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既烧机油又烧汽油动力还强劲——二冲程发动机

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  大部分汽车发动机都是四冲程的,即发动机曲轴每旋转两周,经历进气、压缩、做功、排气四个冲程完成一个工作循环。但是有一种发动机只需要曲轴转动一周、经历两个冲程即可完成一个工作循环,这就是两冲程发动机。很多人对此很陌生,今天我们就来说说两冲程发动机的结构和工作原理。

  二冲程发动机的结构相对比较简单,主要由气缸盖、气缸、活塞、活塞环等零件组成,在缸体上开有进气孔、排气孔和换气孔;气孔的开启和关闭由活塞的位置决定。与四冲程发动机相比,没有复杂的配气机构和润滑系统,冷却系统一般都采用风冷,结构上大为简化。

  二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一周的时间内完成的。在四冲程内燃机中,常把排气过程和进气过程合称为换气过程。在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程。这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程。

  两冲程发动机同样也分为汽油机和柴油机,它们的结构和工作原理略有差别。

  当活塞还处于下止点时,进气孔被活塞关闭,排气孔和扫气孔开启。这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸,扫除其中的废气。随着活塞向上止点运动,活塞头部首先将扫气孔关闭,扫气终止。但此时排气孔尚未关闭,仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出,称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后,气缸内的可燃混合气开始被压缩。直至活塞到达上止点,压缩过程结束。

  在压缩过程终了时,火花塞产生电火花,将气缸内的可燃混合气点燃。燃烧气体膨胀作功。此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭,惟有进气孔仍然开启。空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱,直至活塞裙部将进气孔关闭为止。随着活塞继续向下止点运动,曲轴箱容积不断缩小,其中的混合气被预压缩。此后,活塞头部先将排气孔开启,膨胀后的燃烧气体已成废气,经排气孔排出。至此作功过程结束,开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启,经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸,扫除其中的废气,开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止。

  当活塞还处于下止点位置时,进气孔和排气门均已开启。扫气泵将纯净的空气增压到0.12~0.14MPa后,经空气室和进气孔送入气缸,扫除其中的废气。废气经气缸顶部的排气门排出。当活塞上移将进气孔关闭的同时,排气门也关闭,进入气缸内的空气开始被压缩。活塞运动至上止点,压缩过程结束。

  当压缩过程终了时,高压柴油经喷油器喷入气缸,并自行着火燃烧。高温高压的燃烧气体推动活塞作功。当活塞下移2/3行程时,排气门开启,废气经排气门排出。活塞继续下移,进气孔开启,来自扫气泵的空气经进气孔进入气缸进行扫气。扫气过程将持续到活塞上移时将进气孔关闭为止。

  二冲程发动机润滑方式不同于四冲程发动机。四冲程发动机有一套完整的润滑系统,在油底壳中存储发动机机油,利用机油泵将机油打向需要润滑的部件;而二冲发动机没有油底壳,曲轴箱用于发动机进气,是依靠吸入气缸的混合气中含有一小部分的机油来润滑活塞和气缸内壁的。因为有机油参与燃烧,所以发动机会冒蓝烟,排气蓝烟的程度取决于混合气中供合的机油比例。

  二冲程发动机有两种润滑方式,一种是混合润滑,即将润滑油混合在汽油中;另一种润滑方式是分离润滑,即利用机油泵,将润滑油打入曲轴轴颈等处,然后与新鲜混合气混合后一同进入燃烧室内烧掉。一般低端二冲程发动机在油箱中按照固定的比例添加机油和汽油,汽油和机油的比例约20:1,但这种方式机油的比例不精确。因为科学的汽油-机油混合比例应是动态变化的:发动机负荷大时,供给的机油应多些,而负荷小时,比例可以适当降低些。如小负荷时汽油和机油的配比为 100:1,中等负荷时汽油和机油的配比为60:1,只有在大负荷时汽油和机油的配比才需要20:1。因此一些相对高级的二冲程发动机都采用了分离式润滑。

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