Рабочие циклы четырехтактных двигателей

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного дви-гателя.Рассмотрим подробно каждый такт цикла.

Такт впуска. Поршень 4 (рисунок 3.3 а) движется от в. м. т. к н. м. т. Над ним в полости цилиндра 1 создается разреже-ние. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впу-скную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступа-ет в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью про-должается до прихода поршня в н. м. т. К этому времени впу-скной клапан закрывается.

Такт сжатия.При дальнейшем повороте коленчатого ва-ла 10 (рисунок 3.3 б) поршень движется от н. м. т. к в. м. т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэто-му поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от кото-рой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топ-лива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.

Рисунок 3.3 – Рабочий цикл одноцилиндрового

четырехтактного карбюраторного двигателя:

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

1 – цилиндр, 2 – выпускная труба; 3 – выпускной клапан; 4 – поршень; 5 – искровая зажигательная свеча; 6 – впускной клапан; 7 – впускная труба; 8 – карбюратор; 9 – шатун; 10 – коленчатый вал

Такт расширения.Оба клапана закрыты.Под давлениемрасширяющихся газов поршень движется от в. м. т. к н. м. т.

(рисунок 3.3 в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.

Такт выпуска.Когда поршень подходит к н.м.т.,откры-вается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действи-ем избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рисунок 3.3 г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы.

Далее рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля.В отличие откарбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. (рису-нок 3.4 а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воз-дух.

Рисунок 3.4 – Рабочий цикл одноцилиндрового

четырехтактного дизеля:

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

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рисунок 3.4 б) и сжимает воздух. Вследствие

большой степени сжатия (порядка 14–18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.

В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в. м. т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление, и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень дви-жется от в. м. т. к н. м. т. (рисунок 3.4 в). В начале такта рас-ширения сгорает остальная часть топлива.

Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рисунок 3.4 г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу.

Далее рабочий цикл повторяется.

У описанных двигателей в течение рабочего цикла только

в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение. При выполнении остальных тактов – выпуске, впуске и сжатии – нужно перемещать поршень, вра-щая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте расширения. Маховик, обладающий значи-тельной массой, крепят на конце коленчатого вала.

Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие основные преимущества: на единицу произведен-ной работы расходуется в среднем на 20–25 % (по массе) меньше топлива; работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопасно. Недостатки дизеля: более высокое дав-ление газов в цилиндре требует повышенной прочности дета-лей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля; пуск его затруднен, особенно в зимнее время. Хорошие эко-номические показатели дизелей обусловили их широкое при-

менение в качестве двигателей для тракторов, грузовых и лег-ковых автомобилей.