ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Четырехтактный двигатель (рис. 2.1) состоит из цилиндров, установленных на картере и закрытых сверху головкой. Снизу к картеру крепится поддон. В головке цилиндров уста­ новлены клапаны — впускные и выпускные — и свечи зажигания (в бензиновых) или форсунки для впрыска топлива (в дизелях). Внутри цилиндра возвратно-поступательно перемещается поршень, который через поршневой палец соединен с верхней головкой шатуна. Нижняя головка шатуна охватывает шатунную шейку коленчатого вала, корен­ ные шейки которого установлены на подшипниках в картере двигателя. Поршень уплот­ няется в цилиндре посредством поршневых колец. На конце коленчатого вала закреп­ лен маховик. Положение, которое занимает поршень в конце его хода вверх, называет­ ся верхней мертвой точкой (ВМТ), а положение в конце хода вниз — нижней мертвой точкой (НМТ). Перемещение поршня от одной мертвой точки до другой при работе двига­ теля называется тактом. Объем, который образуется над поршнем при нахождении его в ВМТ, называется объемом камеры сгорания. Объем, который освобождает поршень при его движении от ВМТ к НМТ, называется рабочим объемом или литражом двигателя. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема называется полным объемом цилиндра.

Очень важным параметром поршневого двигателя является степень сжатия, которая опре­ деляется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия современных автомобильных двигателей с искровым зажиганием равна примерно 10. Авто­ мобильные четырехтактные дизели имеют более высокую степень сжатия, не менее 20.

Четырехтактный цикл последовательно включает в себя следующие такты: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск (рис. 2.2).

Рис. 2.1 а. Двигатель ВАЗ-2111:1 — подводящая труба насоса охлаждающей жидкости; 2 — блок цилиндров; 3 — термостат; 4 — датчик температуры охлаждающей жидкости сис­ темы управления двигателем; 5 — выпускной патрубок охлаждающей жидкости; 6 — заглуш­ ка головки блока цилиндров; 7 — крышка головки блока цилиндров; 8 — регулятор давле­ ния топлива; 9 — крышка маслозаливной горловины; 10 — трос привода дроссельной за­ слонки; 11 — дроссельный узел; 12 — регулятор холостого хода; 13 — датчик положения дроссельной заслонки; 14 — ресивер; 15 — задняя крышка привода распределительного вала; 16 — передняя крышка привода распределительного вала; 17 — форсунка; 18 — проб­ ка штуцера топливной рампы; 19 — топливная рампа; 20 — впускной коллектор; 21 — правый опорный кронштейн впускного коллектора; 22 — шкив привода генератора; 23 — масляный фильтр; 24 — датчик положения коленчатого вала; 25 — поддон картера; 26 — выпускной кол­ лектор; 27 — шатун; 28 — коленчатый вал; 29 — левый опорный кронштейн выпускного кол­ лектора; 30 — маховик

б

Рис. 2.1 б. Поперечный разрез двигателя ВАЗ-2111:1 — пробка сливного отверстия под­ дона картера; 2 — поддон картера; 3 — масляный фильтр; 4 — насос охлаждающей жидкости; 5 — выпускной коллектор; 6 — впускной коллектор; 7 — форсунка; 8 — топливная рампа; 9 — ресивер; 10 — крышка головки блока цилиндров; 11 — крышка подшипников рас­ пределительного вала; 12 — распределительный вал; 13 — шланг вентиляции картера; 14 — регулировочная шайба клапана; 15 — сухари клапана; 16 — толкатель; 17 — пружи­ ны клапана; 18 — маслосъемный колпачок; 19 — направляющая втулка клапана; 20 — кла­ пан; 21 — свеча зажигания; 22 — головка блока цилиндров; 23 — поршень; 24 — компрес­ сионные кольца; 25 — маслосъемное кольцо; 26 — поршневой палец; 27 — блок цилиндров; 28 — шатун; 29 — коленчатый вал; 30 — крышка шатуна; 31 — указатель уровня масла; 32 — приемник масляного насоса

Рис. 2.2. Четырехтактный цикл: а — впуск; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск

При работе бензинового двигателя в начале такта впуска открывается впускной клапан, а поршень перемещается от ВМТ. По мере перемещения поршня по направлению к НМТ в цилиндре образуется разрежение и в него поступает смесь паров бензина и воздуха, кото­ рую принято называть топливно-воздушной или горючей смесью. После прохода поршнем НМТ он за счет вращения коленчатого вала начнет подниматься к ВМТ, что является началом такта сжатия. В начале такта сжатия закрывается впускной клапан и оба клапана остаются закрытыми в течение всего такта. При перемещении поршня к ВМТ горючая смесь, находя­ щаяся в цилиндре, сжимается, ее давление и температура возрастают. Максимальное зна­ чение давления сжатия возникает, когда поршень достигает ВМТ. Но поскольку процесс сго­ рания топлива занимает определенное время, горючую смесь необходимо поджечь заранее, до того как поршень дойдет до ВМТ в такте сжатия. Смесь воспламеняется с помощью элект­ рической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. Угол поворота ко­ ленчатого вала от момента появления искры до ВМТ называется углом опережения зажига­ ния. При сгорании топлива выделяется большое количество энергоемких газов, которые да­ вят на поршень, заставляя его в следующем такте совершать рабочий ход, который происхо­ дит при закрытых клапанах, когда поршень движется по направлению от ВМТ к НМТ. После рабочего хода начинается такт выпуска. При этом открывается выпускной клапан, а поршень движется по направлению к ВМТ, вытесняя отработавшие газы в атмосферу. Затем цикл повторяется в той же последовательности.