系數(shù)β ??×106/℃ ??相 ??對(duì) ??磨 ??損 ??彈性模 ??板E ??(公斤/ ??毫米2) ??布氏硬度(HB) ??抗拉極限 ??(b公斤毫 ??米2 ????延伸率6(％) ???彎軸疲勞極限 ???6-1(公斤/毫米2) ??20 ??℃ ??200 ??℃ ??300 ??℃ ??20 ??℃ ??300 ??℃ ??20℃ ??300℃ ??20℃ ???300℃ ????灰鑄造 III ??7.3 0.12 ??II ??0.6 ??10500 ??200 ??200 ??170 ??22 ??20 ??0.1 ??0.1 ??9.5 ???8.5 III?一砂型鑄造抄內(nèi)燃機(jī)理論與設(shè)計(jì)下冊(cè)(吉林工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室編)

活塞環(huán)：活塞環(huán)可分密封環(huán)(又稱氣環(huán)或壓縮環(huán))和刮油環(huán)(又稱油環(huán))。密封環(huán)(進(jìn)通氣柱塞泵， 燃?xì)庵枚加妹芊猸h(huán))第一保證氣體不泄漏，第二保證將柱塞上的熱量傳給泵桶。

由于密封環(huán)要完成密封氣體和導(dǎo)熱任務(wù)，因此它應(yīng)有足夠的彈力，使環(huán)的外圓柱面緊壓在氣缸壁上， 端面應(yīng)很平整光滑。能與環(huán)槽的端面良好貼合。由于柱塞在高溫下工作，環(huán)的潤(rùn)滑條件很差，其彈性容 易下降，磨損也很嚴(yán)重。因而環(huán)的材料選擇和結(jié)構(gòu)改進(jìn)主要是為了提高其工作壽命。

密封環(huán)一般都用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵制成，為提高其性能，可在灰鑄鐵中加入少量的鉻、鎳、鉬、鎢等合金 元素或鍍鉻、噴鉬等工藝。

壓氣機(jī)的環(huán)用一道密封環(huán)和二道組合式刮油環(huán)，做密封和刮油，組合式刮油環(huán)的結(jié)構(gòu)有上下兩個(gè)刮 片和主環(huán)組成。刮片與氣缸壁接觸，刮下的潤(rùn)滑油由主環(huán)油孔流回油底殼，刮油性能好。主環(huán)是用薄鋼 皮沖壓卷制而成，工藝簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)化生產(chǎn)。

活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭，裝配時(shí)，它的中間穿過連桿小頭孔，兩面支承活塞銷孔中，因 承受往復(fù)沖擊力和慣性力，要求重量輕，采用較好的鋼材，制成中空表面進(jìn)行工藝性處理。

活塞銷采用浮式安裝法，在活塞銷座兩端用卡環(huán)嵌在銷座凹槽中進(jìn)行軸向定位。

連桿與連桿軸承：連桿是將活塞承受的力傳給曲軸，并和曲軸配合把軸同運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊本€往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，為保證足夠剛度和強(qiáng)度的原則下，盡可能保持小的重量，保證結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度要減輕重量，大端小 端都用。軸承做封閉式結(jié)構(gòu)，桿身兩面用支撐筋中間空的結(jié)構(gòu)，材料用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵液態(tài)模鍛法制造。

曲軸：曲軸是壓氣機(jī)主要機(jī)件之一，由渦輪產(chǎn)生的動(dòng)力是由曲軸傳遞給壓氣機(jī)的，同時(shí)壓氣機(jī)的工 作情況也是由曲軸反映給渦輪的，消耗主機(jī)動(dòng)力的大小、多少都由曲軸反映出來。

熱流渦輪機(jī)使用的曲軸是全支承組合式曲軸，它分主軸頸和連桿軸頸，它的結(jié)構(gòu)是按著黃河JN150 型汽車、6135Q型發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸上裝用滾動(dòng)主軸承。氣缸體采用隧道式結(jié)構(gòu)，曲軸是組合式的，它的優(yōu) 點(diǎn)是曲軸旋轉(zhuǎn)阻力小，易于起動(dòng)，功率消耗小，采用隧道式氣缸體剛度大；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

連桿軸頸：連桿軸頸采用中空和活塞銷一樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)?a href='/zhuanli/list-19521-1.html' target='_blank'>連桿大端是滾珠軸承的，所以連桿軸頸是 和主軸頸為分體連接的，這樣組合式曲軸就成為開體式，不能閉合型。

曲軸前端，有帶動(dòng)燃料系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的齒輪，還有帶動(dòng)發(fā)火器的驅(qū)動(dòng)扇形齒輪，后端有和渦輪嚙 合的齒輪，異步和同步就是齒輪比決定的。

制造曲軸的材料用鑄鐵、軸頸作工藝處理。

3節(jié)??壓氣機(jī)相關(guān)的理論敘述

壓氣機(jī)是熱流渦輪機(jī)的最關(guān)鍵的組成部分，它占全部機(jī)體組合的1/2還要強(qiáng)，因而以一定的篇幅敘述 其理論部分，以探討它的運(yùn)用可行程度和實(shí)際應(yīng)用的理論依據(jù)。

4.3.1壓氣機(jī)的理想過程

壓氣機(jī)是用來制造壓縮氣體的機(jī)器。根據(jù)熱流渦輪機(jī)的特殊需要，我們?cè)谥T多的壓氣機(jī)中，選擇了 活塞往復(fù)式壓氣機(jī)，為了實(shí)用可靠，我們從基礎(chǔ)理論手段論證設(shè)計(jì)總體要求的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最基本的計(jì)算 方式。

根據(jù)1957年上海科學(xué)技術(shù)出版社出版《工程熱力學(xué)機(jī)器學(xué)》上冊(cè)第146頁(yè)。

圖71壓氣機(jī)的簡(jiǎn)圖和它的理想示功圖。

P壓力(坐標(biāo)系坐標(biāo))???V容積(坐標(biāo)系坐標(biāo))???Pνm密度、比容、質(zhì)量為常數(shù)c???c氣體狀態(tài)不變， 僅是位移???Pνk密度、比容k為排氣過程常數(shù)b???b排氣過程不是熱力過程???Pν密度、比容為常數(shù)a???a 壓氣機(jī)工作過程不是封閉過程。

4.3.1.1進(jìn)氣過程

活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣體在初壓P1下經(jīng)過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。

活塞達(dá)到右端點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉。V-P圖上線1-2

4.3.1.2壓縮過程

活塞重新向左移動(dòng)，壓縮氣體沿曲線1-2使氣體壓力升高到終壓P2。此時(shí)排氣閥開，活塞繼續(xù)向左 移動(dòng)，壓送氣體進(jìn)入貯氣器，在V-P圖上線1-2，線2-3表示排氣過程，而面積1-2-3-4-1就可以度量壓氣 機(jī)所消耗的機(jī)械功。A、壓氣機(jī)工作過程不是封閉過程；B、示功圖中線4-1進(jìn)氣過程和圖2-3所表示的 排氣過程也不是熱力過程；C、這兩個(gè)過程氣體狀態(tài)不變，僅僅發(fā)生位移；E、示功圖中僅僅只能記錄功 量變化；不能判斷工質(zhì)的狀態(tài)變化。

F氣缸活塞面積????P1進(jìn)氣壓力????S1活塞移動(dòng)距離

壓氣機(jī)進(jìn)氣過程氣體作功P1FS1???進(jìn)氣為1公斤???FS1＝υ1???氣體作功P1υ1

圖71中面積1-4-5-7-1就代表這份功。

氣體壓縮壓力P1上升到P2這個(gè)過程，可按：

1、等溫過程；2、絕熱過程；3、多變過程。

等溫過程：氣體克服外力作功 $w=\mathrm{RT}\ln \frac{v_2}{v_1}$

絕熱壓縮過程，氣體克服外力作功 $w=\frac{1}{k-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)$

