二沖程與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有什么區(qū)別？

首先我們來看看這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。不論是兩沖程還是四沖程，都有汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種，它的整體結(jié)構(gòu)可以分為兩大機(jī)構(gòu)、五大系統(tǒng)，即曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系。汽油機(jī)和柴油機(jī)最大的區(qū)別是柴油機(jī)沒有點(diǎn)火系，而且二者的燃油供給系也有很大的區(qū)別；從熱效率方面來說，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更高一些。為了更好的說明這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別，我將這些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)分別說說。

1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞連桿組和曲軸飛輪組結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，區(qū)別在于機(jī)體組。

發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體組可以分為氣缸蓋和氣缸體兩部分。對于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，它的氣缸蓋結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，上面有進(jìn)排氣門、冷卻水道、機(jī)油通道等；它的氣缸體結(jié)構(gòu)相對簡單，一般只是一個(gè)密閉的圓筒而已。

而兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)恰恰與此相反，它的氣缸蓋結(jié)構(gòu)是比較簡單的，一般只是一個(gè)簡單的蓋子而已，即使有氣門，也只有一個(gè)排氣門；而氣缸體卻是比較復(fù)雜的，在氣缸壁上開有進(jìn)氣口和排氣口。

2、配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過程，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過程。對于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，它的配氣機(jī)構(gòu)是極為復(fù)雜的，主要由凸輪軸、氣門、氣門挺桿等組成。特別是現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)，越來越多的使用單缸四氣門和可變氣門正時(shí)技術(shù)，使配氣機(jī)構(gòu)稱為了發(fā)動(dòng)機(jī)中最為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。

而對于兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，它的配氣機(jī)構(gòu)就簡單多了，甚至嚴(yán)格來說，它是沒有配氣機(jī)構(gòu)的。它的進(jìn)排氣是通過曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)、活塞上下運(yùn)動(dòng)，打開和關(guān)閉位于氣缸壁上的進(jìn)氣口和排氣口來實(shí)現(xiàn)的。在兩沖程柴油機(jī)上一般有一個(gè)排氣門，不過結(jié)構(gòu)上比四沖程柴油機(jī)要簡單得多。

3、燃油供給系統(tǒng)

燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去?，F(xiàn)在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)越來越復(fù)雜了，一般都采用多點(diǎn)電噴或缸內(nèi)直噴，或者混合噴射，在結(jié)構(gòu)上有汽油泵、噴油器、油壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。而兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)是比較簡單的，仍然以化油器式居多，使用電噴的很少，結(jié)構(gòu)上也要簡單很多。

4、潤滑系統(tǒng)

潤滑系的功用是向作相對運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。在這個(gè)系統(tǒng)中，兩沖程和四沖程區(qū)別是非常大的。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有一套完整的潤滑系統(tǒng)，在油底殼中存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油，利用機(jī)油泵將機(jī)油打向需要潤滑的部件，有壓力潤滑和飛濺潤滑兩種型式。并且四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)要盡可能的防止機(jī)油竄入燃燒室參與燃燒。

而二沖發(fā)動(dòng)機(jī)沒有油底殼，曲軸箱用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣，活塞、氣缸內(nèi)壁和曲軸的潤滑是依靠吸入氣缸的混合氣中含有一小部分的機(jī)油來實(shí)現(xiàn)的。這種潤滑方式，機(jī)油必然要進(jìn)入燃燒室參與燃燒，所以發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)冒藍(lán)煙，排氣藍(lán)煙的程度取決于混合氣中供合的機(jī)油比例。并且二者的機(jī)油也是有區(qū)別的，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油要求更容易燃燒，并且燃燒后殘留物少。

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種潤滑方式，一種是混合潤滑，即將潤滑油混合在汽油中；另一種潤滑方式是分離潤滑，即利用機(jī)油泵，將潤滑油打入曲軸軸頸等處，然后與新鮮混合氣混合后一同進(jìn)入燃燒室內(nèi)燒掉。一般低端二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在油箱中按照固定的比例添加機(jī)油和汽油，汽油和機(jī)油的比例約20：1，但這種方式機(jī)油的比例不精確，不能隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化調(diào)整機(jī)油的供給量；一些相對高級(jí)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了分離式潤滑，它有單獨(dú)的機(jī)油壺、機(jī)油泵和油管，利用機(jī)油泵將機(jī)油泵入發(fā)動(dòng)機(jī)的化油器，在化油器內(nèi)與汽油混合。這樣設(shè)計(jì)的好處是機(jī)油泵轉(zhuǎn)速和泵油量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增加，實(shí)現(xiàn)了隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)潤滑機(jī)油的供給比例，應(yīng)用較多的是鈴木的CCI潤滑技術(shù)，它油門拉線同時(shí)控制化油器和機(jī)油泵，機(jī)油泵負(fù)責(zé)將機(jī)油壺里的機(jī)油泵入發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸及軸承潤滑，飛濺出來的機(jī)油實(shí)際上進(jìn)入了曲軸箱；另一路機(jī)油進(jìn)入氣缸，潤滑活塞和氣缸。實(shí)現(xiàn)了機(jī)油的精確潤滑。

