4.1.3. Процесс работы четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатель, работающий по четырехтактному циклу (рис. 4-5), характеризует­ся тем, что из четырех тактов, совершаемых за два оборота коленчатого вала, лишь один из тактов является рабочим. Во время этого такта в результате выделения теплоты от сгорания горючей смеси в цилиндре создается давление, под дейст­вием которого поршень перемещается и с помощью шатуна вращает коленча­тый вал. Три остальных такта - вспомогательные, они служат для за­полнения цилиндра свежей горючей смесью (или воздухом у дизеля), сжатия этой смеси (или воз­духа у дизеля) и очистки цилиндров от продуктов сго­рания.

В связи с этим каждый из тактов называют по-своему: первый - впуск, второй - сжатие, третий - рабочий ход (расширение) и четвер­тый - выпуск; такты впуска и выпуска называют еще насосными.

Рис. 4. Рабочий цикл бензинового четырехтактного двигателя.

а) Впуск. В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (в. м. т.) в нижнюю мёртвую точку (н. м. т.). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

б) Сжатие. Поршень идёт из н. м. т. в в. м. т., сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в н. м. т. и объёма камеры сгорания в в. м. т. называется степенью сжатия. Степень сжатия - очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, которое дороже.

в) Сгорание и расширение (рабочий ход поршня). Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из в. м. т. в в. м. т. топливо сгорает, и под действием теплоты сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень.

Рис. 5. Процесс работы четырехтактного карбюраторного двигателя.

Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до в. м. т. при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда поршень будет находиться в в. м. т. При этом использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором, воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику.

г) Выпуск. После н. м. т. рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем в. м. т. выпускной клапан закрывается и цикл начинается сначала. Надо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), не обязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.