多變壓縮過程氣體克服外力作功 $w=\frac{1}{n-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)$

這份功在圖中可用面積1-2-6-7-1來表示，由式可知W實(shí)際是負(fù)值。

排氣過程，氣體消耗功P2FS2因排出氣體1公斤，F(xiàn)S2＝ν2

氣體消耗機(jī)械功P2V2圖中面積2-3-5-6-2表示。

可以確定壓氣機(jī)中氣體作功W0(W0為負(fù)值，消耗功)

如果壓氣機(jī)進(jìn)行的是等溫壓縮，因?yàn)镻1V1＝P2V2所以

$w_0={\rho }_1{v}_1+\mathrm{RTLn}\frac{v_2}{v_1}-{\rho }_2{v}_2=\mathrm{RTLn}\frac{v_2}{v_1}$

如果壓氣機(jī)進(jìn)行的是絕熱壓縮，那么，

$W_0={\rho }_1{v}_1+\frac{1}{k-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)-{\rho }_2{v}_2=\frac{k}{k-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)$

如果壓氣機(jī)進(jìn)行的是多變壓縮，那么，

$W_0={\rho }_1{v}_1+\frac{1}{n-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)-{\rho }_2{v}_2=\frac{n}{n-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)$

這份功在圖中就可用面積1-2-3-4-1來表示。

為了便于比較這三種不同壓縮過程的壓氣機(jī)消耗機(jī)械功，將這三種不同壓縮過程的示功圖描繪在同 一坐標(biāo)系上(圖72)。

由此可見，等溫壓氣機(jī)所消耗的機(jī)械功少；絕熱壓氣機(jī)壓縮所消耗的機(jī)械功最多。

圖中線1-2等溫曲線

1-2″絕熱曲線

1-2′多變曲線

多變指數(shù)值n介于K與1之間K＞n＞1

為了希望壓氣機(jī)的工作情況最為有利，要求它能按著等溫過程進(jìn)行壓縮工作，因此就必須設(shè)法冷卻 氣缸。

實(shí)際這種情況下，壓氣機(jī)是按照指數(shù)N＝1.2-1.25的多變過程進(jìn)行工作。

P—?dú)怏w對(duì)容器壁的絕對(duì)壓力??????U—?dú)怏w比容

n—容積內(nèi)氣體分子數(shù)????????????V—物體體積

T—絕對(duì)溫度????????????????????B—比例常數(shù)

BT—分子直線運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能???????R—?dú)怏w常數(shù)

L—數(shù)學(xué)運(yùn)算對(duì)數(shù)

K—定壓比熱跟定容比熱的比值

單原子組成的分子氣體K＝1.667。雙原子分子組成的氣體K＝1.4

例題：計(jì)算單級(jí)壓氣機(jī)中，每公斤空氣所消耗的機(jī)械功。

已知：空氣的初態(tài)P1＝1絕對(duì)大氣壓???t1＝17℃終態(tài)壓力???P2＝8絕對(duì)大氣壓；壓縮過程按指數(shù)n＝1.3 的多變過程進(jìn)行工作。

T1＝273+t＝273+17＝290°K????氣體常數(shù)R＝29.27

因?yàn)?$\frac{T_2}{T_1}={\left(\frac{P_2}{P_1}\right)}^{\frac{n-1}{n}},$ 所以

消耗機(jī)械功為 $w_0=\frac{n}{n-1}({\rho }_1{v}_1-{\rho }_2{v}_2)=\frac{n}{n-1}({\mathrm{RT}}_1-{\mathrm{RT}}_2)$

摘自1976年2月第一版《吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室汽車構(gòu)造》(上冊(cè))16頁(yè)。

4.3.2往復(fù)慣性力與離心力(圖73，a是進(jìn)氣行程，b是壓縮行程)

圖73(d)P1沿連桿方向作用在曲柄銷上的力；P2活塞與氣缸壁間的側(cè)壓力；R曲軸主軸頸與軸承間 壓緊力；T曲柄垂直方向分力。(b)P1′和P2合成壓縮行程氣體總壓力P′；P1′分解為兩個(gè)分力R′和T′；P2 活塞壓向氣缸另一側(cè)的力；R′曲軸主軸頸與主軸承間壓緊力；T′阻止曲軸旋轉(zhuǎn)阻力。圖74(a)F活塞在 上半行程慣性力；Fcy離心力在垂直方向分力；Fcx水平方向分力；n曲軸旋轉(zhuǎn)方向。(b)F活塞在下半 行程慣性力；Fcy′離心力在垂直方向分力；Fcx′水平方向分力；n曲軸旋轉(zhuǎn)方向。

往復(fù)運(yùn)行的物體，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度大小和方向變化時(shí)，就要產(chǎn)生往復(fù)慣性力。物體繞某一中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生離心力。這兩種力在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)中都是存在的。

活塞和連桿大頭在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度很高而且數(shù)值在不斷變化。當(dāng)活塞由上止點(diǎn)向下 止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度變化規(guī)律是從零開始逐漸增大，臨近中間達(dá)最大值，然后在逐漸減小到零。也就是 說：當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，前半行程是加速運(yùn)動(dòng)慣性力向上，以F表示：后半行程是減速運(yùn)動(dòng)，慣性力向 下，以F′表示；同理，當(dāng)活塞向上時(shí)前半行程慣性力向下，后半行程慣性力向上。

活塞：活塞銷和連桿小頭的質(zhì)量越大，曲軸轉(zhuǎn)速愈大，則往復(fù)慣性力也愈大，它使曲軸連桿機(jī)械的 各零件和所有的軸頸承受周期性的附加負(fù)荷，加快軸承磨損；未被平衡的變化著的慣性力傳到氣缸體后， 還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。

偏離曲軸軸線的曲柄，曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，即離心力，其方向沿 曲柄半徑向外，其大小與曲柄半徑旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。

曲柄半徑長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量大，曲軸轉(zhuǎn)速高，則離心力大，離心力FC在垂直方向分為FCY與往復(fù)慣 性力F方向總是一致。因而加劇了發(fā)動(dòng)機(jī)的上下振動(dòng)。而水平方向分力為FCX則使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了水平方 向的振動(dòng)。離心力使連桿大頭的軸承和曲軸銷、曲軸主軸頸及其軸承受到又一個(gè)附加載荷，增加它們的 變形和磨損。

4.3.3摩擦力(a活塞上半行程慣性力，b活塞下半行程慣性力)摘自1975年2月第一版《吉林工業(yè)大 學(xué)汽車教研室構(gòu)造》(上冊(cè))17頁(yè)。

摩擦力是任何一對(duì)互相壓緊并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面之間必定存在的，其最大值決定于上述各種力 對(duì)磨擦而形成的正壓力和磨擦系數(shù)。

