二沖程內(nèi)燃機(jī)

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二沖程內(nèi)燃機(jī)
two-stroke internal combustion engine

   在兩個(gè)行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)。它的工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣。二沖程內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣是通過(guò)沿氣缸圓周布置的掃氣口供入氣缸，而掃氣口的開(kāi)啟和關(guān)閉由活塞控制。供入氣缸的充氣壓力必須高于大氣壓力，非增壓二沖程內(nèi)燃機(jī)一般為0.12～0.14兆帕。排氣機(jī)構(gòu)有兩種型式，一種為排氣口，另一種為排氣門。排氣口也是沿氣缸圓周布置在氣缸上，由活塞控制排氣口的開(kāi)啟和關(guān)閉；排氣門布置在氣缸蓋上，由凸輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制。
   工作循環(huán)  當(dāng)活塞從下止點(diǎn)開(kāi)始向上移動(dòng)時(shí)（圖1a[二沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)]）,掃氣口和排氣口均開(kāi)啟,新鮮充量(空氣或可燃混合氣)通過(guò)掃氣泵提高壓力后，由掃氣口壓入氣缸。一方面，清掃氣缸內(nèi)的廢氣使之由排氣口排出;一方面,又使氣缸充滿新鮮充量。這就是掃氣過(guò)程。接著，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，先將掃氣口覆蓋，繼而將排氣口關(guān)閉(圖1b[二沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)])，此時(shí)掃氣過(guò)程結(jié)束。活塞再繼續(xù)上行，將封閉在氣缸內(nèi)的新鮮充量和未排凈的少量廢氣的混合氣壓縮到上止點(diǎn)時(shí)即完成壓縮過(guò)程(圖1c[二沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)])。這時(shí)氣缸內(nèi)壓力和溫度增高很多，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火（或噴油），燃料燃燒，燃?xì)鈮毫蜏囟燃眲∩撸诟邷馗邏簹怏w作用下，推動(dòng)活塞從上向下運(yùn)動(dòng)，即為燃燒膨脹過(guò)程。這時(shí)，內(nèi)燃機(jī)對(duì)外作功，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械功輸出。當(dāng)活塞繼續(xù)下行打開(kāi)排氣口時(shí)，廢氣因壓力較高便從排氣口自行逸出（圖1d[二沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)]），氣缸內(nèi)壓力隨即下降，待活塞打開(kāi)掃氣口時(shí)供入新鮮充量清掃廢氣，活塞再移至下止點(diǎn)時(shí)即完成一個(gè)工作循環(huán)。
   掃氣方式  二沖程內(nèi)燃機(jī)換氣后，氣缸內(nèi)殘余多少?gòu)U氣，或者說(shuō)氣缸內(nèi)能充入多少新鮮充量，直接影響內(nèi)燃機(jī)性能。二沖程內(nèi)燃機(jī)沒(méi)有單獨(dú)的排氣行程和進(jìn)氣行程，不能利用活塞的推擠作用清除廢氣，要使氣缸清掃干凈比較困難，難以得到高的掃氣質(zhì)量。因此，改進(jìn)二沖程內(nèi)燃機(jī)的掃氣作用是一項(xiàng)重要的工作。二沖程內(nèi)燃機(jī)有橫流、回流和直流3種掃氣方式（圖2[掃氣方式]）。①橫流掃氣:掃、排氣口分別布置在氣缸下部的兩側(cè),掃氣時(shí)新鮮充量易于橫越氣缸徑直流向排氣口。使用這種方式，廢氣清除得不干凈，且有新鮮充量漏失，所以掃氣質(zhì)量不高,新機(jī)型很少采用；但這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,小型汽油機(jī)尚有采用的。②回流掃氣：掃氣口和排氣口分別布置在氣缸下部的同一側(cè)，掃氣流充入氣缸后先向上流動(dòng)，然后再折轉(zhuǎn)流向排氣口，在氣缸內(nèi)形成掃氣回流。這種掃氣方式的掃氣質(zhì)量較高，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，獲得廣泛應(yīng)用。③直流掃氣：有氣口-氣門式和氣口-氣口式（即對(duì)置活塞式）之分。掃氣流由掃氣口供入氣缸，沿氣缸軸線單向流動(dòng),同時(shí)繞氣軸線旋轉(zhuǎn),將廢氣從排氣口（排氣門）掃出，新鮮充量與廢氣很少摻混。這種掃氣方式的掃氣質(zhì)量最好，應(yīng)用廣泛，尤其適用于長(zhǎng)行程船用柴油機(jī)。
   二沖程內(nèi)燃機(jī)用掃氣泵中，應(yīng)用最廣的是羅茨壓縮機(jī)（見(jiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)）和離心壓縮機(jī)。有的小型內(nèi)燃機(jī)用曲軸箱作為掃氣泵。有的大型船用柴油機(jī)用活塞底部作為掃氣泵，稱為活塞底泵。也有少數(shù)二沖程內(nèi)燃機(jī)采用螺桿壓縮機(jī)和滑片壓縮機(jī)作為掃氣泵。
   特點(diǎn)和應(yīng)用  與四沖程內(nèi)燃機(jī)相比，二沖程內(nèi)燃機(jī)因曲軸轉(zhuǎn)一圈即作功一次，升功率較大；又因沒(méi)有氣門和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣口-氣門式除外）,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧。但為了掃除廢氣必須充入較高壓力的新鮮充量，因而需要裝掃氣泵，這就要消耗一部分功率去驅(qū)動(dòng)掃氣泵。此外，由于有少部分新鮮充量從排氣口逸失，燃料經(jīng)濟(jì)性較差。3千瓦以下的小型動(dòng)力設(shè)備、 摩托車和船外掛機(jī)大多采用二沖程汽油機(jī)。遠(yuǎn)洋船用低速大功率柴油機(jī)全部采用二沖程式，這是因?yàn)槌β蚀蟮忍攸c(diǎn)外，在低速時(shí)容易清掃廢氣和增壓，而且燃料經(jīng)濟(jì)性好。燃料消耗率最低可達(dá)175克/（千瓦·時(shí)）。少數(shù)中、高速船用和汽車用柴油機(jī)也采用二沖程內(nèi)燃機(jī)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　武善謀