Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов: впуска, сжатия, рабочего хода (сгорание и расширение) и выпуска.
Такт — это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. Ход поршня S — путь, проходимый от одной мертвой точки до другой (рис. 3).
Рис. 3. Параметры цилиндра двигателя
Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Рабочий объем цилиндра Vp — объем, освобождаемый поршнем при движении от верхней до нижней мертвой точки. Литраж — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах. Чем больше литраж, тем при прочих равных условиях больше мощность двигателя. Объем камеры сгорания Vc — объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в ВМТ. Полный объем цилиндра Vh — это его рабочий объем плюс объем камеры сгорания.
Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. При большей степени сжатия рабочая смесь в конце такта сжатия будет занимать меньший объем, поэтому увеличиваются давление и температура рабочей смеси, а также скорость ее сгорания. В результате этого повышаются экономичность и мощность двигателя за счет уменьшения тепловых потерь и увеличения среднего давления газов на поршень. Однако повышение степени сжатия ограничено стойкостью топлива к детонации. Степень сжатия в двигателях изучаемых автомобилей от 7,2 до 8,8.
Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а получаемая на коленчатом валу —-эффективной. Она на 10—15% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных механизмов и приборов.
Литровой мощностью называется наибольшая эффективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема цилиндров двигателя.
Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового двигателя происходит следующим образом.
Первый такт — впуск (рис. 4, а). При движении поршня от ВМТ (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.
Рис. 4. Процесс работы четырехтактного двигателя: а - такт впуска; б - такт сжатия; в - такт рабочего хода; г - такт выпуска
Второй такт — сжатие (рис. 4, б). Поршень движется вверх, при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси.
Третий такт — рабочий ход (расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой (зажигание) и быстро сгорает (за 0,001—0,002 с). При этом происходит выделение большого количества тепла, и газы оказывают большое давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент (рис. 4, в).
Четвертый такт — выпуск (рис. 4, г). После совершения полезной работы поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы в атмосферу через открывающийся выпускной клапан.
Из рассмотрения рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.
В целях получения большей мощности и равномерного вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми. Так, в четырехцилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала получается не один, а четыре рабочих хода.
Средние величины давлений и температуры в цилиндре двигателя в каждом такте приведены в табл. 1.
Таблица 1
| Такты | Давление, кгс/см² | Температура,°C |
| Впуск | 0,7—0,8 | 100—130 |
| Конец сжатия | 8—12 | 300—480 |
| Рабочий ход (начало) | 35—40 | 2000—2500 |
| Выпуск | 1,1—1,2 | 800—1100 |
Комментарии посетителей