Главная Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

 

В четырехтактном карбюраторном двигателе рабочий цикл совершается за два полных оборота коленчатого вала, или четыре хода поршня, и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочий ход) и выпуска.

Rabochij-tsikl-chetyrekhtaktnogo-dvigatelyaТакт впуска. Во время такта впуска цилиндр заполняется горючей смесью. При этом кривошип коленчатого вала поворачивается на пол- оборота, а поршень перемещается от в. м. т. до н. м. т.; впускной клапан от­крыт, а выпускной закрыт. При движении поршня вниз объем над ним уве­личивается и в цилиндре получается разрежение, вследствие чего в цилиндр всасывается горючая смесь. Горючая смесь, поступающая в цилиндр двигателя, смешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в камере сгорания от предыдущего цикла. Смесь, получившаяся при этом, называется рабочей смесью.

Когда кривошип приходит в нижнее положение, а поршень дойдет до н. м. т., впускной клапан закрывается.

Вследствие сопротивления впускной системы потоку смеси и некоторых других причин в конце такта впуска давление в цилиндре получается ниже атмосферного и равно примерно 0,7—0,8 кг/см2, уменьшаясь при увеличении числа оборотов двигателя. Это ограничивает полноту заполнения полости ци­линдра смесью.

Такт сжатия. При такте сжатия происходит сжатие рабочей смеси для обеспечения более быстрого ее сгорания и получения большего давления га­зов в цилиндре.

При сжатии смеси поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты. Чем больше степень сжа­тия, тем сильнее сжимается рабочая смесь и тем выше при сгорании давление газов на поршень и экономичнее работа двигателя.

Однако предельные значения степени сжатия для карбюраторных дви­гателей ограничиваются свойствами применяемого топлива (бензина) и в ос­новном его антидетонационной стойкостью.

Чрезмерно высокая степень сжатия может привести к особому детонацион­ному воспламенению смеси и нарушению нормального процесса ее сгорания, которое будет происходить с очень большими скоростями и резкими местными повышениями давления в цилиндре. Все это нарушит нормальную работу двигателя, снизит его мощность и экономичность и повысит износы,двигателя.

Во избежание нарушения нормальных условий сгорания рабочей смесц в карбюраторных двигателях рабочая смесь сжимается не более чем в 6—9 раз, т. е. степень сжатия равна 6—9. Причем для более высоких степеней сжа­тия требуется применение топлива с хорошими антидетонационными свойст­вами, т. е. с высоким октановым числом.

Повышение степени сжатия двигателя также возможно за счет повышения числа его оборотов, уменьшения рабочего объема цилиндров, улучшения формы камеры сжатия и применения для изготовления деталей: двигателя (поршней и головки) легких алюминиевых сплавов, способствующих хоро­шему отводу тепла из полости камеры сжатия.

К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает примерно до 8—12 кГ/см2, а температура смеси доходит до 450—500°С.

Такт расширения (рабочий ход). При рабочем ходе поршень в Цилиндре перемещается под действием давления газов, приводя во вращение коленча­тый вал двигателя.

В конце такта сжатия, когда поршень приходит в в. м. т., в цилиндр по­дается электрическая искра, поджигающая сжатую рабочую смесь. Смесь сгорает очень быстро, с выделением большого количества тепла. При этом вследствие сильного нагревания газов, получившихся при сгорании, давление в цилиндре резко возрастает, и поршень с большой силой перемещается вниз от в. м. т. до н. м. т., приводя во вращение через шатун коленчатый вал. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты.

В момент сгорания рабочей смеси температура газов повышается до 1800— 2000°С, а давление до 25—30 кГ/см2. При движении поршня к н. м. т. газы расширяются и давление и температура их в цилиндре постепенно умень­шаются. В конце рабочего хода давление в цилиндре падает до 3—4 кГ1см2г а температура снижается до 1100—800°С.

Такт выпуска. При такте выпуска происходит очищение цилиндра от от­работавших газов. При этом поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т., впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. При движении пор­шня к в. м. т. оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработав­шие газы выталкиваются через выпускной клапан в атмосферу. Так как удалить полностью отработавшие газы из цилиндра не представляется возможным, давление в конце такта выпуска доходит до 1,05—1,15 кГ/см2. Температура отработавших газов составляет 700—800°С.

При дальнейшем вращении коленчатого вала снова происходит такт впу­ска, затем такт сжатия, рабочий ход и такт выпуска и т. д. Таким образом, при работе двигателя все указанные такты будут беспрерывно чередоваться в такой же последовательности.

Таким образом, в четырехтактном одноцилиндровом двигателе колен­чатый вал вращается под действием давления газов только при рабочем ходе. При совершении же вспомогательных тактов противодавление действующих на поршень газов создает сопротивление вращению вала, для преодоления второго необходимо к валу приложить внешнее вращающее усилие.

Для повышения равномерности вращения коленчатого вала и осуществле­ния вспомогательных тактов на коленчатом валу устанавливают маховик, представляющий собой тяжелый чугунный диск, закрепленный на конце коленчатого вала.

Так как маховик имеет значительный вес, он накапливает энергию при рабочем ходе и продолжает вращаться по инерции и после окончания рабо­чего хода. Вместе с маховиком вращается и коленчатый вал, который перемещает поршень в течение всех вспомогательных тактов: выпуска, впуск и сжатия рабочей смеси. При последующем рабочем ходе маховик снова накап­ливает механическую энергию и отдает ее при следующих вспомогательных тактах, вращаясь по инерции. При наличии маховика вращение коленчатого вала совершается более равномерно. Маховик способствует также переводу деталей кривошипно-шатунного механизма через положения, соответствую­щие мертвым точкам поршня.