两冲程VS四冲程发动机

日期: 2017-01-18
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作为小型园林绿化设备动力的发动机,常见的有2冲程和4冲程。用户在选购产品时候,往往被商家对自己主销产品的宣传搞的无所适从,难于决定购买何种发动机动力的产品。下面针对两种不同类型发动机的特点和适用用途加以简单对比介绍,以有助于用户根据自己使用环境和特点选购恰当的动力产品。


作为汽油发动机动力的小型手持设备的动力来源,两冲程发动机在相当长的时间内仍然有一定的市场空间。


两冲程发动机区别于四冲程发动机的显著特点是结构简单,运动部件少。首先两冲程发动机没有气门,可以简化结构。


其次两冲程发动机转动一周点火一次(四冲程转动两周点火一次),可以有更大的爆发力。这两个特点使得两冲程发动机简捷轻便,制造成本低。发动机的主要部件包括:曲轴,连杆,活塞和缸体。


两冲程VS四冲程发动机

  

两冲程VS四冲程发动机

两冲程VS四冲程发动机

  

 曲轴 

曲轴的作用是将活塞的上下往复运动转换为圆周运动,从而将缸体内燃烧产生的能量以转动扭矩从发动机输出轴传递出去


 连杆 

连杆的大头和小头端分别连接曲轴和活塞。

 

 活塞 

两冲程发动机的活塞可以有单环或双环设计。单环设计的主要优点是摩擦阻力小,重量轻,功率大,转速高,震动轻。


双环设计的优点是密封更可靠,工作寿命长,对于失速有稍微限制。


两冲程VS四冲程发动机



 缸体 

缸体中缸径部位容纳活塞。缸壁上有进气口和排气口。缸壁上扫气通道可以将混合燃气从曲轴箱底部导入缸体顶部的燃烧室。


两冲程VS四冲程发动机两冲程VS四冲程发动机

 

 两冲程发动机工作循环 

正如其名称,两冲程发动机包括上行和下行两个工作行程。两个基本工作原理:交叉扫气通道或环路扫气通道。环路扫气通道是目前最常见的的形式,可以将活塞顶部做平或者稍微外凸。一般缸体内在排气口一侧有两个扫气通道,工作原理和交叉扫气通道类似,但是对燃气流向控制有所差别。


 上行程 

活塞经过下死点中心后开始上行移动,经过进气口后在曲轴箱内形成一定真空负压,从化油器中向曲轴箱内吸入新鲜的油气混合气。此过程持续到活塞完成上行行程,甚至由于吸入气体的惯性可以维持到活塞经过上死点以后。在活塞到达上死点之前的瞬间,混合燃气被火花塞的电极火花点燃。爆炸燃烧的压力推动活塞向下运动。


 下行程 

活塞下行露出排气口,燃烧废气从排气口排出。随着活塞继续下行,挤压曲轴箱中吸入的油气混合气体通过扫气通道进入活塞顶部的燃烧室。经过下死点后,活塞开始上行,关闭扫气通道和排气口。活塞继续上行对燃烧室内的燃气进行压缩。至此完成整个工作循环。

进气

压缩

燃烧

排气


两冲程VS四冲程发动机两冲程VS四冲程发动机

 

另外,两冲程发动机与四冲程发动机的区别还在于化油器结构,一般两冲程发动机都采用泵模式化油器,这种结构特点可以保证发动机在各个角度都可以正常工作,尤其适于灵活翻转的多角度操作。因此综合考虑两冲程发动机结构简单,功率输出大,转速高的其它特点,手持动力产品多采用两冲程发动机作为动力。但是其结构特点造成的燃烧不充分,油耗,噪音和尾气排放指标高于四冲程发动机,欧美国家不断出台更为严格的环保规定,也制约了两冲程发动机产品的进一步推广。

 