上述各種力，作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)和機(jī)體的各有關(guān)零件上，使它們受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)不 同形式的載荷。為了保證工作可靠，減少磨損，在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的潤(rùn)滑措施，詳見下面各節(jié)。 ??2 ??渦輪前外殼 ??4 ??缸體前端 ????7 連桿軸頸 ??10 ??軸承 ??1 ??渦輪后外殼 ??3 ??缸體及軸承座 ????6 組合式曲軸前端 ??9 ??齒輪 ??圖號(hào) 名稱 ??圖33，圖45，圖46 ????5 卡簧 ??8 ??連接螺栓 ??4 ??加油口 ??9 ??機(jī)油精濾器 ????13 油壓表 ??7 ??限 ??壓 ??閥 ??3.螺塞 ??2.彈簧 ??1.柱塞 ??3 ??機(jī)油溫度表 ??8 ??旁通閥 ????12 噴咀 ??2 ??機(jī)油集濾器 ??6 ??機(jī)油細(xì)濾器 ????11 齒輪泵 ??1 ??油底殼 ??5 ??機(jī)油泵 ????10 機(jī)油油道 ??圖號(hào) 名稱 圖47 ??3 ??傳動(dòng)齒輪 ??6 ??出油孔 ??9 ??后蓋板 ??13 ??固定螺孔 ??2 ??定位銷 ??5 ??油泵殼體 ??8 ??內(nèi)轉(zhuǎn)子 ??12 ??卡簧 ??1 ??調(diào)正墊片與螺母 ??4 ??前蓋板 ??7 ??外轉(zhuǎn)子 ??11 ??軸套 ??圖號(hào) ????圖48 ??10 ??主動(dòng)軸 ??2 ??外殼 ??4 ??定位螺釘 ??6 ??O型橡膠密封圈 ??9 ??水室 ??1 ??散熱片 ??3 ??冷卻管 ??5 ??擋板 ??8 ??壓板 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖50 ??7 ??管板 ??6 ??濾油器殼 ??12 ??(17)閥蓋 ??22 ??濾清芯上蓋 ??6b ??繞絲筒 ??5 ??粗濾芯 ??11 ??(18)彈簧 ??21 ??細(xì)濾芯上密封圈 ??5d ??粗濾芯銅絲 ??4 ??紙質(zhì)細(xì)濾芯 ??10 ??(14、19)墊圈 ??20 ??旁通閥 ??4d ??折狀濾紙 ??3 ??濾清器芯下密封圈 ??9 ??安全閥 ??16 ??紙墊 ??25 ??墊圈 ??2 ??濾清器芯底座 ??8 ??濾清器蓋 ??15 ??中心螺桿 ??24 ??螺針 ??1 ??濾清器芯底座彈簧 ??7 ??濾清器蓋密封圈 ??13 ??濾清器壓緊螺母 ??23 ??濾清器上蓋緊固螺母 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖49 ??3 ??燃油濾清器 ??6 ??輸油泵 ??9 ??高壓輸油管 ??13 ??空氣濾清器與發(fā)火器接口 ??2 ??燃油濾清器進(jìn)油口 ??5 ??輸油泵進(jìn)油接頭 ??8 ??輸油管 ??12 ??空氣濾清器 ??1 ??油箱 ??4 ??輸油管 ??7 ??高壓油泵 ??11 ??回油管 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖51 ??10 ??噴油器 ??8 ??柱塞套上孔 ??16 ??導(dǎo)向套 ??24 ??柱塞 ??7 ??閥座 ??15 ??銷釘 ??23 ??油道 ??31 ??軸向孔 ??6 ??片閥 ??14 ??油管接頭 ??22 ??齒條 ??30 ??徑向孔 ??5 ??閥座 ??13 ??濾芯 ??21 ??濾芯 ??29 ??上螺旋切邊 ??4 ??單向閥 ??12 ??泵體 ??20 ??油管接頭 ??28 ??下螺旋切邊 ??3 ??彈簧 ??11 ??齒輪 ??19 ??銷 ??27 ??柱塞套下孔 ??2 ??噴咀頭 ??10 ??外套螺帽 ??18 ??推桿 ??26 ??環(huán)狀空腔 ??1 ??噴孔 ??9 ??油道 ??17 ??彈簧 ??25 ??柱塞套 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖52 ??7 ??減摩墊圈 ??14 ??停車擋銷 ??21 ??起動(dòng)手柄 ??28 ??調(diào)速操縱軸 ??6 ??下蓋板 ??13 ??加油螺塞 ??20 ??起動(dòng)加濃彈簧 ??27 ??調(diào)速扭簧 ??5 ??調(diào)速簧定位螺釘 ??12 ??油量限位總成 ??19 ??油量限位軸 ??26 ??油封圈 ??4 ??鎖緊螺母 ??11 ??輔助彈簧 ??18 ??停車手柄 ??25 ??調(diào)速操縱軸套筒 ??3 ??墊片 ??10 ??開口墊圈 ??17 ??飛球 ??24 ??開口擋圈 ??2 ??調(diào)速器蓋 ??9 ??搖架 ??16 ??推力盤 ??23 ??調(diào)速手柄 ??1 ??調(diào)速器支座 ??8 ??上蓋板 ??15 ??驅(qū)動(dòng)盤 ??22 ??停車操縱桿 ????圖號(hào) ????名稱 ??圖54 ??5 ??調(diào)壓螺釘 ??10 ??緊固螺套 ??15 ??塑料護(hù)蓋 ??4 墊圈 ??9 ??噴油器體 ??14 ??定位銷 ??19 ??膠木護(hù)套 ??3 調(diào)正螺釘護(hù)帽 ??8 ??頂桿 ??13 ??銅錐體 ??18 ??襯墊 ??2 襯墊 ??7 ??調(diào)壓彈簧 ??12 ??針閥體 ??17 ??濾芯 ??1 回油管螺帽 ??6 ??調(diào)壓彈簧墊圈 ??11 ??針閥 ??16 ??進(jìn)油管接頭 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖55 ??2 手泵活塞 ??4 ??進(jìn)油管接頭 ??7 ??挺桿偶件 ??10 ??活塞彈簧 ??1 手泵 ??3 ??濾油網(wǎng) ??6 ??止回閥 ??9 ??活塞 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖56 ??5 ??出油管接頭 ??8 ??輸油泵體 ??13 鎖緊螺釘 ??26 ??放油閥 ??39 ??夾板 ??12 調(diào)正齒圈 ??25 ??輸油泵緊固螺栓 ??38 ??接頭保護(hù)套 ??11 柱塞套油封環(huán) ??24 ??滾輪 ??37 ??高壓油管接頭座 ??50 ??夾板 ??10 柱塞 ??23 ??挺桿體 ??36 ??出油閥座墊圈 ??49 ??止推螺栓 ??9 柱塞套 ??22 ??挺桿調(diào)正螺釘 ??35 ??縫隙濾芯 ??48 ??回油管接頭 ??8 柱塞套定位螺釘 ??21 ??油尺 ??34 ??潤(rùn)滑油道 ??47 ??回油管接頭螺釘 ??7 油道 ??20 ??鎖緊螺母 ??33 ??潤(rùn)滑油穩(wěn)壓器 ??46 ??聯(lián)軸器 ??6 出油閥座 ??19 ??柱塞彈簧下座 ??32 ??齒條定位螺釘 ??45 ??滾動(dòng)軸承 ??5 出油閥 ??18 ??檢視蓋板 ??31 ??調(diào)節(jié)齒條 ??44 ??軸蓋板 ??4 放氣螺釘 ??17 ??通氣螺釘 ??30 ??凸輪軸 ??43 ??調(diào)節(jié)螺套 ??3 出油閥彈簧 ??16 ??柱塞彈簧 ??29 ??泵體 ??42 ??調(diào)節(jié)器 ??2 減容器 ??15 ??柱塞彈簧上座 ??28 ??螺塞 ??41 ??管接頭 ??1 高壓油管接頭 ??14 ??油量控制襯套 ??27 ??定位螺釘 ??40 ??進(jìn)油接頭 ??圖號(hào) ????名稱 ??圖53

4節(jié)??熱流渦輪機(jī)的潤(rùn)滑系(圖47)

潤(rùn)滑系的基本任務(wù)是將機(jī)油不斷供給各零件的磨擦表面，減小零件的磨擦和磨損。流動(dòng)的機(jī)油可以 清除磨擦表面上的磨屑等雜質(zhì)，并冷卻磨擦表面。此外，氣缸壁的活塞環(huán)上的油膜能提高氣缸的密封性。

4.4.1.潤(rùn)滑系組成：油底殼，機(jī)油泵、集濾器、噴嘴等組成。

4.4.1.1.機(jī)油泵：有齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩種。

機(jī)油泵是將潤(rùn)滑油產(chǎn)生壓力，使之潤(rùn)滑油在油路中不斷流動(dòng)，潤(rùn)滑各零件表面，齒輪機(jī)油泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，制造容易，工作可靠，應(yīng)用最廣。

