1.4. Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

В термодинамике данный цикл моделируется циклом Отто, в котором полагают, что в процессе при V = const в в.м.т. теплота подводится мгновенно.

Бензиновый двигатель – двигатель с принудительным искровым зажиганием, внешним смесеобразованием и количественным регулированием мощности.

Рабочий цикл такого четырехтактного двигателя протекает следующим образом.

1. Такт впуска. При вращении коленчатого вала (10) (рис.3, а) поршень движется от в.м.т. к н.м.т., создавая разрежение в полости цилиндра над поршнем (4). Впускной клапан (6) открыт, и цилиндр через впускную трубу (7) сообщается с окружающим пространством. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Смешиваясь с топливом, он образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра (1) горючей смесью продолжается, пока поршень, миновав н.м.т., не начнет двигаться в в.м.т. К этому времени впускной клапан закрывается.

В начале такта впуска над поршнем в объеме пространства сжатия находятся отработавшие газы, оставшиеся от предыдущего цикла. Горючая смесь, заполняя цилиндр, перемешивается с остаточными газами и образует рабочую смесь.

В такте впуска изменение объема и соответствующего ему давления показано на индикаторной диаграмме (рис.4) кривой впуска rа, расположенной ниже линии атмосферного давления.

2. Такт сжатия. При дальнейшем вращении коленчатого вала (10) (рис.3, б) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной (6) и выпускной (3) клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. Кривая ас на индикаторной диаграмме (рис.4) иллюстрирует изменение давления в зависимости от уменьшения объема при сжатии рабочей смеси. Во время такта сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются.

Рис. 3

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного двигателя с искровым зажиганием

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска

1 — цилиндр; 2— выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — свеча

зажигания; 6 — впускной клапан; 7 —впускная труба; 8 — карбюратор; 9 — шатун;

10 — коленчатый вал

В конце такта сжатия (рис.3, б) между электродами свечи зажигания (5) происходит электрический разряд и рабочая смесь воспламеняется. Выделение теплоты при сгорании топлива вызывает резкое повышение давления и температуры газов (продуктов сгорания), образующихся в цилиндре. Кривая сz на индикаторной диаграмме (рис.4) показывает нарастание давления в цилиндре при сгорании смеси.

3. Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением газов поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т. (рис.3, в). Шатун (9) преобразует это движение во вращательное движение коленчатого вала. Таким образом, при расширении газов совершается полезная работа. Кривая zb на рис.4 отображает изменение давления газов в такте расширения.

4. Такт выпуска. Когда поршень подходит к н.м.т., открывается выпускной клапан (3) и отработавшие газы, имеющие избыточное давление, начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу (2). Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис.3, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы. Такт выпуска на индикаторной диаграмме (рис.4) характеризуется кривой br.