为了使两冲程发动机继续存在,各个主流厂家也都在致力于发动机技术的改进,通过优化发动机结构设计,改进进气和燃烧系统,使得油耗,噪音,尾气指标符合新的环保规定,继续发挥这种发动机的优势。


两冲程VS四冲程发动机两冲程VS四冲程发动机

  

 四冲程发动机工作循环 

两冲程发动机活塞每次经过上死点都是做功行程,而四冲程发动机每转动2周进行一次做功行程。为保证四个行程的顺利进行,发动机设计有进气和排气门加以控制。四冲程发动机的优点是在不同转速都可以保证高效燃烧。在低速的扭矩较大,由于增加了结构部件使得重量和复杂程度加大,但是其结构原理的可靠性在多年的实用中得到了良好的验证。


 进气行程 

四冲程发动机的工作循环从进气行程开始。当活塞下行到缸体底部时进气门打开,燃油空气混合气被从化油器中抽取到缸体中,直至进气门关闭。此行程中排气门保持关闭。


 压缩行程 

压缩行程是第二个工作行程,从活塞刚经过下死点向上移动开始,排气门保持关闭的同时进气门也关闭。活塞上行压缩混合气体,以得到最大的功率。压缩越大,点火后爆燃压力就越大,对气体的压缩也起到预热混合燃气,提高燃烧效率的作用。


 燃烧行程(做功行程)

燃烧行程(做功行程)是第三个工作循环过程。进气门和排气门关闭,缸体燃烧室内的压缩油气混合气体被火花塞电极火花点燃并控制气门的开启和时间配合。


控制燃油混合气体在发动机内部流动的进气门和排气门通常布置在缸体侧面即侧置气门或缸体顶部即顶置气门。


 排气行程 

最后是排气行程,完成完整的工作循环。活塞下行经过下死点后开始上行,进气门关闭,排气门打开。随着活塞的上行将缸体内燃烧后的气体经排气门从排气管排出。活塞到达上死点后,排气门关闭,进气门打开。标志着下一个工作循环的开始。


两冲程VS四冲程发动机

 

 气门 

气门的启闭可以由凸轮轴上的凸轮带动气门控制,也可以由气门顶杆带动摇臂控制。气门顶杆的移动可以由曲轴上的摆杆机构或凸轮驱动,并控制气门的开启和时间配合。


控制燃油混合气体在发动机内部流动的进气门和排气门通常布置在缸体侧面即侧置气门或缸体顶部即顶置气门。


 侧置气门 

侧置气门是较陈旧的发动机设计,气门位于缸体侧面特殊的气门箱中,各自安放在气门座中。气门顶杆由曲轴上的凸轮带动,控制气门的启闭。


 顶置气门(OHV) 

这种设计能满足更大功率和转速的发动机需求。气门位于缸体顶部各自的气门座中,气门启闭直接由顶置凸轮轴上的凸轮或由摇杆带动气门杆控制。顶置气门发动机可以更平滑的进气,排气行程更迅速完全。提高燃烧效率,允许采用更高的压缩比。因此可以获得更大的发动机动力输出,避免过量积碳。


顶置凸轮轴 (OHC)

顶置气门发动机可有顶置凸轮轴(OHC)机构, 借以带动气门。顶置气门轴一般位于缸体顶部,而不是位于发动机箱或曲轴箱内。


四冲程发动机相比两冲程发动机具有噪音低,燃烧充分,尾气污染小,工作震动小等优点,适于大功率长时间运转的设备。中低档发动机化油器结构多为浮子式,发动机润滑由曲轴箱内独立的油泵或甩油爪提供,限制了发动机工作的角度,一般只适于平坦地面放置;高档产品由于具有燃油泵和压力润滑油泵,可以在复杂的起伏地形式使用。

 

总之,两种类型的发动机各有利弊,主要还是要看产品的具体使用用途和工作环境特点,选择更为适当的动力。尽量发挥发动机的优势,提高产品的性能和工作效能。 

 

(作者: 贾东) 来源: 中国林业新闻网

 

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