二冲程柴油机及循环图

1、二冲程柴油机的工作原理通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。

二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面。

二冲程柴油机没有进气阀，有的连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口；或设扫气口与排气阀机构。

并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气的扫气箱，利用活塞与气口的配合完成配气，从而简化了柴油机结构。

图是二冲程柴油机工作原理图。

扫气泵附设在柴油机的一侧，它的转子由柴油机带动。

空气从泵的吸入吸入，经压缩后排出，储存在具有较大容积的扫气箱中，并在其中保持一定的压力。

现以图说明二冲程柴油机的工作原理。

燃烧膨胀及排气冲程：燃油在燃烧室内着火燃烧，生成高温高压燃气。

活塞在燃气的推动下，由上止点向下运动，对外作功。

活塞下行直至排气口打开（此时曲柄在点位置，此时燃气膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身高压自由排气，从排气口排人到排气管。

当气缸内压力降至接近扫气压力时（一般扫气箱中的扫气压力为012，下行活塞把扫气口3打开（此时曲柄在点4的位置，扫气空气进入气缸，同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。

活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气过程一直持续到下一个冲程排气口关闭（此时曲柄在点位置为止。

·4· 342 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图扫气及压缩冲程：活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱内的空气，通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口扫出气缸。

活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后（此时曲柄在点位置，空气停止充人，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”。

排气口关闭时（此时曲柄在点位置，气缸中的空气就开始被压缩。

当压缩至上止点前点时，喷油器将燃油喷人气缸，与高温高压的空气相混合，随即在上止点附近发火，自行着火燃烧。

二、二冲程柴油机工作过程1．二冲程柴油机工作过程活塞在两个行程内完成一个工作循环的柴油机叫做二冲程柴油机。

在四冲程柴油机中新气的吸入与废气的排出是靠活塞的抽吸与推挤作用完成的。

在二冲程柴油机中没有单独的进气与排气过程，其进气与排气过程几乎同时在下止点前后约120 ～150℃A 同时进行。

因此在结构上，二冲程柴油机必须在气缸套下部开设气口，采用气缸套扫气口－排气口或采用气缸套下部扫气口—气缸盖上排气阀的换气机构，而且还必须提高进气压力，使进气能从扫气口进入气缸并将废气扫出气缸。

提高进气压力可以由机械驱动的扫气泵或由废气涡轮驱动的增压器来实现。

这样，进、排气过程(换气过程) 就可以缩减到下止点前后的部分行程中完成。

目前，船用二冲程低速柴油机都采用废气涡轮增压的方式提高进气压力，图3-2-3所示为一种具有废气涡轮增压的二冲程柴油机工作原理示意图。

它的工作过程具有如下特点：新气通过气缸下部的进气口a 进入气缸，而废气则通过气缸盖上的排气阀b 排出气缸。

在进、排气管道上分别安装了离心式压气机e 和废气涡轮机d (两者组合成废气涡轮增压器)，废气涡轮从废气中获得能量而带动压气机一起转动。

新鲜空气则从大气通过吸入口f 吸入压气机，经压缩后，压力和温度升高。

然后由管g 经冷却器k 冷却后导入进气管h 和扫气箱i ，准备进入气缸。

当活塞下行还没有打开进气口a 之前，排气阀b 首先被气阀机构打开(曲柄在点1位置)，废气大量排出气缸，并经排气阀和排气管j 进入废气涡轮d 中。

当活塞继续下行使气缸内的压力降低到接近于增压压力时，活塞将扫气口a 打开(曲柄在点2位置)，等候在扫气口外边的增压空气即进入气缸，并把废气扫出。

当活塞运动到下止点并转而上行时，扫气口a 被关闭(曲柄在点3位置)，接着排气阀关闭(曲柄在点4位置)，换气过程结束，开始进行压缩、燃烧和膨胀过程。

二冲程柴油机也可用定时圆图来表示它的各项定时时刻。

如图3-2-4所示为国产ESDZ43／82B 型二冲程柴油机的定时圆图。

1 / 8第二节 柴油机的基本工作原理柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。

工作时，空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自行着火燃烧，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，将热能转变为机械功。

柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀作功和排气等过程组成。

这些过程可以由四冲程柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实现。

一、四冲程柴油机（非增压）的工作原理图1-2-1所示是四冲程柴油机的基本结构图。

工作时活塞作往复直线运动，曲轴作旋转运动。

活塞改变运动方向瞬时的位置称止点（死点），止点处的活塞瞬时运动速度为零。

离曲轴中心最远时的止点称上止点（T.D.C.），最近时的止点称下止点（B.D.C.）。

曲柄销中心与主轴颈中心之间的距离称曲柄半径R 。

连杆大、小端中心间的距离称连杆长度L 。

上、下止点间的距离称活塞行程（冲程）S 。

活塞行程等于曲柄半径的两倍，即S =2R 。

活塞在上、下止点间移动所扫过的容积称气缸工作容积V S 。

S D V s ⋅=24π （1-2-1） 式中，D 为气缸直径（缸径）。

活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积，称燃烧室容积（压缩室容积、余隙容积）V c 。

气缸总容积V a 与燃烧室容积之比称压缩比ε。

c s c c s c a V V V V V V V +=+==1ε （1-2-2） 显然压缩比是一个几何概念，它与柴油机的转速无关。

用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油机称四冲程柴油机。

图1-2-2是四冲程柴油机的工作原理简图。

图的上部表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。

图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变化情况，称p-V 示功图。

1．进气行程活塞从上止点下行，进气阀打开。

由于活塞下行的抽吸作用，新鲜空气充入气缸。

为了能充入更多的空气，进气阀一般在上止点前提前开启（曲柄位于点1），在下止点后延迟关闭（曲柄位于点2），气阀开启的延续角（图中阴影线部分）约为220˚～250˚CA 。

二冲程柴油机工作原理
二冲程柴油机是一种用于驱动车辆或发电机的内燃机，其工作原理如下。

1. 进气阶段：当活塞向下运动时，活塞上部的进气孔暴露出来，此时汽缸内的压力降低，新鲜空气通过进气管进入汽缸。

与此同时，曲轴上的连杆机构将曲轴的旋转运动转化为推动活塞的线性运动。

2. 压缩阶段：当活塞开始向上运动时，进气孔被活塞上部的盖板遮挡，阻塞了进气口。

随着活塞的上升，压缩室的压力逐渐升高，将进气的空气压缩成高压气体。

3. 燃烧阶段：当活塞接近顶点时，喷油器将燃油喷入汽缸中，燃油与高温高压空气混合，形成可燃气体。

由于高压气体的压力迫使活塞向下运动，产生的动能将向下压缩的气体推向顶部。

4. 排气阶段：当活塞再次向上运动时，排气门打开，将燃烧产生的废气排出汽缸。

废气的排出也带走了部分废热，提高了柴油机的效率。

通过这一循环，活塞将能量从高压气体转换为机械能，驱动车辆或发电机工作。

二冲程柴油机相较于四冲程柴油机具有结构简单、体积小、重量轻等优点，但由于进／出气门的设置不同，其排放污染较大，燃油经济性较差。

因此，现代柴油机大多采用四冲程工作原理。

柴油机是一种内燃机，通过把燃油喷入高温高压的燃烧室而发火。

船用柴油机是一种在船上使用的柴油机。

其工作原理如下：
一定量的新鲜空气被吸入或泵入气缸并被运动的活塞压缩至很高的压力。

空气被压缩时，温度升高，便点燃喷入气缸的油雾。

燃油的燃烧增加了缸内空气的热量，使空气膨胀并迫使柴油机活塞对曲轴做功，随之驱动船舶螺旋桨。

两次喷油期间的运转过程叫一个工作循环，它由一些程序固定的活塞行程组成，即吸气、压缩、膨胀和排气。

如果我们把吸气和排气行程与压缩和膨胀行程结合起来，即为船用二冲程柴油机的工作循环。

船用二冲程柴油机的工作结构如图-1所示：
燃油喷射器
图-1 船用二冲程柴油机
二冲程循环从活塞离开其行程底部，即下止点向上运行开始，气缸侧面的进气口即扫气口是打开的[图-2a]，排气口也是打开的。

经压缩的新鲜空气充入气缸，通过排气口将上一行程的残余废气吹出。

当活塞上行至其行程的1/5时，关闭进、排气口，随后空气在活塞上行中被压缩[图-2b]。

当活塞上行到行程底部，即上止点时空气的压力和温度都上升到很高的数值。

此时喷油器把很细的油雾喷入炽热的空气中，燃烧开始，在气体中产生更高的压力。

随着高压气体的膨胀，活塞被推动下行[图-2c]直到它打开排气口，燃烧过的气体开始排出[图-2d]，活塞继续下
扫气(2a) 压缩
(2b)
排气
(2d)
喷油
(2c) 行直到它打开进气口，另一个循环开始。

