2.4. Рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочий процесс двигателя анализируют по ин­дикаторной диаграмме, которая представляет собой зависимость дав­ления в цилиндре двигателя р от переменного объема надпоршневого пространства V. Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя показана на рис. 2.5.

Рис.2.5. Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя

Первый такт называется впуск и осуществляется при повороте кривошипа от О до 180°, чему соответствует изменение объема надпоршневого пространства от V_c (объем камеры сгорания) при  = 0° (ВМТ) до V_a (полный объем цилиндра) при  = 180° (НМТ).

Для лучшей организации процессов газообмена кла­паны открываются до начала соответствующего такта и закрыва­ются по его окончании, поэтому в действительном цикле понятия «такт» и «процесс» не совпадают.

Продукты сгорания, оставшиеся от предыдущего цикла перед началом впуска в объеме камеры сгорания V_c называются остаточными газами (см. рис. 2.5). Цилиндры заполненяются свежим зарядом (линия rа на диаграмме) вследствие разрежения в нем, создаваемого движущимся в сторону НМТ поршнем.

Гидравлические потери во впускном такте определяют давление р_а в конце такта впуска (точка а). Величина потерь зависит от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя: от скорости перемещения ТВС (топливовоздушная смесь) по впускному такту и от степени открытия дроссельной заслонки. На режиме номи­нальной мощности дроссель открыт полностью, и частота вра­щения коленчатого вала равна номинальной р_а =(0,8...0,9) р₀.

На температуру Т_а влияют теплообмен свежего заряда с эле­ментами двигателя. Температура свежего заряда увеличивается вследст­вие перемешивания его с горячими остаточными газами. На номинальном режиме в карбюраторном двигателе прева­лирует подогрев свежего заряда и Т_а = 320...350 К.

Второй такт работы двигателя называется сжатием и происходит при повороте кривошипа на угол  = 180...360° (см. рис.2.5, линия ас на диаграм­ме). На расчетные значения параметров рабочего тела в конце сжатия (точка с) в основном влияют их начальные значения (р_а, Т_а) и степень сжатия ε. При значениях ε, характерных для со­временных карбюраторных двигателей (ε = 6,5...10,5), p_c = 0,9...1,5 МПа и Т_с = 550...750 К.

Давление в конце такта сжатия, т. е. при положении поршня в ВМТ, р'_с > р_с; р^'_с = (1,15...1,25) р_с, что является следствием повышения давления в результате начавшегося процесса сгорания (точка f — момент искрового разряда в свече зажигания). Угловой интервал поворота коленчатого вала от момента подачи искры до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения зажигания.

Третий такт — это такт расширения ( = 360...540°). Во время этого такта происходят сгорание основной доли поданного в цилиндр топлива, расширение рабочего тела и осуществляется полезная работа.

Вблизи ВМТ при повороте кривошипа на угол  _z = 10...15° давление в цилиндре становится максимальным p_z=3,5...6,5 МПа и со­ответственно возрастает температура рабочего тела до T_z = 2400...2800 К. Отношение λ=p_z /p_c называют степенью повы­шения давления. Для современных карбюраторных двигателей λ = 3,6...4,2.

По завершении такта расширения рабочее тело (РТ) имеет расчетные значе­ния давления и температуры р_b=0,35..0,5 МПа, Т_b = 1400...1700 К.

Следует отметить, что в действительном цикле процесс рас­ширения из-за раннего начала открытия выпускного клапана заканчивается раньше, чем поршень приходит в НМТ.

Четвертый такт называется выпуском ( = 540...720°) и осуществля­ется под некоторым избыточным давлением p_r = (1,05...1,2) p₀. Величина давления в этом случае зависит от гидравлических потерь в вы­пускной системе. Отработавшие газы покидают цилиндр с Т_г = 900...1100 К.