Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного
двигателя.
Такт впуска обеспечивает заполнение цилиндра горючей смесью. За этот
такт коленчатый вал (рис. 2,а), вращаясь по часовой стрелке, перемещает
поршень 5 от ВМТ до НМТ. При этом открывается клапан, через который в
цилиндр, имеющий разрежение, поступает рабочая смесь. В конце хода
поршня клапан закрывается. Кулачковый вал газораспределительного
механизма толкает штангу, обеспечивая согласованную работу впускных и
выпускных клапанов. Воздушный фильтр очищает воздух от пыли.
Такт сжатия (рис. 2,6) приводит к повышению давления и температуры
рабочей смеси вследствие уменьшения ее объема при движении поршня от НМТ
до ВМТ (клапаны 7 и 9 закрыты).
Рис. 2. Схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя
С возрастанием степени сжатия смеси повышается мощность и экономичность
двигателя. Но увеличение степени сжатия сверх меры приведет к
преждевременному воспламенению топлива (детонации) и по этой причине — к
снижению мощности и расстройству двигателя.
Такт расширения (рабочий ход) совершается при движении поршня вниз.
Перед этим, а именно в конце такта сжатия, рабочая смесь воспламеняется
свечой 1 (рис. 2,в), топливо быстро сгорает, вследствие чего давление
газов сильно возрастает. Действуя на поршень, газы гонят его к НМТ,
приводя во вращение коленчатый вал. Клапаны при этом продолжают
оставаться закрытыми.
Такт выпуска. Коленчатый вал продолжая вращаться, начнет перемещать
поршень вверх. Выпускной клапан открывается и продукты горения
(отработавшие газы) через него выталкиваются поршнем через выпускной
трубопровод (рис. 2, г) в атмосферу.
После окончания такта выпуска рабочий цикл двигателя повторяется.
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя. Первый такт. При
нахождении поршня (рис. 3,а) в ВМТ рабочая смесь сжата и от свечи
воспламеняется. Давление в цилиндре резко возрастает и поршень,
перемещаясь вниз, совершает рабочий ход. При этом сначала открывается
выпускное окно (рис. 3,6) и продукты сгорания из цилиндра начинают
выходить в атмосферу. Затем поршень открывает продувочное окно. При
движении поршня вниз в картере, заполненном рабочей смесью, повышается
давление. Поэтому при открытии окна 8 смесь через канал начнет заполнять
цилиндр, выталкивая остатки отработанных газов. При этом часть рабочей
смеси вместе с газами выйдет в атмосферу.
Второй такт. При продолжающемся вращении коленчатого вала поршень
движется от НМТ к ВМТ, поочередно перекрывая окна и сжимая рабочую
смесь. При этом в картере создается разрежение и через окно горючая
смесь устремляется в пространство картера и цилиндра под поршнем. По
окончании этого такта процессы повторяются.
Таким образом, в двухтактных двигателях рабочий ход совершается за
каждый оборот коленчатого вала. Это должно было бы обеспечивать ему
мощность в 2 раза большую по сравнению с четырехтактным двигателем,
имеющим такие же размеры и число оборотов. Однако мощность возрастает
только в 1,4— 1,7 раза из-за потерь рабочей смеси при очистке цилиндра
от выхлопных газов, неполного удаления последних и потери части рабочего
хода.
Поэтому двухтактные карбюраторные двигатели применяются только в
качестве пусковых двигателей тракторов, на мотоциклах и маломощных
передвижных установках.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля. Различие между циклом
четырехтактного дизеля и циклом четырехтактного карбюраторного двигателя
состоит в том, что в ходе такта всасывания в цилиндр поступает не
рабочая смесь, а чистый воздух. Топливо же впрыскивается насосом
высокого давления в конце такта сжатия. Оно быстро нагревается,
испаряется и самовоспламеняется. Для этого температура воздуха в
цилиндре в конце такта сжатия должна быть 600—700° С (давление 3—4 МПа),
что обусловливает степень сжатия дизеля в пределах 15—20.
Рабочий цикл двухтактного дизеля. Для очистки цилиндров от продуктов
горения дизель продувают особым воздушным нагнетателем. Из него воздух
поступает в ресивер, который сообщается с цилиндрами через продувочные
отверстия. При приближении поршня к НМТ продувочные отверстия
открываются и воздух входит в цилиндр. Отработавшие газы и продувочный
воздух при этом выходят через выпускные клапаны.
Продувка цилиндров заканчивается к началу первого такта, когда поршень
пойдет от НМТ к ВМТ. При дальнейшем движении вверх поршень перекрывает
продувочные отверстия, клапаны закрываются и начинается сжатие воздуха.
В момент приближения поршня к ВМТ форсунки вспрыскивают мелкораспыленное
жидкое топливо, которое благодаря высокой температуре сжатого воздуха
самовоспламеняется.
Второй такт — поршень движется от ВМТ и НМТ, т. е. совершает рабочий
ход. Когда давление в цилиндре понизится, продувочные окна открываются и
начинается продувка.
Двухтактный двигатель, рабочий цикл которого описан выше, по сравнению с
двухтактным карбюраторным двигателем является очень экономичным.