二冲程柴油机工作原理
二冲程柴油机是一种使用压燃机制的内燃机，其工作原理相对简单。

下面将详细介绍它的工作过程。

1. 进气过程：当活塞从上死点向下运动时，气缸内的废气会被排出，同时进气门打开，将新鲜空气和燃油进入气缸。

由于二冲程柴油机没有进气冲程，所以进气门在活塞为上死点时就开始打开。

2. 压缩过程：在活塞再次向上运动时，进气门关闭，密封气缸内的空气。

同时，柴油喷油器开始将燃油喷入气缸中，喷出的燃油会通过压缩空气达到高压和高温状态。

在活塞到达上死点时，燃油达到最高压力和温度。

3. 燃烧过程：当活塞到达上死点时，柴油喷油器会将燃油雾化形成微小的油滴，并将其喷入气缸中。

由于气缸内高压高温的状态，油滴会迅速点燃，发生自燃反应。

这种自燃反应会产生巨大的燃烧压力，将活塞向下推动。

4. 排气过程：当活塞再次向上运动时，废气会通过排气门排出气缸。

由于排气过程并不涉及喷油，所以该过程相对简单且较为迅速。

通过上述工作过程，二冲程柴油机能够将燃油的化学能转化为机械能，用于驱动车辆或机械设备的运动。

相比于四冲程柴油机，二冲程柴油机结构更为简单，但由于设计上的限制，其燃烧效率和动力输出相对较低。

二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机是一种常用于摩托车、某些轻型车辆以及一些小型机械设备中的发动机类型。

它与四冲程柴油发动机相比，结构更简单，体积更小，重量更轻，适用于一些对功率要求不高的场合。

下面将详细介绍二冲程柴油发动机的工作原理。

首先，二冲程柴油发动机的工作原理可以分为四个阶段：进气、压缩、爆燃和排气。

1. 进气阶段：在工作循环的开始，活塞从上死点开始向下运动，气缸内的压力降低，气缸内形成负压，进气门打开，外部空气通过进气门进入气缸内。

2. 压缩阶段：活塞运动到下死点，气缸内的空气被压缩，活塞运动到上死点，气缸内的压力达到一定数值，气缸内的空气温度也随之升高。

3. 爆燃阶段：柴油喷油器将柴油喷入气缸内，柴油在高温高压的环境下瞬间着火，形成爆炸，燃烧的高温高压气体推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转，完成功的输出。

4. 排气阶段：活塞运动到下死点，排气门打开，气缸内燃烧产生的废气被排出气缸外，气缸内形成负压，活塞再次开始向上运动，气缸内形成新的负压，进入下一个工作循环。

二冲程柴油发动机相较于四冲程柴油发动机的特点主要体现在气缸内的工作循环次数，二冲程发动机每两个活塞运动循环完成一次工作，而四冲程发动机需要四个活塞运动循环完成一次工作，因此二冲程发动机的功率输出更为频繁，但同时由于气缸内的空气进气和废气排出是在同一冲程内完成的，气缸内气流的动态性不如四冲程发动机，因此二冲程发动机的气缸内气体清除和气缸充气效率相对较低，燃烧效率也相对较低，排放的尾气含有未燃烧的柴油，污染性较大。

总的来说，二冲程柴油发动机的工作原理是通过气缸内的气体压缩、燃烧和排气来驱动活塞运动，带动曲轴旋转，输出功率，其结构简单，体积小，适用于一些功率要求不高的场合，但在排放和燃烧效率方面有一定的不足，需要在实际应用中进行合理的选择和使用。

第四节 柴油机的工作循环一、柴油机的两种示功图研究柴油机气缸内的工作过程，首先要用仪表测量出能正确反映缸内实际情况的实验数据来。

最常见的是测量气缸的压力，因为容易测量，且测得工质压力后，利用热力学的基本公式，还能求出工质温度、内能、计算焓、功和热量等热力参数，这样即可分析循环了。

表示气缸内工质压力变化的图形叫示功图。

它有p-V 示功图和p- 示功图两种形式，现结合柴油机的实际循环加以说明。

1．p-V 示功图气缸内的工质压力随气缸容积变化的图形叫p-V 示功图，又称压力－容积图，亦可视为压力与活塞位置的函数关系，如图1-4-1所示。

该图上曲线包围的面积相当于工质在一个循环内对活塞作的功，故习惯上称为示功图。

在图1-4-1中，dra'a 为进气过程，ac 为压缩过程，cze 是燃烧过程，eb'为膨胀过程，b'brr'是排气过程，drr'为进、排气阀重叠开启、燃烧室扫气阶段。

上面的环形面积faczeb'bf 表示工质从压缩行程到膨胀行程作的正功（向外输出），下面的环形面积fdrr'f 代表工质在进、排气行程中作的功，在增压柴油机中亦为正值；但在非增压四冲程柴油机的p-V 示功图（图1-4-2）中，此功（即环形面积a'afr'rda'）为负，即消耗功，（因为进气压力线rda'在排气压力线br'r 下面）。

此负功在柴油机循环的分析中称泵气损失。

图1-4-3为二冲程柴油机的p-V 示功图。

进、排气过程没有占用单独的活塞行程，因而也没有相应的环形面积。

图中，b 、a －排气口开启、关闭，d 、g －扫气口开启、关闭，bdfga －进、排气过程。

环形面积aczebfa 代表工质在一个循内对外作的功。

图1-4-1 四冲程增压柴油机的p-V 示功图图1-4-2 四冲程非增压柴油机的p-V 示功图2．p-ϕ示功图气缸内的工质压力随曲轴转角变化的图形叫p-ϕ示功图。