4.4.1.2.轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵：轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵工作原理，圖48主動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)外轉(zhuǎn)子都裝在油泵殼體內(nèi)，內(nèi) 轉(zhuǎn)子固定在主動(dòng)軸上，外轉(zhuǎn)子在油泵殼體內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，二者之間有一定的偏心距。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)， 帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子齒形齒廓設(shè)計(jì)得使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到任何角度時(shí)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子每個(gè)齒的齒形齒廓線上總能 互相成點(diǎn)接觸。這樣，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間便形成四個(gè)工作腔。某一個(gè)工作腔從進(jìn)油口轉(zhuǎn)過時(shí)，容積增大，產(chǎn) 生真空，機(jī)油便經(jīng)進(jìn)油孔吸入。轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該工作腔與出油口相通時(shí)，腔內(nèi)容積減少，油壓升高， 機(jī)油經(jīng)出孔壓出。

轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵結(jié)構(gòu)緊湊，吸油真空度較高，泵油量較大，且供油均勻?？梢园惭b在油底殼外而且位 置可以高一些。

4.4.1.3.機(jī)油濾清器：機(jī)油通到磨擦面之前，經(jīng)過濾清器濾清的次數(shù)愈多，則機(jī)油愈清潔。但濾清次數(shù)愈 多，機(jī)油的流動(dòng)阻力也愈大。為解決濾清與油路通暢的矛盾，在潤(rùn)滑系中一般裝用幾個(gè)不同濾清器增加 濾清能力(與主油流串聯(lián)的濾清路稱為全流式濾清器，與主油道并聯(lián)的則稱為分流式濾清器)如上節(jié)所 述。這樣既能使機(jī)油有較好的濾清，而又不至于造成很大的流動(dòng)阻力。

4.4.1.4.機(jī)油濾清器的種類：1浮式集濾清器???2固定式集濾器???3粗濾器???4細(xì)濾器???5離心式細(xì)濾器 6復(fù)合式濾清器。(圖49)

4.4.1.5.復(fù)合式濾清器，以供采用。上海SH760，SH130型汽車采用細(xì)濾器與粗濾器串聯(lián)，面設(shè)置在同一 外殼內(nèi)的復(fù)合式機(jī)油濾清器，構(gòu)造粗濾芯為線繞式，帶有凸起的銅線與5a繞在波紋狀的繞絲簡(jiǎn)5Bh， 形成0.04-0.09毫米的濾清縫隙。細(xì)濾芯為紙質(zhì)的，折狀濾紙4a用粘合劑固定在濾芯端蓋上，由機(jī)油泵 進(jìn)來的機(jī)油，從孔D進(jìn)入，經(jīng)過粗濾芯銅絲縫隙，再經(jīng)過濾紙進(jìn)入中心腔，然后沿中心腔上流，經(jīng)孔E 進(jìn)入主油道。濾油器蓋壓緊螺母13的螺紋孔H與出油孔E相通，油壓力表油管接頭旋于螺紋孔H上， 當(dāng)細(xì)濾芯堵塞，該濾芯前后壓力差超過1.2公斤/厘米2時(shí)，旁通閥20打開，經(jīng)粗濾的機(jī)油便經(jīng)孔G和孔 E供入油道。當(dāng)粗濾芯堵塞，進(jìn)油孔D和出油孔E油壓差超過2公斤/厘米2時(shí)，安全閥q打開機(jī)油則不 經(jīng)濾芯，直接供入主油道。

4.4.1.6.機(jī)油散熱器，為了使機(jī)油保持在最好的溫度范圍內(nèi)工作，除靠油底殼內(nèi)自然冷卻，我們將(6120 型柴油機(jī))機(jī)油散熱器裝在冷卻環(huán)路中，當(dāng)油溫較高時(shí)，靠冷卻水降溫；而起動(dòng)暖車期間較低時(shí)，則從 冷卻水吸熱迅速提高機(jī)油溫度。我們把機(jī)油、冷卻水、空氣濾清器三位一體設(shè)計(jì)在一起。(圖50)

5節(jié)??燃料供給系(圖51)

熱流渦輪機(jī)所用的燃料為多種，汽油、柴油、煤油、酒精可燃?xì)怏w等。因此可燃混合氣的形成和燃 燒運(yùn)用壓燃式柴油機(jī)的形成是可行的，也是比較有可實(shí)施的最佳方案。在操作方式上從原理與結(jié)構(gòu)和參 考現(xiàn)有結(jié)構(gòu)全部實(shí)用可行。

4.5.1.燃料供給系的組成：燃油箱、輸油泵、低壓高壓回油供油管、燃油濾清器、高壓油泵、噴油器等組成。

4.5.2.柱塞式噴油泵的整體結(jié)構(gòu)

隨著高功率強(qiáng)化柴油機(jī)的不斷發(fā)展，近十多年來國(guó)外出現(xiàn)了一種P型噴油泵。它與原有傳統(tǒng)的柱塞 式噴油泵結(jié)構(gòu)有所不同。其主要特點(diǎn)是：泵體采用箱式封閉結(jié)構(gòu)，且在泵體上不開窗口，以增大泵體的 剛度，使噴油泵能隨更高的噴油壓力而不致變形，以適應(yīng)高速高功率柴油機(jī)動(dòng)性要求：由柱塞套出油閥 偶件以及出油閥底座等用一個(gè)法蘭套裝在一起，成為一個(gè)整體部件用螺釘直接固定在泵件上；供油量和 供油始點(diǎn)時(shí)間的調(diào)整，分別從外面轉(zhuǎn)動(dòng)法蘭套和從法蘭套下面加減墊片的辦法進(jìn)行的；噴油泵采用了強(qiáng) 制式潤(rùn)滑系統(tǒng)，并與發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)相連接。

4.5.3.國(guó)產(chǎn)高速柴油機(jī)噴油泵系列(圖53)

我國(guó)設(shè)計(jì)的噴油泵系列就是這樣形成的。

國(guó)產(chǎn)噴油泵I、II、III號(hào)系列的主要參數(shù)如表所示。它基本上能滿足我國(guó)目前生產(chǎn)的中小功率高速 柴油機(jī)的需要，因此應(yīng)用比較廣泛。這個(gè)系列各號(hào)噴油泵的結(jié)構(gòu)大致相同，其共同特點(diǎn)是：

國(guó)產(chǎn)噴油泵系列的主要系數(shù)： 主要參數(shù) I號(hào) ?II號(hào) ?III號(hào) 凸輪升程(毫米) 7 ?8 ?10 柱塞直徑范圍(毫米) 5～9 ?7～11 ?9～13 最大循環(huán)供油量(毫米) 150 ?180 ?480 最高使用轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 1500 ?1500 ?1000 柱塞軸距(毫米) 25 ?32 ?38 凸輪基圓直徑(毫米) 24 ?28 ?36 滾輪體直徑(毫米) 22 ?26 ?36 柱塞副數(shù) 2、3、4、6(12) ?2、3、4、6(12) ?4、6、8 適用柴油機(jī)缸徑范圍(毫米) ＜150 ?105＜135 ?140～160

4.5.3.1噴油泵體分成上下兩部分，拆裝和維修比較方便；

4.5.3.2采用撥叉式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，與常見的齒條式機(jī)構(gòu)對(duì)比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料利用率高。

4.5.3.3滾輪體部件采用了墊塊調(diào)整的方法，代替調(diào)節(jié)螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，這樣可以克服調(diào)節(jié)螺釘。頂平面硬度 不易提高而造成容易磨損的缺陷：

4.5.3.4考慮了加強(qiáng)密封和潤(rùn)滑的余地，增加個(gè)別部件，可以適應(yīng)多種燃料的需要；

4.5.3.5噴油泵結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。如4125型柴油機(jī)改為II號(hào)泵后，噴油泵重量從原30公斤降 低到14公斤，4146型柴油機(jī)改用III號(hào)泵后，噴油泵重量從原80公斤減輕到16公斤左右。這樣不僅節(jié)約 了大量的原材料，而且減輕了生產(chǎn)和使用人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

