2 Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя ( рис. 3) совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов: - впуска; - сжатия; - расширения (рабочий ход); - выпуска.

ТАКТ ВПУСКА – во время такта впуска поршень перемещается от ВМТ к НМТ и цилиндр заполняется горючей смесью (впускной клапан открыт, выпускной закрыт).При движении поршня вниз объем над ним увеличивается и в цилиндре создается разряжение, в следствии чего в цилиндр поступает горючая смесь, которая смешивается с отработавшими газами. Получившиеся смесь называется РАБОЧЕЙ. Давление в конце такта – 0,075…0,085 МПа Температура смеси – 90…125оС ТАКТ СЖАТИЯ – при этом такте происходит сжатие рабочей смеси, что способствует более быстрому сгоранию и получению большого давления газа в цилиндре. При сжатии поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапана закрыты. В конце такта сжатия смесь занимает объем камеры сгорания. Чем больше сжимается рабочая смесь (выше степень сжатия), тем выше при сгорании давление газов на поршень и экономичнее работа двигателя. Давление в конце такта – 1….1,5 МПа Температура смеси – 350…450оС

ТАКТ РАСШИРЕНИЯ (рабочий ход) – при рабочем ходе поршень перемещается вниз под действием давления газов, приводя через шатун во вращение коленчатый вал. В конце такта сжатия в цилиндр проскакивает электрическая искра, воспламеняющая сжатую рабочую смесь. Смесь очень быстро сгорает и выделяет большое количество тепла. В результате сильного нагрева газов, образовавшихся при сгорании, давление в цилиндре резко возрастает, и поршень под действием этого давления перемещается от ВМТ до НМТ совершая рабочий ход. Впускной и выпускной клапана закрыты. В момент сгорания давление газов составляет – 2,5….5 МПа, температура смеси - 1800…2400оС В конце рабочего хода давление составляет - 0,3…0,75 МПа, температура смеси - 800…1200ОС ТАКТ ВЫПУСКА - при этом такте происходит очистка цилиндра от отработавших газов. Впускной клапан закрыт, выпускной открыт. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и вытесняет отработавшие газы через выпускной клапан в атмосферу. Давление в конце такта – 0,11…0,12 МПа Температура смеси – 300…600оС Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя подобен карбюраторному и также состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Однако рабочий цикл дизеля существенно отличается от рабочего цикла карбюраторного двигателя. В цилиндр дизеля поступает чистый воздух, а не горючая смесь. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия, вследствие чего значительно повышается его давление и температура. В конце сжатия в нагретый воздух из форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо, воспламеняющееся не от электрической искры, а от соприкосновения с горячим воздухом. Поэтому дизель называют двигателем с воспламенением от сжатия. Горючая смесь в этом двигателе образуется при впрыскивании топлива в цилиндр. ТАКТ ВПУСКА – поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Открыто впускное отверстие. Благодаря создаваемому разряжению цилиндр заполняется воздухом. Давление в конце такта – 0,075…0,95 МПа Температура смеси – 90…125оС ТАКТ СЖАТИЯ – поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Закрыты впускное и выпускное отверстия. Воздух в цилиндре сжимается. Так как степень сжатия в дизельном двигателе выше (15…20), то будет более высоким давление и температура. Давление в конце такта – 3…5 МПа Температура смеси – 600…700оС Такая высокая температура сжатого воздуха необходима для воспламенения впрыскиваемого в цилиндр дизельного топлива.

ТАКТ РАСШИРЕНИЯ (рабочий ход) – в конце такта сжатия в цилиндр через форсунку под давлением 15…20 МПа впрыскивается мелкораспыленное дизельное топливо. Смешиваясь с раскаленным воздухом, топливо воспламеняется, в следствии чего давление в цилиндре повышается до 7…9,8 МПа, а температура достигает 1800…2000оС. Под действием создавшегося давления поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Впускное и выпускное отверстия закрыты. Давление снижается до 0,3…0,5 МПа, а температура до 700…900оС. ТАКТ ВЫПУСКА – поршень движется от НМТ к ВМТ. Открыто выпускное отверстие. Температура газов снижается до 300…400оС, а давление составляет 0,11…0,12 МПа. Отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности. Для обеспечения нормальной работы ДВС в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у карбюраторных двигателей) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвода теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазываются маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться. Все двигатели устанавливаемые на автомобили, состоят из следующих механизмов и систем.