二冲程内燃机

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二冲程内燃机
two-stroke internal combustion engine

   在两个行程内完成一个工作循环的内燃机。它的工作循环包括进气、压缩、燃烧膨胀和排气。二冲程内燃机的进气是通过沿气缸圆周布置的扫气口供入气缸，而扫气口的开启和关闭由活塞控制。供入气缸的充气压力必须高于大气压力，非增压二冲程内燃机一般为0.12～0.14兆帕。排气机构有两种型式，一种为排气口，另一种为排气门。排气口也是沿气缸圆周布置在气缸上，由活塞控制排气口的开启和关闭；排气门布置在气缸盖上，由凸轮和传动机构控制。
   工作循环  当活塞从下止点开始向上移动时（图1a[二冲程内燃机工作循环]）,扫气口和排气口均开启,新鲜充量(空气或可燃混合气)通过扫气泵提高压力后，由扫气口压入气缸。一方面，清扫气缸内的废气使之由排气口排出;一方面,又使气缸充满新鲜充量。这就是扫气过程。接着，活塞继续向上运动，先将扫气口覆盖，继而将排气口关闭(图1b[二冲程内燃机工作循环])，此时扫气过程结束。活塞再继续上行，将封闭在气缸内的新鲜充量和未排净的少量废气的混合气压缩到上止点时即完成压缩过程(图1c[二冲程内燃机工作循环])。这时气缸内压力和温度增高很多，活塞接近上止点时点火（或喷油），燃料燃烧，燃气压力和温度急剧升高，在高温高压气体作用下，推动活塞从上向下运动，即为燃烧膨胀过程。这时，内燃机对外作功，通过连杆推动曲轴作旋转运动，将机械功输出。当活塞继续下行打开排气口时，废气因压力较高便从排气口自行逸出（图1d[二冲程内燃机工作循环]），气缸内压力随即下降，待活塞打开扫气口时供入新鲜充量清扫废气，活塞再移至下止点时即完成一个工作循环。
   扫气方式  二冲程内燃机换气后，气缸内残余多少废气，或者说气缸内能充入多少新鲜充量，直接影响内燃机性能。二冲程内燃机没有单独的排气行程和进气行程，不能利用活塞的推挤作用清除废气，要使气缸清扫干净比较困难，难以得到高的扫气质量。因此，改进二冲程内燃机的扫气作用是一项重要的工作。二冲程内燃机有横流、回流和直流3种扫气方式（图2[扫气方式]）。①横流扫气:扫、排气口分别布置在气缸下部的两侧,扫气时新鲜充量易于横越气缸径直流向排气口。使用这种方式，废气清除得不干净，且有新鲜充量漏失，所以扫气质量不高,新机型很少采用；但这种方式结构简单,小型汽油机尚有采用的。②回流扫气：扫气口和排气口分别布置在气缸下部的同一侧，扫气流充入气缸后先向上流动，然后再折转流向排气口，在气缸内形成扫气回流。这种扫气方式的扫气质量较高，结构也简单，获得广泛应用。③直流扫气：有气口-气门式和气口-气口式（即对置活塞式）之分。扫气流由扫气口供入气缸，沿气缸轴线单向流动,同时绕气轴线旋转,将废气从排气口（排气门）扫出，新鲜充量与废气很少掺混。这种扫气方式的扫气质量最好，应用广泛，尤其适用于长行程船用柴油机。
   二冲程内燃机用扫气泵中，应用最广的是罗茨压缩机（见罗茨鼓风机）和离心压缩机。有的小型内燃机用曲轴箱作为扫气泵。有的大型船用柴油机用活塞底部作为扫气泵，称为活塞底泵。也有少数二冲程内燃机采用螺杆压缩机和滑片压缩机作为扫气泵。
   特点和应用  与四冲程内燃机相比，二冲程内燃机因曲轴转一圈即作功一次，升功率较大；又因没有气门和传动机构（气口-气门式除外）,结构简单、轻巧。但为了扫除废气必须充入较高压力的新鲜充量，因而需要装扫气泵，这就要消耗一部分功率去驱动扫气泵。此外，由于有少部分新鲜充量从排气口逸失，燃料经济性较差。3千瓦以下的小型动力设备、 摩托车和船外挂机大多采用二冲程汽油机。远洋船用低速大功率柴油机全部采用二冲程式，这是因为除升功率大等特点外，在低速时容易清扫废气和增压，而且燃料经济性好。燃料消耗率最低可达175克/（千瓦·时）。少数中、高速船用和汽车用柴油机也采用二冲程内燃机。
　　　　　　　　　　　　　　　　　武善谋