此外國(guó)產(chǎn)系列泵還具有零件數(shù)目較少，通用性和互換性較好的優(yōu)點(diǎn)。但是國(guó)產(chǎn)系列泵還存在著外形 尺寸過分緊湊，適應(yīng)增大功率的潛力較小，泵體剛度差易于變形，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不夠靈活，個(gè)別零件磨損較 大，使用壽命不夠長(zhǎng)等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)，要求我們?cè)诮窈蟮纳a(chǎn)實(shí)踐中努力地加以改進(jìn)和提高。

4.5.4.軸針式噴油器通常用于渦流室和預(yù)燃室柴油機(jī)中，近年來也開始應(yīng)用于少數(shù)帶有強(qiáng)烈地氣渦流的直 接噴射式柴油機(jī)。它的噴注形狀呈空心的錐形或柱形。噴孔斷面大小與噴注的角度開頭取決于軸針的形 狀和升程。軸針頭部的形狀有柱形和錐形兩種。當(dāng)要求噴霧錐角不大時(shí)，宜將軸針頭部做成柱形， 而要求噴霧錐角很大時(shí)，軸針的頭部應(yīng)做成具有兩個(gè)相對(duì)的截錐體的形狀。改變軸針頭間的形狀，就可 以得到各種不同的噴霧錐角，一般可在4°～45°度范圍內(nèi)變化。軸針式噴油器的噴孔直徑都在1毫米以 上。因?yàn)閲娍字睆捷^大，孔內(nèi)雙面軸針上下活動(dòng)起自潔作用，噴孔不易積炭，工作可靠。(圖55)

4.5.5.泵噴油器結(jié)構(gòu)(圖52)

泵噴油器GMC二沖程柴油機(jī)上得到了應(yīng)用(如圖所示)。其優(yōu)點(diǎn)主要是因?yàn)橹c噴油器噴孔之間的 高壓燃料容積大大地減小了，基本上消除了噴油過程中由于燃料可壓縮性而引起的壓力波動(dòng)的影響，使 高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際噴油的始點(diǎn)和終點(diǎn)比較近于噴油泵所確定的理論供油始點(diǎn)和終點(diǎn)。

泵體12上用上套螺帽10緊固著柱子塞套25和噴嘴頭2，柱塞套上有上下兩個(gè)孔，這兩上孔定期地 使柱塞套壓油腔和環(huán)狀空腔26相通。柱塞套內(nèi)安裝有柱塞24，柱塞下部有環(huán)形切槽。切槽上下端是兩個(gè) 螺旋形切邊，上切螺旋角比下邊大。環(huán)形切槽通過柱塞上的徑向孔和軸向孔與柱塞套壓油腔相通。柱塞 上端有凸肩伸入導(dǎo)向套16上。導(dǎo)向套被彈簧17壓向上方。柱塞上部裝有齒輪11，并與齒條22相嚙合。

噴嘴上有6個(gè)直徑為0.165毫米的噴孔，并在內(nèi)部裝的單向閥4和片閥6，單向閥可以保證噴油開始 和終了時(shí)比較迅速。片閥可防止燃燒室進(jìn)入泵-噴油器內(nèi)腔。單向閥開啟壓力約為115公斤/厘米2。

在泵-噴油器工作時(shí)燃料在輸油壓力作用下經(jīng)油管接頭進(jìn)入，通過金屬濾芯13與油道9送入環(huán)形空 腔26，一部分燃料又從這里經(jīng)油道23與第二個(gè)濾芯21不斷流回燃料箱。燃料在環(huán)形空腔內(nèi)循環(huán)，可以 使泵-噴油器的冷卻，促使空氣和蒸氣泡的排出。當(dāng)柱塞位于最上面的位置時(shí)，燃料從環(huán)形空腔通柱塞套 上孔、環(huán)形切槽與柱塞孔，并直接通過柱塞套下孔進(jìn)入并充滿柱塞壓油腔。當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞套 下孔被遮蓋，一部分燃料從柱塞套內(nèi)壓出經(jīng)柱塞孔與柱塞套的上孔返回環(huán)形空腔。當(dāng)柱塞的上螺旋切邊 遮蓋住柱塞套的上孔時(shí)，燃料開始通過單向閥而從噴嘴噴出。這個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)理論供油始點(diǎn)，而當(dāng)柱塞繼 續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，下螺旋切邊開始將柱塞套的下孔流回環(huán)形腔。雖然此時(shí)柱塞仍繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，但供油已經(jīng) 終止。通過齒條轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞時(shí)，可以改變柱塞上螺旋切邊與柱塞上孔的相對(duì)位置，使供油量和供油始點(diǎn)終 點(diǎn)都發(fā)生改變。供油量增加時(shí)，供油始點(diǎn)提前，供油終點(diǎn)延遲。這樣可使變工況工作的車用柴油機(jī)工作 比較柔和。

GMC泵-噴油器柱塞在直徑6.35毫米，行程8.75毫米，在全負(fù)荷工況下，轉(zhuǎn)速n＝2000轉(zhuǎn)/分時(shí)最高 噴油壓力Pmax＝1320公斤/厘米2。

4.5.6柴油機(jī)使用調(diào)速器的必要性

目前所有的柴油機(jī)上都裝有調(diào)速器，這是柴油機(jī)工作過程的特點(diǎn)所要求的。汽車拖拉機(jī)等高速柴油 機(jī)大多數(shù)在變工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)常會(huì)遇到突變負(fù)荷的情況，如汽車從上坡過渡到下坡行駛，拖拉機(jī)懸掛的 農(nóng)具突然卸去了負(fù)荷，就會(huì)引起轉(zhuǎn)速很快上升。柴油機(jī)以超過標(biāo)示的最高轉(zhuǎn)速工作是不允許的。因?yàn)檫@ 時(shí)燃燒過程劇烈惡化，排氣冒煙，而且也對(duì)于運(yùn)動(dòng)零件的慣性力大為增加，嚴(yán)重時(shí)可能引起零件損壞。 因此柴油機(jī)有必要防止超速。熱流渦輪機(jī)在汽車、拖拉機(jī)的應(yīng)用上也同樣有這些實(shí)際情況，有使用柴油 機(jī)調(diào)速器的必要性。

4.5.7.全速調(diào)速器(圖54)

全速調(diào)速器不僅能限制柴油機(jī)的最高和最低轉(zhuǎn)速，而且在柴油機(jī)的所有工作轉(zhuǎn)速下都能起作用。也 就是說，在任何的速度工況下，供油量都由調(diào)速器自動(dòng)控制。

全速調(diào)速器還可以采用其他不同的結(jié)構(gòu)型式，如圖表示的結(jié)構(gòu)，具有單排飛球和一根強(qiáng)力的扭簧。 調(diào)速器扭簧套在調(diào)速操縱軸上；兩端壓在搖架上。操縱調(diào)速手柄，就可轉(zhuǎn)動(dòng)操縱軸從而改變扭簧的扭轉(zhuǎn) 程度，就是改變了扭簧壓緊在搖架上的力。因此調(diào)速手柄一定位置，對(duì)應(yīng)一定的速度形成扭簧壓力，也 即對(duì)應(yīng)于一定的調(diào)速器起作用于轉(zhuǎn)速。只有當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到某一轉(zhuǎn)速以后，飛球產(chǎn)生的離心力才能通過推 力盤克服扭簧的壓力，使搖架帶動(dòng)噴油泵調(diào)節(jié)桿向左移動(dòng)，減小供油量；使轉(zhuǎn)速降下來，直到飛球的離 心力又是與扭簧的壓力平衡時(shí)為止。

