二冲程发动机

二冲程（或二冲程循环）发动机是一种内燃发动机，它在一个动力循环期间通过活塞的两个冲程（上下运动）完成一个动力循环，该动力循环在一次旋转中完成曲轴。四冲程发动机需要活塞的四个冲程才能在曲轴两转期间完成一个动力循环。在二冲程发动机中，燃烧冲程的结束和压缩冲程的开始同时发生，进气和排气（或扫气）功能同时发生。二冲程发动机通常具有较高的功率重量比，功率在称为功率带的狭窄转速范围内可用。二冲程发动机的运动部件比四冲程发动机少。

xxx台涉及气缸压缩的商用二冲程发动机归功于苏格兰工程师DugaldClerk，他在1881年为他的设计申请了专利。然而，与大多数后来的二冲程发动机不同，他有一个单独的充气气缸。曲轴箱扫气发动机，利用活塞下方的区域作为充电泵，通常归功于英国人约瑟夫戴。1879年12月31日，德国发明家卡尔·本茨制造了一种二冲程燃气发动机，并于1880年在德国获得了专利。xxx台真正实用的二冲程发动机归功于约克郡人AlfredAngasScott，他于1908年开始生产双缸水冷摩托车。带电火花点火的二冲程汽油发动机特别适用于轻型或便携式应用，例如链锯和摩托车。然而，当重量和尺寸不是问题时，循环的高热力学效率潜力使其成为在大型、重量不敏感应用中运行的柴油压燃发动机的理想选择，例如船舶推进、铁路机车和发电。在二冲程发动机中，与四冲程发动机相比，废气向冷却系统传递的热量更少，这意味着驱动活塞和涡轮增压器的能量更多。

曲轴箱压缩二冲程发动机，例如普通的小型汽油发动机，在全损耗系统中由汽油混合物润滑。石油预先与他们的汽油燃料混合，燃料与石油的比例约为32:1。然后，这种油通过在发动机中燃烧或作为废气中的液滴形成排放物，从历史上看，与功率输出相当的四冲程发动机相比，它会产生更多的废气排放物，尤其是碳氢化合物。在一些二冲程设计中，进气口和排气口的组合打开时间还可以允许一定量的未燃烧燃料蒸汽从排气流中排出。小型风冷发动机的高燃烧温度也可能产生NOx排放。然而，通过直接燃油喷射和基于油底壳的润滑系统，现代二冲程发动机产生的空气污染不会比四冲程发动机差，并且可以实现更高的热力学效率。

当机械简单、重量轻和高功率重量比是设计重点时，首选二冲程汽油发动机。通过将油与燃料混合，它们可以在任何方向运行，因为油藏不依赖于重力。过去，许多主流汽车制造商都使用过二冲程发动机，包括瑞典萨博和德国制造商DKW、Auto-Union、VEBSachsenringAutomobilwerkeZwickau、VEBAutomobilwerkEisenach和VEBFahrzeug-undJagdwaffenwerk„ErnstThälmann。日本制造商铃木和斯巴鲁在1970年代也是如此。由于对空气污染的日益严格的监管，二冲程汽车的生产于1980年代在西方结束。东欧国家一直持续到1991年左右，东德的特拉班特和瓦尔特堡。二冲程发动机仍然存在于各种小型推进应用中，例如舷外发动机、小型公路和越野摩托车、轻便摩托车、踏板车、嘟嘟车、雪地摩托、卡丁车、超轻型飞机和模型飞机。特别是在发达国家，污染法规意味着它们的使用许多这些应用正在被逐步淘汰。例如，本田在相当早地放弃了公路车型之后，于2007年停止在美国销售二冲程越野摩托车。由于其高功率重量比和可在任何方向使用的能力，二冲程发动机在手持式户外电动工具中很常见，包括吹叶机、链锯和细绳修剪机。二冲程柴油发动机主要用于大型工业和船舶应用，以及一些卡车和重型机械。

尽管原理相同，但各种二冲程发动机的机械细节因类型而异。设计类型根据将充气引入气缸的方法、对气缸进行扫气的方法（用燃烧的废气换成新鲜的混合气）和对气缸进行排气的方法而有所不同。

