二沖程內燃機

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二沖程內燃機
two-stroke internal combustion engine

   在兩個行程內完成一個工作循環的內燃機。它的工作循環包括進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣。二沖程內燃機的進氣是通過沿氣缸圓周布置的掃氣口供入氣缸，而掃氣口的開啟和關閉由活塞控制。供入氣缸的充氣壓力必須高于大氣壓力，非增壓二沖程內燃機一般為0.12～0.14兆帕。排氣機構有兩種型式，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啟和關閉；排氣門布置在氣缸蓋上，由凸輪和傳動機構控制。
   工作循環  當活塞從下止點開始向上移動時（圖1a[二沖程內燃機工作循環]）,掃氣口和排氣口均開啟,新鮮充量(空氣或可燃混合氣)通過掃氣泵提高壓力后，由掃氣口壓入氣缸。一方面，清掃氣缸內的廢氣使之由排氣口排出;一方面,又使氣缸充滿新鮮充量。這就是掃氣過程。接著，活塞繼續向上運動，先將掃氣口覆蓋，繼而將排氣口關閉(圖1b[二沖程內燃機工作循環])，此時掃氣過程結束。活塞再繼續上行，將封閉在氣缸內的新鮮充量和未排凈的少量廢氣的混合氣壓縮到上止點時即完成壓縮過程(圖1c[二沖程內燃機工作循環])。這時氣缸內壓力和溫度增高很多，活塞接近上止點時點火（或噴油），燃料燃燒，燃氣壓力和溫度急劇升高，在高溫高壓氣體作用下，推動活塞從上向下運動，即為燃燒膨脹過程。這時，內燃機對外作功，通過連桿推動曲軸作旋轉運動，將機械功輸出。當活塞繼續下行打開排氣口時，廢氣因壓力較高便從排氣口自行逸出（圖1d[二沖程內燃機工作循環]），氣缸內壓力隨即下降，待活塞打開掃氣口時供入新鮮充量清掃廢氣，活塞再移至下止點時即完成一個工作循環。
   掃氣方式  二沖程內燃機換氣后，氣缸內殘余多少廢氣，或者說氣缸內能充入多少新鮮充量，直接影響內燃機性能。二沖程內燃機沒有單獨的排氣行程和進氣行程，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量。因此，改進二沖程內燃機的掃氣作用是一項重要的工作。二沖程內燃機有橫流、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,掃氣時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，所以掃氣質量不高,新機型很少采用；但這種方式結構簡單,小型汽油機尚有采用的。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，掃氣流充入氣缸后先向上流動，然后再折轉流向排氣口，在氣缸內形成掃氣回流。這種掃氣方式的掃氣質量較高，結構也簡單，獲得廣泛應用。③直流掃氣：有氣口-氣門式和氣口-氣口式（即對置活塞式）之分。掃氣流由掃氣口供入氣缸，沿氣缸軸線單向流動,同時繞氣軸線旋轉,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量最好，應用廣泛，尤其適用于長行程船用柴油機。
   二沖程內燃機用掃氣泵中，應用最廣的是羅茨壓縮機（見羅茨鼓風機）和離心壓縮機。有的小型內燃機用曲軸箱作為掃氣泵。有的大型船用柴油機用活塞底部作為掃氣泵，稱為活塞底泵。也有少數二沖程內燃機采用螺桿壓縮機和滑片壓縮機作為掃氣泵。
   特點和應用  與四沖程內燃機相比，二沖程內燃機因曲軸轉一圈即作功一次，升功率較大；又因沒有氣門和傳動機構（氣口-氣門式除外）,結構簡單、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動掃氣泵。此外，由于有少部分新鮮充量從排氣口逸失，燃料經濟性較差。3千瓦以下的小型動力設備、 摩托車和船外掛機大多采用二沖程汽油機。遠洋船用低速大功率柴油機全部采用二沖程式，這是因為除升功率大等特點外，在低速時容易清掃廢氣和增壓，而且燃料經濟性好。燃料消耗率最低可達175克/（千瓦·時）。少數中、高速船用和汽車用柴油機也采用二沖程內燃機。
　　　　　　　　　　　　　　　　　武善謀