調(diào)速器殼上還裝有起動(dòng)加濃手柄。起動(dòng)時(shí)，拉動(dòng)手柄，使噴油泵調(diào)節(jié)桿的供油量加大。

4.5.8.燃料濾清器(圖57)

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)不間斷工作，從燃料箱流出的燃料，必須仔細(xì)地消除機(jī)械雜質(zhì)和水，如果燃料濾清 不良，噴油系統(tǒng)的精密偶件便會(huì)發(fā)阻滯和加速磨損，從而引起柴油機(jī)各缸供油不均勻，功率下降，燃料 消耗增加。因此燃料濾清器對(duì)保證噴油泵和噴油器的可靠工作對(duì)提高它們的使用壽命有重要的作用。

高度10厘米，柴0708型，為柴油濾清器濾芯，外徑7厘米，高8.5厘米。

4.5.9.近年來，國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)上使用紙質(zhì)柴油濾清器日益增多。紙質(zhì)濾芯的使用，可以了省大量的毛氈 及棉紗，而且紙濾芯的使用實(shí)踐證明，它的性能是相當(dāng)好的。紙濾芯的阻力比毛氈式和棉紗纏繞式濾芯 小得多。紙濾芯對(duì)引起噴油系統(tǒng)精密偶件磨損較嚴(yán)重的機(jī)械雜質(zhì)(顆粒直徑為6～20微米點(diǎn)85％的石英砂) 的過濾效率可達(dá)95％以上，完全可以滿足實(shí)際使用的要求。而且紙濾芯的堵塞壽命在各種流量下試驗(yàn)，都 證實(shí)要比毛氈式和棉紗纏繞式高得多。此外紙質(zhì)柴油機(jī)濾清器還具有重量輕、體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)新發(fā)動(dòng)機(jī)選用柴油濾清器時(shí)，根據(jù)功率的不同，可按紙柴油濾芯系列選擇。如圖為紙質(zhì)柴油濾清器 的結(jié)構(gòu)。

4.5.10.輸油泵(圖56)

輸油泵的作用是保證燃料在低壓油路內(nèi)循環(huán)，克服管路及濾清器的阻力，并保證供油油量有足夠數(shù) 量及一定壓力的燃料給噴油泵。一般輸油泵的供油量要比噴油泵的需要量大10倍左右?；钊捷斢捅靡?為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，加工安裝方便，應(yīng)用得比較廣泛。它的結(jié)構(gòu)如圖所示。

輸油泵裝于噴油泵的一側(cè)，由手泵，滾輪傳動(dòng)輸油機(jī)構(gòu)，單向閥，殼體及進(jìn)出油管接頭等組成。當(dāng) 噴油泵凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過挺桿機(jī)構(gòu)(或滾輪機(jī)構(gòu))，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于單向閥的作用，不斷地向?yàn)V 清器輸送燃料。輸油泵的供油量大于噴油泵的需要時(shí)，油路中壓力上升，這壓力作用在活塞的后面。如 壓力大于活塞彈簧壓力。油泵便停止供油。為了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前使噴油泵內(nèi)充滿燃料，輸油泵上還帶有 手泵。

Q＝(ηvyπd2hnt/4)×10-6升/分

式中d——輸油泵活塞的直徑(毫米)；

????h——輸油泵活塞的行程(毫米)；

????nt——輸油泵的轉(zhuǎn)速一般等于凸輪軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)；

????ηvy——輸油泵的容積效率，一般可取0.7～0.75。

5章??渦輪(圖58，圖59)

渦輪是熱流渦輪機(jī)將熱能變?yōu)闄C(jī)械能的主要元件。它是以活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)飛輪為構(gòu)思變化的。以單 輪為主，有一層葉片、一層U型兩面雙葉片、兩層葉片、兩層U型兩面雙葉片、多層U型兩面雙葉片。 增加一組葉片輸出動(dòng)力就成倍增加，作為動(dòng)力增加主件只是型體增大，結(jié)構(gòu)沒有變化，這樣制造、材料、 工藝也減化了許多，制造時(shí)主輪葉片可以分體或一體制造。

1節(jié)??葉片的型體

熱流渦輪機(jī)的渦輪葉片型體用沖動(dòng)式汽輪機(jī)葉片型體，下面我們用查到的資料一一介紹。(摘自1957 年3月版，科學(xué)技術(shù)出版社出版的《工程熱力學(xué)與機(jī)器學(xué)》下冊(cè)。第336頁(yè)至338頁(yè))。

在噴管中蒸汽壓力降到P2，沿著葉片流動(dòng)過程中保持為定值。蒸汽絕對(duì)速度在噴管中增高到C1，而 通過葉片降低到C2。一公斤蒸汽的動(dòng)能可以轉(zhuǎn)換為功的理論值，可用動(dòng)能方程式求得，

為了充分地利用蒸汽動(dòng)能，就必須使進(jìn)入汽輪葉片的絕對(duì)速度為最大，而出口絕對(duì)速度則應(yīng)接近于 零。

蒸汽對(duì)靜止葉片的作用力值，可以用力的沖量來確定，沖量等于動(dòng)量的幾何增加。

$P_{\tau }=\frac{G}{g}(C_1-C_2)$

τ——汽流作用的時(shí)間，秒數(shù)；

G——在時(shí)間τ秒內(nèi)，從噴管中流出的蒸汽量(公斤)。

C1——蒸汽進(jìn)入葉片的絕對(duì)速度；G2——蒸汽在葉片出口處的絕對(duì)速度；

$P=\frac{G_1}{g}(C_1-C_2)$

為了確定葉片型式對(duì)汽輪機(jī)的功能的影響，氣流對(duì)兩種不動(dòng)表面的作用。

為了使研究簡(jiǎn)便，假定蒸汽流量為1公斤，蒸汽初速度為98.1公尺/秒。作用于平板后蒸汽的最終速 度等于零。

對(duì)于平板的作用力

如作用于曲線表面上時(shí)，如不計(jì)算磨擦，則氣流的最終速度可取為等價(jià)初速度，但符號(hào)相反，即 C2＝-C1，此時(shí)，

因此，使氣流方向改變直線反方向的半圓形是最有利的葉片型式。

2節(jié)??工作轉(zhuǎn)輪最有利的圓周速度決定

(圖75)沖動(dòng)式汽輪機(jī)葉片蒸汽速度變化圖，工程熱力學(xué)與機(jī)器學(xué)338頁(yè)。

(圖76)單級(jí)沖動(dòng)式汽輪速度三角圖，工程熱力學(xué)與機(jī)器學(xué)339頁(yè)。

在實(shí)際的汽輪機(jī)中，使氣流方向和葉片逆動(dòng)方向相重合是不可能的。通常氣流與轉(zhuǎn)輪成某一個(gè)角度 而進(jìn)入葉片的。在汽輪機(jī)葉片上的蒸汽速度值和方向，可以用編制速度三角形的方法來求得。

圖75，圖76d1噴咀與轉(zhuǎn)輪平面夾角；β1蒸汽相對(duì)速度與工作轉(zhuǎn)輪平面間夾角也稱進(jìn)氣角；C1蒸汽 進(jìn)入工作葉片進(jìn)口絕對(duì)進(jìn)氣速度；U圓周速度；W1相對(duì)與葉片速度方向值；d2排汽與轉(zhuǎn)輪平面夾角；β2 排汽速度與工作轉(zhuǎn)輪平面夾角也稱排氣角；C2蒸汽排出工作葉片出口的絕對(duì)排氣速度；W2排汽相對(duì)速度 方向值W2＝φW1。U圓周速度方向量。i1進(jìn)入熱機(jī)蒸汽焓值。i2離開熱機(jī)蒸汽焓值。式中703，627兩焓 值是從工程熱力學(xué)與機(jī)器學(xué)上冊(cè)表1X224頁(yè)，水及過熱蒸汽表和表X236頁(yè)水蒸汽焓——熵圖查得。

