二冲程柴油机的工作原理是?

如题所述

二冲程柴油机的工作原理   在四冲程柴油机中,活塞走四个冲程才完成一个工作循环,其中两个冲程(进气和排气),活塞的功用相当于一个空气泵。在二冲程柴油机中,曲轴每转一转,即活塞每两个冲程就完成一个工作循环,而进气和排气过程是利用压缩及工作过程的一部分来完成的,所以二冲程柴油机的活塞没有空气泵的作用,为了排除燃烧后的废气,并把新鲜空气充满气缸,必须在柴油机上安装专用的扫气泵(增压器)。下面的动画是气阀式直流换气的二冲程柴油机的工作原理图。这种发动机的构造主要有以下特点:  (1)进气孔2布置在气缸下部,其高度约为活塞行程的10~20%左右。进气孔的打开和关闭,由气缸内运动的活塞来控制;
  (2)排气阀布置在气缸盖上,由凸轮轴驱动,保证在曲轴转一转时,气阀打开一次;
  (3)扫气泵3,由发动机通过传动齿轮传动,它将吸人的空气压缩至pk=0.123~0.13MPa,送入气缸周围的贮气室1中,用于清除气缸内的废气和充填新鲜空气。
  二冲程发动机的工作原理如下:
  第一冲程——活塞从下止点向上止点运动。
  当活塞处于下止点时,排气阀和进气孔早已打开,贮气室l中的压缩空气便进入气缸内,并冲向排气阀,这动产生清除废气的作用,同时也使气缸内充满新空气。当活塞由下止点向上止点运动时,进气孔首先由活塞关闭,然后排气阀也关闭;空气在气缸内受到压缩。
  第二冲程——活塞从上止点向下止点运动。
  活塞行至上止点前,喷油器将燃油喷入燃烧室中,压缩空气所产生的高温,立刻点燃雾化的燃油,燃烧所产生的压力,推动活塞下行,直到排气阀再打开时为止。燃烧后的废气在内外压力差的作用下,自行从排气阀排出。当进气孔被活塞打开后,气缸内又进行扫气过程。曲轴每转一转,活塞走了两个冲程就完成一个循环,因此叫二冲程柴油机。
  图2—8为二冲程柴油机的示功图。其中a—k线为扫气过程,k点为扫气终点,它敢决于进气孔和排气阀关闭时刻。有的机型是排气阀和进气孔同时关闭。有的排气阀提前关闭。k-c线为压缩过程,其中c'点为开始向气缸喷油的时刻。   在第二冲程中,c-m线为膨胀过程,其中c-z线为燃料剧烈燃烧压力急剧上升阶段,z点为最高燃烧压力点,m点为排气阀开始打开的时刻。这时燃烧产物便从气缸经排气阀、排气管排入大气,压力迅速下降,如m-n线所示,当气缸内的压力大约等于贮气置室的压力时,进气孔才被打开(n点),这时新鲜空气应入气缸进行扫气过程,如n-a线所示。
  从二冲程柴油机的工作原理可知,在扫气过程中,活塞不做有效功,相对这部分活塞行程容积Vn称为损失容积,而活塞的实际工作容积为:    而实际压缩比为:

    几何压缩比与四冲程柴油机一样为:

    扫气过程容积损失的多少通常用损失容积Vn对几何工作容积Vh的比值表示:

  在二冲程柴油机中,y=10~38% 。
  现代四冲程和二冲程发动机都成功的使用在各个领域,他们都有各自的特点,一般船用大型低速柴曲机中均采用二冲程发动机,而中、高速柴浊机采用四冲程发动机的居多。
  正相同的气缸尺寸和转速下,二冲程发功机的功率理应比四冲程发动机增加一倍,但实际上,由于扫气容积的损失,充气时间较短,废气清除困难以及驱动扫气须要消耗一部分功率等原因,使二冲程发动机的功率只增加60~70%左右。二冲程发动机叫另一优点是扭矩的均匀性比四冲程发动机好,因为它曲轴转一转完成一个工作循环。
  扫气过程时间短是二冲程发动机的一大缺点,此外,二冲程发动机的活塞、气缸盖、气缸,气阀的温度都比四冲程发动机高。
  在二冲程柴油机中,根据气流在气缸中流动路线不同,还有其他的换气型式。它们在船舶柴油机中都得到广泛的应用。现简介如下:
  1.气孔式直流换气的柴油机
  下图左所示为对动活塞式柴油机,它的换气是由上下的进、排气儿完成的,故称气孔式直流换气的二冲程柴油机。进、排气孔的开启和关闭分别由上、下活塞控制。工作时,两个活塞在气缸内作相对运动,燃烧室位于中部,两个活塞通过连杆与上、下曲轴连接,两曲轴通过齿轮轮连接,从一处对外输出有效功。
    2.横流换气的二冲程柴油机
  上图中所示为这种柴油机机的简图,它的进气孔和排气孔分别设正气缸下部的两侧,它们的开关均由活塞控制。为了保证先进行自由排气,一般排气孔的上边缘比进气的上边缘高一些。
  3.回流换气的二冲程柴油机
  上图右所示,这种柴油机的特点是:进气孔和排气孔设正气缸下部的同一侧,排气孔位于进气孔的上方。换气时,空气从向上倾斜的进气孔,流经活塞顶部推动废气上行,在气缸盖底部转向下行,最后由倾斜的排气孔排出。由于换气时气流方向弯曲,故称回流换气的二冲程柴油机。这种柴油机比直流气阀式柴油机简单,但换气质量较差。
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第1个回答  2020-12-28

第2个回答  2019-09-26
活塞

下止点
往上止点运动,它将完成进气和压缩工作过程,属于活塞往复运动的第一个行程。活塞由
上止点
向下止点运动,它将完成燃烧膨胀(作功)和排气的工作过程,属于活塞往复运动的第二个行程。
当活塞由下止点向上止点运动而全部关闭换气口和排气口时,则排气和换气
过程
终止,
气缸
内的新鲜可燃
混合气
将开始初压缩。同时由于活塞向上移动,活塞下面的
曲轴箱
容逐渐增大,使曲轴箱内压力下降而形成
真空度
,当曲轴箱的真空度达到一定程度时,簧片阀自动开启,经
化油器
雾化的可燃混合气被吸入曲轴箱内。当活塞继续向上运动,在将要接近上止点时,由
火花塞
发出
电火花
,将已被压缩的可燃混合气点燃。此时燃烧着的
气体
迅速膨胀,使
燃烧室
的温度和压力急剧升高,迫使活塞向下运动,活塞即通过
连杆
、曲轴作有用功。活塞由上止点向下止点运动时,曲轴箱内的压力将随
容积
的减小而增大,簧片阀就会逐渐自动关闭,此时进入曲轴箱内的可燃混合气开始被预压缩。当活塞下行至排气口开启时,
废气
就通过排气口、
排气管

消音器
排入大气中。当活塞再继续下行至换气口开启时,曲轴箱内被预先压缩的新鲜可燃混合气便通过换气口进入气缸,并驱使气缸内的废气进一步排出,这个过程称为扫气过程。这样
发动机
便完成了一个工作循环。
二冲程发动机的
优点

缺点
A、
优点:
*每转一转爆发1次,因此旋转平稳。
*不需要
气门

零部件
少,所以保养方便价廉。
*往复运动产生的
惯性力
小。振动小、
噪音
低。
*与
四冲程发动机
相比,
转速
相同时
功率
大。
*与
四冲程
相比,有倍的爆发力。因此在相同的容积下,假如
平均有效压力
相同,则功率为2倍(实际为1.7)。
B、
缺点:
*进气排气过程的时间短,所以
燃油
损失大。
*在气缸壁的一侧有
气口

活塞环
接触到这里易于磨损。
*由于排气口在气缸上,所以易于过热。
*慢速不稳定。
*
润滑油
消耗多。