简述播报

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柴油机通过活塞的两个冲程完成一个工作循环，这样的柴油机被称为二冲程柴油机。在这种柴油机中，完成一个工作循环时曲轴只转一圈。二冲程柴油机和四冲程柴油机的基本结构是相同的，主要的差异体现在配气机构方面。二冲程柴油机没有进气阀，有些甚至连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口；还有的设置了扫气口与排气阀机构。在四冲程柴油机中，活塞需走四个冲程才能完成一个工作循环。其中有两个冲程，即进气冲程和排气冲程，在这两个冲程中，活塞的功用相当于一个空气泵。并且专门设置了一个扫气泵，它由运动件带动，还设置了一个扫气箱，用于贮存压力空气。利用活塞与气口的配合来完成配气，这样就简化了柴油机的结构。在二冲程柴油机里，曲轴转一转的时候，也就是活塞进行两个冲程的时候，就会完成一个工作循环。进气和排气过程是借助压缩以及工作过程的一部分来实现的。正因如此，二冲程柴油机的活塞不具备空气泵的功能。为了能够排出燃烧后的废气，并且让新鲜空气充满气缸，就必须在柴油机上安装专门的扫气泵（增压器）。

工作原理播报

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在四冲程柴油机里，活塞需要走完四个行程才能够完成一个工作循环。在这四个行程当中，有两个行程，也就是进气行程和排气行程，在这两个行程中，活塞的功用就如同一个空气泵。而在二冲程柴油机中，曲轴每转动一转，也就是活塞每进行两个行程，就能够完成一个工作循环。并且，二冲程柴油机的进气和排气过程是借助压缩以及工作过程的一部分来完成的。正因如此，二冲程柴油机的活塞不具备空气泵的作用。为了将燃烧后的废气排出，并且让新鲜空气把气缸填满，就必须在柴油机上装配专门的扫气泵（增压器）。

第一行程：活塞会从下止点向上止点运动。活塞处于下止点位置时，排气门和进气孔已经打开了。储气室里的压缩空气进入到气缸内，接着冲向排气门，这样就起到了清除废气的作用，同时也让气缸内充满了新空气。活塞由下止点向上止点运动的过程中，进气孔首先被活塞关闭，随后排气门也关闭了，空气在气缸内被压缩，就如 图 1 中 a)、b）所展示的那样。

第二行程：活塞从上止点向下止点运动。

活塞上行至接近上止点时，喷油器开始向燃烧室喷射燃油。高温的压缩空气使得雾化的燃油着火燃烧。燃烧产生的压力推动活塞下行，直至排气门再次打开。燃烧后的废气在内外压力差的作用下，从排气门自行排出，这在图 1 中的 b)、c）有所体现。活塞继续下行，当进气孔被活塞打开后，气缸内开始进行扫气过程。曲轴转一圈时，活塞走两个行程，这样就完成了一个循环，所以这种柴油机叫二冲程柴油机。

图1二冲程柴油机工作原理

在相同的气缸直径和转速的情况下，二冲程柴油机的功率按道理来说比四冲程柴油机要增加一倍。然而实际上，因为存在扫气容积的损失，还有充气时间比较短，废气清除存在困难，以及驱动扫气需要消耗一部分功率等这些原因，导致二冲程柴油机的功率仅仅增加了 60%-70%左右。二冲程柴油机有一个优点，那就是它的转矩均匀性比四冲程柴油机好。其原因是二冲程柴油机的曲轴旋转一圈就能完成一个工作循环。

主要零部件播报

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柴油机的主要固定件包括机座、机架、气缸和气缸盖等。这些固定件构成了柴油机的骨架，用于支撑运动件和辅助系统。气缸盖是燃烧室的上盖，它除了与气缸套、活塞共同组成燃烧室外，还需在上面安装各种阀件，如喷油器、气缸起动阀、示功阀、安全阀、排气阀（气阀 - 气口式二冲程柴油机）等。另外，气缸盖上设置有进、排气阀的话，还需要布置进、排气道以及气阀摇臂机构。

柴油机的主要运动件包括活塞、连杆组件以及曲轴，同时还有十字头组件。活塞与气缸以及气缸盖共同构成燃烧室，以此来保证柴油机工作过程的进行。并且通过连杆，将活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动，使燃气推动活塞所产生的动力能够通过曲轴以回转的方式向外输出。十字头组件是船用二冲程十字头式柴油机所特有的部件。它的主要作用在于把活塞组件与连杆组件相连接，把活塞所产生的气体力和惯性力传递给连杆，要承受侧推力，同时还要给活塞在气缸中的运动进行导向。主要包含十字头本体，十字头滑块以及十字头轴承（连杆小端轴承）等部分。