许多现代二冲程发动机采用动力阀系统。阀门通常位于排气口内或排气口周围。它们以两种方式之一工作；他们要么通过关闭端口的顶部来改变排气口，从而改变端口正时，例如RotaxRAVE、雅马哈YPVS、本田RC-Valve、川崎KIPS、CagivaCTS或铃木AETC系统，或者通过改变音量排气，改变膨胀室的共振频率，如铃木SAEC和本田V-TACS系统。结果是发动机在不牺牲高速功率的情况下具有更好的低速功率。但是，由于动力阀处于热气流中，因此它们需要定期维护才能正常运行。

直喷在二冲程发动机中具有相当大的优势。在化油器二冲程中，一个主要问题是一部分燃料/空气混合物直接通过排气口排出，未燃烧，而直接喷射有效地消除了这个问题。两种系统正在使用中，低压空气辅助喷射和高压喷射。由于燃油不通过曲轴箱，因此需要单独的润滑源。

柴油发动机仅依靠压缩热来点火。在Schnuerle端口和循环扫气发动机的情况下，进气和排气是通过活塞控制的端口发生的。单流柴油发动机通过扫气口吸入空气，废气通过顶部提升阀排出。二冲程柴油机全部通过强制感应进行扫气。一些设计使用机械驱动的罗茨鼓风机，而船用柴油发动机通常使用排气驱动的涡轮增压器，当排气涡轮增压器无法提供足够的空气时，使用电动辅助鼓风机进行低速运行。直接与螺旋桨相连的船用二冲程柴油发动机能够根据需要向任一方向启动和运行。燃油喷射和气门正时通过使用凸轮轴上的一组不同的凸轮进行机械重新调整。因此，发动机可以反向运行以使船只向后移动。

二冲程发动机使用曲轴箱对空气燃料混合物进行加压，然后再传输到气缸。与四冲程发动机不同，它们不能被曲轴箱和油底壳中的油润滑：润滑油会随燃油一起被冲走并燃烧。供应给二冲程发动机的燃料与油混合，这样它就可以沿其路径覆盖气缸和轴承表面。汽油与油的体积比范围为25:1至50:1。混合物中残留的油与燃料一起燃烧，产生熟悉的蓝色烟雾和气味。二冲程机油于1970年代问世，专门设计用于与汽油混合并以最少的未燃烧油或灰烬燃烧。这导致火花塞结垢显着减少，这在以前是二冲程发动机的一个问题。其他二冲程发动机可能会从一个单独的二冲程油箱中泵送润滑油。这种油的供应由节气门位置和发动机转速控制。在雅马哈的PW80(Pee-wee)和许多二冲程雪地摩托中可以找到示例。该技术被称为自动润滑。这仍然是一个全损系统，油的燃烧与预混系统相同。鉴于油在燃烧室中燃烧时没有与燃料适当混合，因此它提供了稍微更有效的润滑。这种润滑方法消除了用户在每次加注时混合汽油的需要，使电机更不易受到大气条件（环境温度、海拔）的影响，并确保适当的发动机润滑，在轻载（如怠速）时油量更少等等高负荷油（全油门）。一些公司，如庞巴迪，有一些油泵设计在怠速时不喷油以降低烟度，因为发动机部件上的负载很轻，不需要额外的润滑，超出燃料提供的低水平。最终，喷油仍然与预混汽油相同，因为油在燃烧室中燃烧（尽管不如预混那么完全），并且气体仍然与油混合，尽管不如预混那么彻底。这种方法需要额外的机械部件将油从单独的油箱泵送到化油器或节气门体。在性能、简单性和/或干重是重要考虑因素的应用中，几乎总是使用预混润滑方法。例如，越野摩托车中的二冲程发动机主要考虑性能，简单，重量。电锯和割灌机必须尽可能轻，以减少用户的疲劳和危险。如果在节气门关闭的情况下高速旋转，二冲程发动机会出现缺油现象。摩托车从长坡上下来，也许是通过换档从高速逐渐减速时。二冲程汽车（例如20世纪中叶在东欧流行的汽车）通常在动力系统中配备飞轮机构，当油门关闭时允许发动机空转并需要使用刹车来减速。包括柴油在内的大型二冲程发动机通常使用类似于四冲程发动机的油底壳润滑系统。气缸必须加压，但这不是从曲轴箱完成的，而是通过辅助罗茨式鼓风机或专用涡轮增压器（通常是涡轮压缩机系统），它具有用于启动的锁定压缩机（在此期间它由发动机的曲轴），但在运行时解锁（在此期间它由流经涡轮的发动机废气提供动力）。

