详解二冲程汽油机的结构工作原理及润滑方法
  • 作者:老吴
  • 来源:本站原创
  • 时间:2015-10-30 00:00:00
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  • 内容简介:为什么二冲程发动机必须烧机油,冒蓝烟呢?为什么很多小型设备采用二冲程发动机呢?而汽车采用四冲程发动机呢?二冲程发动机与四冲程发动机对比,有哪些优势和劣势呢?与四冲程本文带你详解二冲程汽油机的结构和工作过程及润滑方式,理解了这些,你心中的迷也就解开了!
    OPOC对置活塞、对置气缸的二冲程发动机
    OPOC对置活塞、对置式气缸、二冲程发动机

    配套PPT和视频:二冲程发动机工作原理及与四冲程发动机对比

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      在汽车、拖拉机、船用及大中型发电设备所应用的发动机均是四冲程发动机。而在一些小功率设备上,如小型摩托车、草坪园艺修理使用的设链锯、抛草机、修剪器、小型发电机、无线电遥控飞机上,采用的发动机是二冲程发动机。

      为什么这些小功率设备用二冲汽油机呢?主要原因我想有两点:第一点是相对于四冲程发动机,二冲程汽油机结构更简单,结构简单了体积和重量就小了,在这些要求便携性能要好的设备来说,体积和重量是设计必须考虑的问题;第二点是二冲程发动机的升功率高,二冲程发动机的功率和扭矩要高于同排气量的汽油机。

      对于往复活塞是发动机,无论是二冲发动机还是四冲程发动机,都需要四个过程,这四个过程称为一个工作循环。

    汽车发动机的工作原理图

    图是四冲程发动机的工作过程

      第一个过程是进气过程,即是要将气体吸入发动机内,汽油机吸入的一定比例的是汽油和空气的混合气,而柴油机吸入的是纯空气。

      第二个过程是压缩过程,在气体被吸入后,需要被压缩,压缩的气体压力和温度会升高,为下一步的燃烧做准备。

      第三个过程就是燃烧作功过程,气体被压缩后,压力和温度升高,如果是汽油机,这个高压高温的混合气一旦点燃,即会迅速的燃烧膨胀,推动活塞输出动力,这个燃烧膨胀的过程常被称为作功过程。

      第四过程是排气过程,已经燃烧过的气体要排出发动机,结束这一个工作循环。

      在整个循环过程中,需要一套装置精确的控制气体的进、封闭压缩和排出,对于四冲程发动机来说,这套装置称为配气装置,有气门、齿轮轴、正时皮带等等,很是复杂。

     

    发动机配气机构结构和工作原理图

    四冲程发动机需要复杂的配气机构,实现气门在合适的时机打开和关闭

     

      而二冲程发动机取消了这套配气装置,使结构大大简化。哪二冲程发动机如何完成这些呢?

      答案在发动机的活塞!活塞在运动过程中,可以封闭或打开气缸内臂上的气孔,看看二冲程气油机结构图 


    二冲程发动机基本结构图

     

      (1)相对于四冲程发动机,二冲程取消了气门及气门驱动机构,所以结构简单;

      (2)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;

      (3)四冲程发动机油底壳内存有机油,而二冲程发动机没有了油底壳,这一部分被称为曲轴箱,并且曲轴箱内没有机油;

     

     

    本站原创二冲程发动机结构示意图,正确的反映三个气孔的位置关系

     

     二冲程发动机工作原理动化图

     

     二冲程发动机工作原理动化图

     

      四冲程发动机完成进气、压缩、作功和排气这一工作循环需要四个冲程,所以很多地方称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程。当你了解了二冲程发动机的结构后,你一定有一疑问,如何在二个冲程内完成进气,压缩、作功和排气这一工作循环呢?答案是在一个冲程内同时完成进气和压缩两个过程,另一个冲程完成作功和排气两个过程。下面详细的看看二冲程发动机的工作原理。

      现在假设活塞处于下止点,开始向上运动,我称它为第一个冲程:

      (1)当活塞处于下止点时,排气孔和换气孔处于打开状态,燃烧后的气体由排气孔排出,同时同曲轴箱内的新鲜气体由换气孔进入气缸,这个过程称为换气过程;

      (2)活塞上行一段后,关闭排气孔和换气孔,开始压缩气缸内的混合气;

     

     

      活塞由下止点向上止点运动,依次完成排气、换气,压缩及进气,在到达上止点前某一刻,火花塞点火

     

      (3)活塞继续上行打开进气孔,曲轴箱的容积增大,新鲜混合气吸入曲轴箱,这一点和四冲程发动机明显不同,四冲程发动机进气时,气体直接吸入气缸,而二冲程发动机进气时,气体吸入曲轴箱。所以二冲程发动机曲轴箱是不能有机油的,这也导致了二冲程发动机润滑方式异于四冲程发动机。

      (4)当活塞即将到达上止点时,火花塞点火燃烧,准备燃烧作功;

      承接第一个冲程,活塞从上止点向下止点运动,我称它为第二个冲程:

     

     

     活塞由上止点向下止点运动,完成作功、排气和换气。其中换气贯穿两个冲程。

     

      (1)因为火花塞点火点燃混合气后,推动活塞下行作功;因为活塞的下行,曲轴箱内的混合气被压缩,按常规思路此时曲轴箱内的混合气会排出,但是二冲程汽油机在进气孔前设计一个单向的阀片,此时自动关闭,所以曲轴箱内的气体不会排出而被压缩,这个过程称为预压缩。

      当活塞即将到达下止点时,排气孔打开,开始排气;同时曲轴箱内的预压缩的混合气经换气孔进入气缸;这个过程称为换气过程;到达下止点后,循环进入第一个冲程。

      通过对二冲程汽油机的工作过程分析,发现发动机完成进气、压缩、作功、排气这一工作循环只需要两个冲程,所以称为二冲程发动机。

      所以二冲程发动机一个工作循环曲轴转一圈,也即意味着曲轴每转一圈活塞作功一次;而四冲程发动机完成进气、压缩、作功和排气这一工作循环需要四个冲程,曲轴转两圈,即意味着曲轴转两圈活塞作功一次。相对于四冲程发动机,二冲程发动机的升功率高。这是二种程发动机的第二个优点。

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