5、冷卻系統(tǒng)

冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。一般四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)都采用水冷的方式，冷卻系由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成，而二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用風(fēng)冷的方式，結(jié)構(gòu)上非常簡單，有些發(fā)動(dòng)機(jī)只是依靠自然風(fēng)冷卻的，復(fù)雜一點(diǎn)的也就是增加一個(gè)風(fēng)扇而已。

6、點(diǎn)火系統(tǒng)

在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。柴油機(jī)是壓燃的，所以沒有該系統(tǒng)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)是比較復(fù)雜的，一般采用電控點(diǎn)火、單缸獨(dú)立點(diǎn)火的控制方式；而二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)更多的是采用磁電機(jī)控制點(diǎn)火，結(jié)構(gòu)上比較簡單。

7、起動(dòng)系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。在這套系統(tǒng)中，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)別不大，起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也基本相同。

下面我們再來看看四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在工作原理上的區(qū)別。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它的每一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)活塞行程：進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣。每一個(gè)沖程的運(yùn)動(dòng)過程如下：

（1）進(jìn)氣行程：在這個(gè)行程中，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)?？諝夂推偷幕旌衔锉晃霘飧?，在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。對于柴油機(jī)來說，它吸入的是純空氣。

（2）壓縮行程：在這個(gè)行程中，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng);  氣缸容積逐漸變小，氣缸內(nèi)混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時(shí)升高。當(dāng)壓縮行程終了時(shí)，混合氣壓力的壓力和溫度都非常高，柴油機(jī)的壓縮終了溫度會(huì)超過柴油的自燃溫度。

（3）作功行程：在這個(gè)行程中，進(jìn)排氣門仍然關(guān)閉。壓縮行程結(jié)束時(shí)，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個(gè)燃燒室，并放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，并通過連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功。而柴油機(jī)在壓縮行程結(jié)束時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，由于此時(shí)氣缸內(nèi)溫度高于柴油自燃溫度，所以柴油自行著火燃燒，并形成多個(gè)火焰中心，燃燒的更加劇烈和暴力，燃燒氣體的最高壓力和最高溫度都遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，人們說柴油機(jī)更有勁的原因就在于此。

（4）排氣行程：在這個(gè)行程中，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟；活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動(dòng)下，經(jīng)排氣門排出氣缸。排氣行程結(jié)束后，殘留在燃燒室內(nèi)的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為0.105～0.12 MPa，溫度約為 900～1100 K。這個(gè)過程柴油機(jī)和汽油機(jī)差不多，只是柴油機(jī)的殘余廢氣溫度略低。

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)也分為汽油機(jī)和柴油機(jī)，它們的工作原理略有差別。二沖程汽油機(jī)工作原理如下：

（1）第一行程：活塞在曲軸帶動(dòng)下由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)。

當(dāng)活塞還處于下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣孔被活塞關(guān)閉，排氣孔和掃氣孔開啟。這時(shí)曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣經(jīng)掃氣孔進(jìn)入氣缸，掃除其中的廢氣。隨著活塞向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞頭部首先將掃氣孔關(guān)閉，掃氣終止。但此時(shí)排氣孔尚未關(guān)閉，仍有部分廢氣和可燃混合氣經(jīng)排氣孔繼續(xù)排出，稱其為額外排氣。當(dāng)活塞將排氣孔也關(guān)閉之后，氣缸內(nèi)的可燃混合氣開始被壓縮。直至活塞到達(dá)上止點(diǎn)，壓縮過程結(jié)束。

（2）第二行程：活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。

在壓縮過程終了時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點(diǎn)燃。燃燒氣體膨脹作功。此時(shí)排氣孔和掃氣孔均被活塞關(guān)閉，惟有進(jìn)氣孔仍然開啟。空氣和汽油經(jīng)進(jìn)氣孔繼續(xù)流入曲軸箱，直至活塞裙部將進(jìn)氣孔關(guān)閉為止。隨著活塞繼續(xù)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸箱容積不斷縮小，其中的混合氣被預(yù)壓縮。此后，活塞頭部先將排氣孔開啟，膨脹后的燃燒氣體已成廢氣，經(jīng)排氣孔排出。至此作功過程結(jié)束，開始先期排氣。隨后活塞又將掃氣孔開啟，經(jīng)過預(yù)壓縮的可燃混合氣從曲軸箱經(jīng)掃氣孔進(jìn)入氣缸，掃除其中的廢氣，開始掃氣過程。這一過程將持續(xù)到下一個(gè)活塞行程中掃氣孔被關(guān)閉時(shí)為止。