出于讨论的目的，用摩托车的术语来思考是方便的，排气管面向冷却空气流，曲轴通常沿与车轮相同的轴线和方向旋转，即向前。这里讨论的一些考虑因素适用于四冲程发动机（如果不进行大量修改就无法反转其旋转方向），几乎所有发动机也都向前旋转。还需要注意的是，活塞的正面和背面分别是它的排气口和进气口侧，与活塞的顶部或底部无关。常规汽油二冲程发动机可以在短时间和轻负载下倒车，几乎没有问题，这已被用于在没有倒档齿轮的MesserschmittKR200等微型汽车中提供倒车装置。在车辆有电启动的情况下，通过向相反方向转动钥匙来关闭电机并向后重新启动。二冲程高尔夫球车使用了类似的系统。传统的飞轮磁电机（使用接触断路器点，但没有外部线圈）在反向工作时同样出色，因为控制点的凸轮是对称的，无论向前还是向后运行，在上死点之前断开接触都同样好。簧片阀发动机与活塞控制端口一样向后运行，但旋转阀发动机具有不对称的进气正时并且运行不佳。许多发动机在任何时间段的负载下向后运行都存在严重的缺点，其中一些原因是普遍的，同样适用于二冲程和四冲程发动机。

在成本、重量和尺寸是主要考虑因素的大多数情况下，这个缺点是可以接受的。问题的出现是因为在向前运行时，活塞的主要推力面在气缸的背面，特别是在二冲程中，气缸是最冷和润滑xxx的部分。干式发动机中活塞的前表面不太适合作为主要推力面，因为它覆盖并暴露了气缸中的排气口，这是发动机最热的部分，活塞润滑处于最边缘。活塞的正面也更容易受到伤害，因为发动机中xxx的排气口，位于气缸的前壁。活塞裙和活塞环有被挤压到这个端口的风险，因此让它们在对面的墙上（在横流发动机中只有传输端口）压得最厉害，并且支撑也很好。在某些发动机中，小端被偏移以减少预期旋转方向上的推力，并且活塞的前表面被做得更薄更轻以进行补偿，但是当向后运行时，这个较弱的前表面会承受更大的机械应力，它不是设计的抵抗。这可以通过使用十字头以及使用推力轴承将发动机与最终负载隔离来避免。因此，让它们在对面的墙上（只有横流发动机中的传输端口）压得最紧总是xxx的，而且支撑也很好。在某些发动机中，小端被偏移以减少预期旋转方向上的推力，并且活塞的前表面被做得更薄更轻以进行补偿，但是当向后运行时，这个较弱的前表面会承受更大的机械应力，它不是设计的抵抗。这可以通过使用十字头以及使用推力轴承将发动机与最终负载隔离来避免。因此，让它们在对面的墙上（在横流发动机中只有传输端口）压得最厉害，总是xxx的，而且支撑也很好。在某些发动机中，小端被偏移以减少预期旋转方向上的推力，并且活塞的前表面被做得更薄更轻以进行补偿，但是当向后运行时，这个较弱的前表面会承受更大的机械应力，它不是设计的抵抗。这可以通过使用十字头以及使用推力轴承将发动机与最终负载隔离来避免。这个较弱的前表面承受了增加的机械应力，它不是设计来抵抗的。这可以通过使用十字头以及使用推力轴承将发动机与最终负载隔离来避免。这个较弱的前表面承受了增加的机械应力，它不是设计来抵抗的。这可以通过使用十字头以及使用推力轴承将发动机与最终负载隔离来避免。大型二冲程船用柴油机有时被制成可逆的。与四冲程船舶发动机（其中一些也是可逆的）一样，它们使用机械操作的阀门，因此需要额外的凸轮轴机构。这些发动机使用十字头来消除活塞上的侧推力并将活塞下空间与曲轴箱隔离。除了其他考虑之外，现代二冲程的油泵可能无法反向工作，在这种情况下，发动机会在短时间内出现缺油现象。向后运行摩托车发动机相对容易启动，并且在极少数情况下，可以通过回火触发。这是不可取的。带有簧片阀的模型飞机发动机可以安装在牵引机或推进器配置中，而无需更换螺旋桨。这些电机是压燃式的，因此没有点火正时问题，并且在前进和后退之间几乎没有区别。