换气方式播报

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它的换气通过上下进行进气和排气来完成，所以被称作气孔式直流换气的二冲程柴油机。进气孔和排气孔的开启与关闭分别由上活塞和下活塞来控制。在工作过程中，两个活塞在气缸内进行相对运动，燃烧室处于中部位置，两个活塞通过连杆与上曲轴和下曲轴相连接，两个曲轴通过齿轮进行连接，从一个地方对外输出有效功。

循环过程播报

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活塞到达行程顶端时，气缸能储满高压气体。接着用喷油器把柴油喷进气缸，由于缸体内的高温高压环境，柴油会立即被点燃。此过程和柴油机工作原理中所描述的过程是一样的。燃料燃烧产生的压力会推动活塞向下运动，这就是动力冲程。当活塞接近冲程底端时，所有的排气门都会打开，废气随之排出缸体，缸内气压降低。活塞到达行程底端时，进气口被打开。受压空气会填充气缸，同时剩余废气被排出。接着，排气门关闭，活塞开始上移，进气口再次被关闭，并且新充入的空气被压缩。这便是压缩冲程。当活塞接近缸顶时，该循环会重复第一步的动作。

从本说明能看出二冲程柴油机与二冲程汽油机的巨大差异。在柴油机中，向气缸注入的仅仅是空气，而非油气混合体。这表明二冲程柴油机不会引发困扰二冲程汽油发动机的环境问题。并且，二冲程柴油机必须配备涡轮增压器或增压器，这就意味着在链锯中不会安装二冲程柴油机，因为那样成本过高。

示功图播报

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二冲程柴油机的示功图

其中 a 到 k 线代表扫气过程，k 点是扫气的终点，此终点取决于进气孔关闭时刻以及排气阀关闭时刻。存在一些机型，其排气阀和进气孔是同时关闭的。还有一些机型，其排气阀会提前关闭。k 到 c 线属于压缩过程，在这个过程中，c'点是开始向气缸喷油的时刻。

在第二冲程里，c-m 这条线是膨胀过程。c-z 线是燃料剧烈燃烧且压力急剧上升的阶段，z 点是达到最高燃烧压力的点，m 点则是排气阀开始打开的时刻。这时燃烧产物从气缸经排气阀和排气管排入大气，压力迅速下降，就像 m - n 线所显示的那样。当气缸内的压力大概等于贮气室的压力时，进气孔被打开（n 点），此时新鲜空气进入气缸开始扫气过程，如同 n - a 线所示。

现代四冲程发动机在各个领域获得了成功应用，它有自身特点。现代二冲程发动机也在各个领域获得了成功应用，它同样有自身特点。一般在船用大型低速柴油机中，多采用二冲程发动机。而在中、高速柴油机中，采用四冲程发动机的情况居多。

在气缸尺寸和转速相同的情况下，二冲程发动机的功率理论上应比四冲程发动机增加一倍。然而实际上，由于存在扫气容积的损失、充气时间较短、废气清除困难以及驱动扫气需要消耗一部分功率等原因，导致二冲程发动机的功率只增加 60%至 70%左右。二冲程发动机还有另一个优点，即扭矩的均匀性比四冲程发动机好，因为它的曲轴转一转就能完成一个工作循环。此外，二冲程发动机的气阀温度比四冲程发动机高。

应用播报

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二冲程原理在车用（含工程机械用）柴油机行业的应用情况较少。而在大型低速船用柴油机中，其应用较为广泛。原因主要在于船用柴油机的转速较低。因为转速低，二冲程循环既能够让柴油机发挥出最大的动力性能和经济性能，又不会使热负荷过高，进而不会降低零部件的使用寿命。这样一来，就整体提高了船用柴油机的实用性和可靠性。

优缺点播报

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优点

它的压缩比比四冲程柴油机高，同时废气排放也好，所以动力比四冲程柴油机好。

所以二冲程机的效率比四冲程机高。

二冲程机常采用十字头结构。其原因在于活塞行程较长。在功率相同的情况下，所需的爆炸压力更低。这样一来，对燃烧室部件的机械要求也就随之降低了。

（4）活塞行程长，冲击减小，震动减少。

扭矩的均匀性比四冲程柴油机的好。它的曲轴转一转就能完成一个工作循环。

（6） 回转较均匀。

（7） 结构较简单。 [1]

缺点

二冲程柴油机油耗较大。其燃油利用率相对较低，有相当一部分油气未燃烧或燃烧不充分便被排放出去。正因如此，尾气中的碳氢化合物比四冲程的高出好几倍。

（2）二冲程机器启动所需要的缸数多。

扫气过程的时间比较短。四冲程机的扫气相对较为完全，而此过程不如四冲程机的扫气完全。这样的情况导致了对增压器存在依赖。

二冲程柴油机的气阀温度比四冲程柴油机高许多。

（5）换气质量差、热效率低。

（6）热负荷较高。 [1]