二沖程柴油機(jī)工作原理如下：

（1）第一行程：活塞由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)。

當(dāng)活塞還處于下止點(diǎn)位置時(shí)，進(jìn)氣孔和排氣門均已開啟。掃氣泵將純凈的空氣增壓到0.12～0.14MPa后，經(jīng)空氣室和進(jìn)氣孔送入氣缸，掃除其中的廢氣。廢氣經(jīng)氣缸頂部的排氣門排出。當(dāng)活塞上移將進(jìn)氣孔關(guān)閉的同時(shí)，排氣門也關(guān)閉，進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣開始被壓縮。活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)，壓縮過程結(jié)束。

（2）第二行程：活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。

當(dāng)壓縮過程終了時(shí)，高壓柴油經(jīng)噴油器噴入氣缸，并自行著火燃燒。高溫高壓的燃燒氣體推動(dòng)活塞作功。當(dāng)活塞下移2/3行程時(shí)，排氣門開啟，廢氣經(jīng)排氣門排出。活塞繼續(xù)下移，進(jìn)氣孔開啟，來自掃氣泵的空氣經(jīng)進(jìn)氣孔進(jìn)入氣缸進(jìn)行掃氣。掃氣過程將持續(xù)到活塞上移時(shí)將進(jìn)氣孔關(guān)閉為止。

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比，有如下的優(yōu)缺點(diǎn)：

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

（1）二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)沒有進(jìn)、排氣門， 沒有復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)和潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)一般都采用風(fēng)冷，所以在結(jié)構(gòu)上比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)更簡單，重量比較輕，制造成本低廉，故障率也更低，維修也比較方便。

（2）二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)一周完成一個(gè)工作循環(huán)，作功一次。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速相同時(shí)，二沖程內(nèi)燃機(jī)單位時(shí)間的作功次數(shù)是四沖程內(nèi)燃機(jī)的兩倍。理論上二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍（但實(shí)際上只有1.5~1.7倍），發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率更高，動(dòng)力性更好。

（3）由于曲軸每轉(zhuǎn)一周作功一次，因此曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度比較均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，對于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說表現(xiàn)的更加明顯。

（4）標(biāo)準(zhǔn)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)只能在直立或傾斜角度不大的狀態(tài)下工作，否則就可能在油料晃動(dòng)的時(shí)候發(fā)生故障。而二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何方位上運(yùn)轉(zhuǎn)，即使是發(fā)動(dòng)機(jī)處于倒立狀態(tài)仍可有正常工作，這個(gè)特點(diǎn)對于某些手持移動(dòng)式小型設(shè)備非常重要，比如鏈鋸、除草機(jī)等。發(fā)動(dòng)機(jī)使用的靈活性非常強(qiáng)。

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：

（1）與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比較而言，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件潤滑效果較差，零部件工作環(huán)境較惡劣，曲軸、活塞等零部件耗損得更快。所以二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短，一般只有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的1/3～1/2。

（2）二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、排氣過程只占曲軸轉(zhuǎn)角的130°～150°，進(jìn)、排氣過程幾乎同時(shí)進(jìn)行，利用新氣掃除廢氣，必然會(huì)有一些新鮮混合氣隨廢氣流出排氣口，廢氣也不易清除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣質(zhì)量較差，燃料效率不高，整車的油耗比較高。

（3）二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油門開度小，排氣不充分，掃氣不完全，燃燒室內(nèi)新鮮混合氣濃度低，會(huì)使新鮮混合氣燃燒不完全，使廢氣中CH化合物的含量劇增；同時(shí)掃氣時(shí)有一部分新鮮混合氣隨廢氣一同排出，混合氣中的潤滑機(jī)油燃燒不充分，也使排氣中的CH化合物增多。因此二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣污染很大。有數(shù)據(jù)表明，一輛排量50ml的二沖程摩托車用發(fā)動(dòng)機(jī)，它的排氣污染大致相當(dāng)于五臺(tái)排量2.0L轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。這是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)被淘汰的最主要原因。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪音大。燃燒產(chǎn)生的壓力還沒完全釋放完，部分燃料還沒有燃燒，就直接被排走，所以它的排氣噪聲比四沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)大很多。

總體來說，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力性好、重量輕、體積小、應(yīng)用靈活，最大的缺點(diǎn)是尾氣污染大，噪音大，環(huán)保不達(dá)標(biāo)。所以二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一般只應(yīng)用于對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性要求較高而使用環(huán)境要求不高以及使用率不大的機(jī)械上，比如剪草機(jī)、油鋸、航模、農(nóng)作機(jī)械、小型摩托車和越野摩托車、坦克、船舶、重型運(yùn)輸車輛等。而四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在綜合性能和環(huán)保性能方面更出色，所以現(xiàn)在的汽車絕大多數(shù)都使用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。