相對(duì)于葉片而言的速度W1的數(shù)值和方向，作用由蒸汽進(jìn)入葉片時(shí)的速度C1，幾何減去圓形速度u 的方法來確定。蒸汽的相對(duì)速度與工作轉(zhuǎn)輪平面間的夾角度β1。

相對(duì)排氣速度W2葉片間的磨擦及形成渦流而常小于相對(duì)進(jìn)口速度。相對(duì)排氣速度可由下式確定W2＝ ΨW1。式中Ψ——考慮到葉片表面有害阻力影響速度系數(shù)(取0.7-0.8)。

由工作葉片出口的絕對(duì)排氣速度C2，可用相對(duì)排氣速度W2與圓周速度u的幾何相加法而求得。

絕對(duì)排汽速度的數(shù)值，表明了在汽輪機(jī)葉片中未被利用的動(dòng)能值。為了獲得最多的功，絕對(duì)排汽速 度應(yīng)當(dāng)接近于零。因此，工作輪葉片在出口處做成這樣型式，就是使相對(duì)速度方向?qū)⑹枪ぷ鬏喰D(zhuǎn)速度 的反方向，但實(shí)際上是不可能的。

為了闡明絕對(duì)排汽速度與輪子旋轉(zhuǎn)速度間的關(guān)系，我們便引用了速度三角形(見圖)。假定它的兩角 度相等β1＝β2，并忽略了葉片中的磨擦損失。兩速度三角形以頂點(diǎn)相合而使速度W1與W2相重合。

對(duì)所得到的圖形，進(jìn)行研究，便可導(dǎo)致出結(jié)論：當(dāng)α2＝90°時(shí)，獲得最小的速度C2。所指出的角度值， 相應(yīng)地完全確定了圓周速度值，這一速度(最有利的圓周速度)，可由下面的關(guān)系來確定，2u＝C1cosα1 或 $\frac{u}{c_1}=\frac{\cos a_1}{2}$

在現(xiàn)代沖動(dòng)式汽輪機(jī)中，最有利的比率 取為 當(dāng)計(jì)算工作的速度時(shí)，進(jìn)入汽輪機(jī)葉片絕對(duì) 進(jìn)汽速度，是采取噴管出口的，并考慮到磨擦損失后的實(shí)際速度。實(shí)際速度的數(shù)值可由下式確定：

$C_1=91.53\Psi \sqrt{i_1-i_2}$

式中Ψ——考慮到噴管中損失的速度系數(shù)(對(duì)于水蒸汽取為0.92-0.98)蒸汽初壓力為20蒸汽過熱 溫度250℃凝氣器壓力為2.0絕對(duì)大氣壓Ψ＝0.95，比值 $\frac{u}{c}=0.45,$ 求單級(jí)沖動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速。

圓周速度可按一定關(guān)系求得：u＝0.45C1＝0.45×760＝342公尺/秒

3節(jié)??渦輪及葉片材料、工藝型體

渦輪是一個(gè)上圓大，有輪幅的圓型，在上圓部裝入葉片，軸前端和軸后端裝入齒套連接，材料用灰 鑄鐵軸和下圓留有輪幅空間，防止熱過多傳給軸。 ??4 ??集氣器 ??8 ??渦輪頂圈 ??12 ??渦輪后軸 ??A，B；C為雙向三對(duì)滾珠軸承、增強(qiáng) ??穩(wěn)定性，增長(zhǎng)軸用軸承壽命 ??3 ??齒輪外殼 ??7 ??葉片 ??11 ??渦輪輪幅 ??2 ??渦輪前端蓋 ??6 ??渦輪輪幅 ??10 ??渦輪前軸 ??1 ??發(fā)火器固定處 ??5 ??渦輪后端蓋 ??9 ??齒輪 ??圖號(hào) ????名稱 ??圖58，圖59，圖60

6章??集氣器(圖60)

在熱流渦輪機(jī)中，集氣器是一個(gè)很重要的組件，它負(fù)責(zé)熱能再利用壓氣機(jī)的發(fā)火器噴出的第一次作 功熱流，第二次作功和第三次作功。集氣器有兩個(gè)，分別設(shè)置在渦輪的兩側(cè)，固定方式和渦輪外殼固定， 與渦輪葉片的空間距離越小越好，不影響渦輪旋轉(zhuǎn)速度要求，盡量縮短兩者空間距離，這樣熱流損失小， 增大熱流作功效率，距離的調(diào)整方式是用加減墊片來實(shí)施。

內(nèi)弧度要大，工質(zhì)經(jīng)過距離短，熱工質(zhì)損失少，接口處上下半圓，左右為直線，進(jìn)口徑大，漸縮小 出口橢圓形或圓形，噴口與渦輪葉片成一定角度。

外面也作為一種半圓形，加入散熱裝置實(shí)驗(yàn)中再思考。

第二個(gè)集器氣的設(shè)置目的有兩個(gè)：第一，加大熱流變?yōu)闄C(jī)械功的效率，使熱流的溫度和壓力，得到 充分利用；第二，使排出的廢氣順暢，達(dá)到零排放(包括接近環(huán)境溫度，壓力)。

第一個(gè)集氣器加入活塞阻尼設(shè)備，由集氣器活動(dòng)內(nèi)腔、彈簧、活塞、半月形軸向活動(dòng)連桿、缸筒等 組成。它的作用環(huán)節(jié)第一次噴射強(qiáng)大壓力而造成的機(jī)器不穩(wěn)定因素，因壓力加固外殼結(jié)構(gòu)要求，可以做 壓氣機(jī)使用感應(yīng)設(shè)備，觀測(cè)機(jī)器動(dòng)力情況，啟動(dòng)機(jī)器時(shí)的壓力氣體。

制造方式可用液鍛鑄造，沖壓，工作表面鍍覆。這樣工藝簡(jiǎn)便，省工，省料。

7章??起動(dòng)系(圖61、圖62、圖63、圖64、圖65、圖66)

熱流渦輪機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)，起動(dòng)系就是創(chuàng)造這一條件。對(duì)起動(dòng)系的主要要求，是迅速可 靠地起動(dòng)渦輪機(jī)。起動(dòng)系的工作性能對(duì)渦輪機(jī)的工作可靠性，使用方便和使用燃料經(jīng)濟(jì)性等有很大影響。 起動(dòng)不可靠也是渦輪機(jī)工作不可靠的重要表現(xiàn)之一。一般要求發(fā)動(dòng)機(jī)在氣溫-40℃下仍然可靠起動(dòng)，要求 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)快，而且起動(dòng)后很快過波到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。好的起動(dòng)系不僅應(yīng)保證可靠起動(dòng)，而且保證起動(dòng)磨損 小。如果發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性不良，有時(shí)即使暫不工作，往往也不敢停機(jī)，增加燃料使用消耗。

當(dāng)氣溫在0℃以上時(shí)，直接噴射柴油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為80-100轉(zhuǎn)/分，球形燃料室和渦流室，預(yù)燃室 柴油機(jī)，起動(dòng)轉(zhuǎn)速為100-200轉(zhuǎn)/分，當(dāng)氣溫更低時(shí)，必須利用某種起動(dòng)輔助手段。

7.1.常用起動(dòng)方式

7.1.1.人力起動(dòng)

小型發(fā)動(dòng)機(jī)一般用人力起動(dòng)。人力起動(dòng)雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但由操作不便、力量 有限，在中等以上功率的發(fā)動(dòng)機(jī)上已基本不用。

