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二沖程柴油機的工作原理是?

二沖程柴油機的工作原理   在四沖程柴油機中,活塞走四個沖程才完成壹個工作循環,其中兩個沖程(進氣和排氣),活塞的功用相當於壹個空氣泵。在二沖程柴油機中,曲軸每轉壹轉,即活塞每兩個沖程就完成壹個工作循環,而進氣和排氣過程是利用壓縮及工作過程的壹部分來完成的,所以二沖程柴油機的活塞沒有空氣泵的作用,為了排除燃燒後的廢氣,並把新鮮空氣充滿氣缸,必須在柴油機上安裝專用的掃氣泵(增壓器)。下面的動畫是氣閥式直流換氣的二沖程柴油機的工作原理圖。這種發動機的構造主要有以下特點:  (1)進氣孔2布置在氣缸下部,其高度約為活塞行程的10~20%左右。進氣孔的打開和關閉,由氣缸內運動的活塞來控制;

(2)排氣閥布置在氣缸蓋上,由凸輪軸驅動,保證在曲軸轉壹轉時,氣閥打開壹次;

(3)掃氣泵3,由發動機通過傳動齒輪傳動,它將吸人的空氣壓縮至pk=0.123~0.13MPa,送入氣缸周圍的貯氣室1中,用於清除氣缸內的廢氣和充填新鮮空氣。

二沖程發動機的工作原理如下:

第壹沖程——活塞從下止點向上止點運動。

當活塞處於下止點時,排氣閥和進氣孔早已打開,貯氣室l中的壓縮空氣便進入氣缸內,並沖向排氣閥,這動產生清除廢氣的作用,同時也使氣缸內充滿新空氣。當活塞由下止點向上止點運動時,進氣孔首先由活塞關閉,然後排氣閥也關閉;空氣在氣缸內受到壓縮。

第二沖程——活塞從上止點向下止點運動。

活塞行至上止點前,噴油器將燃油噴入燃燒室中,壓縮空氣所產生的高溫,立刻點燃霧化的燃油,燃燒所產生的壓力,推動活塞下行,直到排氣閥再打開時為止。燃燒後的廢氣在內外壓力差的作用下,自行從排氣閥排出。當進氣孔被活塞打開後,氣缸內又進行掃氣過程。曲軸每轉壹轉,活塞走了兩個沖程就完成壹個循環,因此叫二沖程柴油機。

圖2—8為二沖程柴油機的示功圖。其中a—k線為掃氣過程,k點為掃氣終點,它敢決於進氣孔和排氣閥關閉時刻。有的機型是排氣閥和進氣孔同時關閉。有的排氣閥提前關閉。k-c線為壓縮過程,其中c'點為開始向氣缸噴油的時刻。 在第二沖程中,c-m線為膨脹過程,其中c-z線為燃料劇烈燃燒壓力急劇上升階段,z點為最高燃燒壓力點,m點為排氣閥開始打開的時刻。這時燃燒產物便從氣缸經排氣閥、排氣管排入大氣,壓力迅速下降,如m-n線所示,當氣缸內的壓力大約等於貯氣置室的壓力時,進氣孔才被打開(n點),這時新鮮空氣應入氣缸進行掃氣過程,如n-a線所示。

從二沖程柴油機的工作原理可知,在掃氣過程中,活塞不做有效功,相對這部分活塞行程容積Vn稱為損失容積,而活塞的實際工作容積為:    而實際壓縮比為:

  幾何壓縮比與四沖程柴油機壹樣為:

  掃氣過程容積損失的多少通常用損失容積Vn對幾何工作容積Vh的比值表示:

在二沖程柴油機中,y=10~38% 。

現代四沖程和二沖程發動機都成功的使用在各個領域,他們都有各自的特點,壹般船用大型低速柴曲機中均采用二沖程發動機,而中、高速柴濁機采用四沖程發動機的居多。

正相同的氣缸尺寸和轉速下,二沖程發功機的功率理應比四沖程發動機增加壹倍,但實際上,由於掃氣容積的損失,充氣時間較短,廢氣清除困難以及驅動掃氣須要消耗壹部分功率等原因,使二沖程發動機的功率只增加60~70%左右。二沖程發動機叫另壹優點是扭矩的均勻性比四沖程發動機好,因為它曲軸轉壹轉完成壹個工作循環。

掃氣過程時間短是二沖程發動機的壹大缺點,此外,二沖程發動機的活塞、氣缸蓋、氣缸,氣閥的溫度都比四沖程發動機高。

在二沖程柴油機中,根據氣流在氣缸中流動路線不同,還有其他的換氣型式。它們在船舶柴油機中都得到廣泛的應用。現簡介如下:

1.氣孔式直流換氣的柴油機

下圖左所示為對動活塞式柴油機,它的換氣是由上下的進、排氣兒完成的,故稱氣孔式直流換氣的二沖程柴油機。進、排氣孔的開啟和關閉分別由上、下活塞控制。工作時,兩個活塞在氣缸內作相對運動,燃燒室位於中部,兩個活塞通過連桿與上、下曲軸連接,兩曲軸通過齒輪輪連接,從壹處對外輸出有效功。

2.橫流換氣的二沖程柴油機

上圖中所示為這種柴油機機的簡圖,它的進氣孔和排氣孔分別設正氣缸下部的兩側,它們的開關均由活塞控制。為了保證先進行自由排氣,壹般排氣孔的上邊緣比進氣的上邊緣高壹些。

3.回流換氣的二沖程柴油機

上圖右所示,這種柴油機的特點是:進氣孔和排氣孔設正氣缸下部的同壹側,排氣孔位於進氣孔的上方。換氣時,空氣從向上傾斜的進氣孔,流經活塞頂部推動廢氣上行,在氣缸蓋底部轉向下行,最後由傾斜的排氣孔排出。由於換氣時氣流方向彎曲,故稱回流換氣的二沖程柴油機。這種柴油機比直流氣閥式柴油機簡單,但換氣質量較差。