与传统柴油机不同

对置气缸对置活塞(OPOC)二冲程柴油机，图2为OPOC发动机单个模组的基本结构图。OPOC发动机的每个模组都有一对对置的气缸，每个气缸有两个对置活塞。两个活塞通过一长一短两个连桿与曲轴相连,两个气缸分置曲轴两侧,这样大大缩小了发动机的长度和体积。双对置柴油机的这种结构形式决定了其燃烧组织形式不同于传统柴油机。

图 2 OPOC 发动机单模组的主要部件

1）不同于传统柴油机，OPOC柴油机一个气缸内有内、外两个活塞，其缸内容积变化规律由内、外活塞运动共同作用

2）不同于传统柴油机，OPOC柴油机的喷油器在气缸套侧壁上。

3）OPOC发动机的燃烧室是由内外两个活塞共同组成的，其形状对气缸内流动状态和对沖的喷油方式有很大影响。

4）与传统柴油机相比，该发动机没有气缸盖，使发动机结构大大简化，重量减轻，紧凑而高效。

5）没有配气机构，进排气口布置在气缸套两端。OPOC发动机没有配气机构，它是通过活塞控制这些气口的开闭来实现换气。对置活塞式二冲程柴油机最重要的特徵之一就是其不对称的单向流动扫气过程。为了达到不对称换气正时，排气活塞开闭排气口总比进气活塞开闭进气口早22度的曲轴转角。为了达到这种不对称的换气相位，使用了错拐曲轴，这样在进排气活塞曲柄之间就有一个22度相位角。

对置活塞式二冲程柴油机的工作原理与二冲程发动机的相似，都是在曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环，下面简要说明一下对置活塞式二冲程柴油机中左缸的工作原理。

外活塞从上止点移至下止点，内活塞从下止点移至上止点。第一行程开始时，扫气口和排气口都已经完全打开。经过增压的空气从进气道和进气口进入气缸，扫除废气。废气经过另一侧的排气口排出。随着外活塞的向内移动进气口先关闭，换气过程进入过后排气阶段，之后内活塞向外移动使排气口也关闭，换气过程结束。气缸的空气开始被压缩。内活塞到达上止点，外活塞到达下止点，压缩过程结束。

内活塞从上止点移至下止点，外活塞从下止点移至上止点。压缩终了时，布置在气缸套上的喷油器向由内外活塞组成的燃烧室内喷油，并自行着火燃烧。高温高压的燃烧

气体膨胀做功，推动活塞运动。内活塞向内移动控制排气口开启，燃烧完的废气经过排气口排出缸外，此过程为自由排气过程。外活塞也向外移动，进气口开启，新鲜空气经过进气口进入气缸进行扫气。扫气过程一直持续到外活塞向内移动时将进气口关闭为止。

在膨胀行程后期，排气口打开，对置活塞式二冲程柴油机的换气过程开始，此时缸内已燃气体开始排出。随着曲轴转角的增大，扫气口开启，经过增压的新鲜空气从进气道经扫气口流入气缸，将废气推出，进行充量更换。最后排气口和进气口关闭依次换气过程结束。换气过程中有一阶段进气口和排气口同时打开，此阶段废气的排出和鲜充量的进入是重叠在一起进行的，这一複合换气过程称为扫气过程。根据进排气口开启和关闭时刻，把二冲程发动机的换气过程分为自由排气、扫气和过后充气三个阶段。

(1)自由排气阶段（112°CA-137°CA）自由排气阶段是从排气口开启到扫气口开启，缸内压力高于排气背压，大量的废气自由的流出缸外，大约占70%-80%，所以它是换气过程的一个主要阶段。

(2)扫气阶段（137°CA-254°CA）从扫气口打开到排气口关闭为扫气阶段。这一阶段时进行扫气和排气。经过了自由排气阶段，缸内压力迅速下降，并形成较大的扫气压差，此时扫气口也已打开，流通面积增加，新鲜空气进入气缸将废气扫出缸外。

(3)过后充气阶段（254°CA-269°CA）为了获得额外的新鲜充量，扫气口会在排气口之后关闭。该阶段气缸容积变小，缸内气体受到压缩而压力提高，不利于新鲜充量进入气缸。因此，要达到过后充气的目的，就必须对进气压力进行增压。

对置活塞式二冲程柴油机主要有以下优点：

1）整体结构较简单，总体重量轻，比较紧凑；

2）功率密度高。二冲程发动机在相同的转速下的功率输出是四冲程的 2 倍。採用双对置结构的发动机可以使活塞的相对线速度提高一倍，因此在相同的转速下，OPOC 发动机有四冲程发动机 4 倍的功率输出。

3）直流扫气。其进、排气口环形分布在气缸两端，由活塞控制进、排气口的启闭。增压后的新鲜空气从环形布置的扫气口进入气缸，就会绕气缸轴线旋转形成一个气活塞，这有利于扫除废气，避免新鲜充量与废气掺混。同时，扫气口沿整个气缸环形布置增大了气口流通面积，这样为了减少冲程损失，就可以缩短气口的高度。

4）不对称的进排气相位。控制进排气口启闭的内外活塞的曲柄有 22°的夹角，保证排气口在进气口之前开、闭，实现了不对称的进排气相位，有利于换气过程。

5）良好的自平衡特性。由于它的结构对称布置，内外活塞、长短连桿的独特结构把内外活塞爆发压力、惯性力等都作用于同一根曲轴上，因而具有较好的自平衡特性。

6）动力单元模组化组合。

1）进排气结构参数最佳化匹配技术进排气结构参数最佳化主要是选择合理的进排气口位置、高度，对置活塞式二冲程柴油机主要是通过活塞的运动来控制发动机进排气相位和扫气过程，其结构与传统的发动机不同，没有配气机构。所以进排气口的位置、高度影响着发动机的进排气相位，是影响发动机性能的关键因素。进排气口高度对发动机性能的影响拥有各自的特点，所以需要通过进排气口高度与活塞运动规律匹配研究最佳化发动机性能。

2）直、涡流分层进气及缸内气流组织技术

对置活塞式二冲程柴油机的进气口环形布置在气缸套上，分为直流排和涡流排，因此其进气方式为直、涡流分层进气。涡流层沿着气缸圆周切线方向，且与气缸轴线成一倾斜角度，其作用是在缸内产生一定的气流轴向运动，促使燃油混合，而直流层有利于增加进气量，提高扫气效率。所以直、涡流分层进气过程直接影响燃烧工作过程的好坏，从而影响发动机的整体性能，因此需要对直、涡流分层进气以及它对缸内扫气过程的影响进行研究。