7.1.2.電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

現(xiàn)代高速內(nèi)燃機(jī)廣泛應(yīng)用串激低壓直流電動(dòng)機(jī)作為起動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗衅饎?dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、 操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)要求電動(dòng)機(jī)以足夠高的起動(dòng)轉(zhuǎn)速的容量、電機(jī)功率和齒輪 傳動(dòng)比等，使它的工作點(diǎn)保證發(fā)動(dòng)機(jī)足夠高的起動(dòng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。例如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻力為50公斤·米，那么 此電動(dòng)機(jī)配上150安時(shí)蓄電池，在電流為560安的時(shí)候，扭矩3.1公斤·米，轉(zhuǎn)速1850轉(zhuǎn)/分。所以如 果選擇起動(dòng)減速比50/3.1≈16的話，則得發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速1850/16＝115轉(zhuǎn)/分，應(yīng)該認(rèn)為是足夠了。此 外，電起動(dòng)時(shí)，不僅電動(dòng)機(jī)本身，而且蓄電池容量也對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作能力有很大影響。

電起動(dòng)的主要缺點(diǎn)在于目前常用的酸性鉛蓄電池使用壽命短、重量大、耐震性弱、使用麻煩(要經(jīng) 常充電)、當(dāng)溫度降低時(shí)放電能力急劇下降等。電起動(dòng)機(jī)無力能發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)期拖動(dòng)(一般以三次為限， 每次不超過連續(xù)15秒鐘)，否則有損蓄電池壽命。因此在氣溫很低時(shí)，要對(duì)蓄電池采取各種保溫措施。

蓄電池容量50～150安時(shí)，電壓12伏

柴油機(jī)電起動(dòng)機(jī)功率為

Nq＝(0.05～0.1)Ne馬力

蓄電池容量100～200安時(shí)，電壓12～24伏

熱流渦輪機(jī)的起動(dòng)還有一個(gè)方便條件，第一次起動(dòng)后，在行路過程中間歇停車過程，可以用壓縮空 氣直接沖動(dòng)渦輪起動(dòng)。 ??7 ??保險(xiǎn)絲 ??14 ??可變電阻 ??21 ??電柜制動(dòng) ??28 ??正流器 ??6 ??調(diào)節(jié)器 ??13 ??燃油裝置 ??20 ??正流子 ??27 ??匯流環(huán) ??5 ??水溫計(jì) ??12 ??燃油箱 ??19 ??電柜 ??26 ??碳刷 ??4 ??水溫表 ??11 ??燃油表頭調(diào)正器 ??18 ??超越離合器 ??25 ??風(fēng)扇 ??3 ??蓄電池 ??10 ??雙金屬片 ??17 ??小齒輪 ??24 ??定子線卷 ??2 ??發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器 ??9 ??燃油表 ??16 ??驅(qū)動(dòng)杠桿 ??23 ??轉(zhuǎn)子線卷 ??1 ??交流發(fā)電機(jī) ??8 ??點(diǎn)火開關(guān) ??15 ??電磁開關(guān) ??22 ??轉(zhuǎn)子磁極 ??圖號(hào) ??名稱 ??圖61、圖62、圖63、圖64、圖65、圖66

圖1??單缸異步熱流渦輪機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)圖?????????????????圖39??拖鞋式橢圓單錐度短裙活塞左視

圖2??單缸異步熱流渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖?????????????????圖40??拖鞋式橢園單錐度短裙活塞裙數(shù)據(jù)

圖3??單缸異步熱流渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖?????????????????圖41??拖鞋式橢園單錐度短裙活塞底視

圖4??單缸異步熱流渦輪機(jī)前視剖面結(jié)構(gòu)圖?????????????圖42??柔性切向彈性襯簧的三件組合鋼片環(huán)

圖5??單缸異步熱流渦輪機(jī)左視剖面結(jié)構(gòu)圖?????????????圖43??柔性切向彈性襯簧的三件組合鋼片環(huán)正面

圖6??單缸異步熱流渦輪機(jī)作功壓縮行程傳動(dòng)圖?????????圖44??全滾珠軸承封閉式連桿

圖7??單缸異步熱流渦輪機(jī)噴水作功進(jìn)氣行程傳動(dòng)圖?????圖45??活塞銷及安裝方式

圖8??雙缸對(duì)置同步熱流渦輪機(jī)180°作功動(dòng)力傳動(dòng)圖????圖46??組合式曲軸

圖9??雙缸對(duì)置同步熱流渦輪機(jī)180°作功動(dòng)力傳動(dòng)圖????圖47??潤(rùn)滑系統(tǒng)及限壓閥工作原理

圖10??渦輪、噴咀、葉片、集氣器工作示意圖??????????圖48??轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵原理及結(jié)構(gòu)

圖11??星型三缸同步熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖????????????圖49??機(jī)油復(fù)合式濾油器結(jié)構(gòu)

圖12??單缸異步熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖????????????????圖50??6120型車用機(jī)油散熱器結(jié)構(gòu)

圖13??V型雙缸異步熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖?????????????圖51??燃料供給系統(tǒng)

圖14??雙缸對(duì)置同步熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖????????????圖52??泵-噴油器結(jié)構(gòu)

圖15??數(shù)千馬力輸出動(dòng)力熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖????????圖53??三壓縮缸高壓噴油泵結(jié)構(gòu)

圖16??數(shù)萬馬力輸出動(dòng)力熱流渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖????????圖54??扭簧式全速調(diào)速器

圖17??活塞往復(fù)式四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置圖??????????圖55??6120型車用長(zhǎng)型孔式噴油器

圖18??發(fā)火器動(dòng)力傳動(dòng)圖????????????????????????????圖56??輸油泵原理圖與結(jié)構(gòu)圖

圖19??發(fā)火器前視剖面圖????????????????????????????圖57??燃料濾清器

圖20??發(fā)火器頂視剖面圖????????????????????????????圖58??熱流渦輪機(jī)渦輪葉片剖面圖

圖21??發(fā)火器側(cè)視部分剖面圖????????????????????????圖59??熱流渦輪機(jī)渦輪葉片圖

圖22??燃?xì)庵闷拭鎴D????????????????????????????圖60??熱流渦輪剖面及集氣器圖

圖23??進(jìn)通氣柱塞泵剖面圖??????????????????????????圖61??水溫表結(jié)構(gòu)圖

圖24??空氣濾清器圖????????????????????????????????圖62??鉛蓄電池圖

圖25??微型水泵及控制器剖面圖??????????????????????圖63??發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器圖

圖26??溫度控制器三視圖????????????????????????????圖64??電啟動(dòng)機(jī)圖

圖27??雙U型進(jìn)退器工作原理圖???????????????????????圖65??交流發(fā)電機(jī)圖

圖28??控制水電磁閥產(chǎn)品圖??????????????????????????圖66??燃油表結(jié)構(gòu)圖

圖29??單缸異步熱流渦輪機(jī)壓氣機(jī)側(cè)視????????????????圖67??單缸熱流渦輪機(jī)壓縮行程工作方塊圖

圖30??單缸異步熱流渦輪機(jī)壓氣機(jī)前視????????????????圖68??單缸熱流渦輪機(jī)進(jìn)氣行程工作方塊圖

圖31??隧道式氣缸體????????????????????????????????圖69??雙缸對(duì)置式熱流渦輪機(jī)第一個(gè)180°工作方塊圖

圖32??單缸異步熱流渦輪機(jī)缸體結(jié)構(gòu)??????????????????圖70??雙缸對(duì)置式熱流渦輪機(jī)第二個(gè)180°工作方塊圖

圖33??單缸異步熱流渦輪機(jī)缸體與渦輪外殼????????????圖71??壓氣機(jī)理想示功圖

圖34??氣缸與氣缸蓋????????????????????????????????圖72??壓氣機(jī)作功最佳曲線圖

圖35??鑄鐵缸套與散熱片????????????????????????????圖73??壓氣機(jī)氣體壓力作用示意圖

圖36??氣缸，氣缸蓋，曲軸箱固定方式????????????????圖74??壓氣機(jī)往復(fù)慣性力、離心力作用示意圖

圖37??鋁合金散熱片與鑄鐵缸套??????????????????????圖75??沖動(dòng)式氣輪機(jī)葉片蒸汽速度變化圖

圖38??拖鞋式橢圓單錐度短裙活塞前視????????????????圖76??單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)速度三角圖