Вы здесь

Рабочий цикл двигателя (ДВС)

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

В автомобилях в основном используются четырехтактные двигатели, в них цикл совершается за 4 хода поршня, при этом делается два оборота коленчатого вала. Процесс состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Такт впуска. Во время этого такта цилиндр заполняется горючей смесью. При этом кривошип коленчатого вала (а) поворачивается на пол-оборота, а поршень перемещается от ВМТ до НМТ. Впускной клапан (1) открыт, выпускной (2) закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается и в цилиндре создается разрежение, вследствие чего в цилиндр поступает приготовленная топливная смесь. Горючая смесь, поступающая в цилиндр двигателя, смешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в камере сгорания от предыдущего цикла. Получившаяся смесь называется рабочей смесью.

Когда кривошип проходит нижнее положение, а поршень доходит до НМТ, впускной клапан закрывается и цилиндр оказывается заполненным горючей смесью.

Такт сжатия. При такте сжатия происходит сжатие рабочей смеси, что необходимо для ее более быстрого сгорания и получения большего давления газов в цилиндре. При сжатии смеси (б) поршень перемещается от НМТ до ВМТ. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты. В конце такта сжатия смесь сжимается до объёма камеры сгорания, в которой размещается смесь. Чем больше степень сжатия, тем сильнее сжимается рабочая смесь и тем выше при сгорании давление газов на поршень и экономичнее работа двигателя.

Такт расширения или рабочий ход. При рабочем ходе поршень в цилиндре перемещается вниз под действием давления газов, вращая через шатун коленчатый вал двигателя. В конце такта сжатия, когда поршень приходит в ВМТ, в цилиндр подается электрическая искра, поджигающая рабочую смесь. Смесь моментально детонирует, выделяя большое количество теплоты. Из-за сильного нагревания газов, образовавшихся при сгорании, давление в цилиндре резко возрастает и поршень под действием этого давления с большой скоростью перемещается вниз от ВМТ до НМТ, вращая коленчатый вал (в). Впускной и выпускной клапаны по-прежнему закрыты.

Такт выпуска. При такте выпуска происходит очищение цилиндра от отработавших газов (г). Впускной клапан (1) закрыт, выпускной клапан (2) открыт, а поршень перемещается от НМТ до ВМТ. При движении поршня к ВМТ оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшие газы выталкиваются через выпускной клапан в атмосферу.

Рабочий цикл дизельного двигателя, так же, как и бензинового или газового, состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, с некоторыми различиями.

Впуск. При такте впуска поршень перемещается от ВМТ до НМТ. Через открытый впускной клапан и воздухоочиститель в цилиндр поступает чистый воздух.

Сжатие. Во время такта сжатия поршень перемещается от НМТ до ВМТ при закрытых клапанах и сжимает поступивший в цилиндр воздух, повышая его давление и температуру.

Рабочий ход. Перед рабочим в конце такта сжатия в цилиндр через форсунку при помощи специального топливного насоса под большим давлением впрыскивается дизельное топливо в мелкораспылённом состоянии. Частицы топлива, соприкасаясь с воздухом, имеющим высокую температуру, быстро сгорают. Под действием давления газов поршень перемещается к НМТ – происходит рабочий ход. Оба клапана закрыты.

Выпуск. При такте выпуска поршень перемещается от НМТ до ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает отработавшие газы, очищая цилиндр.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Раздел: