Робочий цикл чотиритактного карбюраторного двигуна - студопедія

Двигуни внутрішнього згоряння відрізняються один від одного робочим циклом, по якому вони працюють.

Робочий цикл - це комплекс послідовних робочих процесів, що періодично повторюються в кожному циліндрі при роботі двигуна.

Робочий процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня, називається тактом.

За кількістю тактів, що становлять робочий цикл, двигуни діляться на два види:

- чотиритактні, в яких робочий цикл відбувається за чотири ходи поршня,

- двотактні, в яких робочий цикл здійснюється за два ходи поршня.

На легкових автомобілях, як правило, застосовуються чотиритактні двигуни, а на мотоциклах і моторних човнах - двотактні. Про подорожі по водних просторах поговоримо як-небудь потім, а з чотирма тактами роботи автомобільного двигуна розберемося зараз.

Робочий цикл чотиритактного карбюраторного двигуна складається з наступних тактів:

- впуск горючої суміші,

- стиснення робочої суміші,

- випуск відпрацьованих газів.

Мал. 8. Робочий цикл чотиритактного карбюраторного двигуна: а) впуск; б) стиснення; в) робочий хід; г) випуск

Перший такт - впуск горючої суміші (рис. 8а).

Горючою сумішшю називається суміш дрібно розпорошеного бензину з повітрям в певній пропорції. Приготуванням суміші в двигуні займається карбюратор або форсунка, про що ми поговоримо трохи пізніше. А поки слід знати, що співвідношення бензину до повітря приблизно 1:15 вважається оптимальним для забезпечення нормального процесу згорання.

При такті впуску поршень від верхньої мертвої точки переміщається до нижньої мертвої точки. Обсяг над поршнем збільшується. Циліндр заповнюється горючою сумішшю через відкритий впускний клапан. Іншими словами, поршень всмоктує горючу суміш.

Впуск суміші триває до тих пір, поки поршень не дійде до нижньої мертвої точки. За перший такт роботи двигуна кривошип колінчастого вала повертається на півоберта.

В процесі заповнення циліндра горюча суміш перемішується із залишками відпрацьованих газів і змінює свою назву, тепер ця суміш називається робоча.

При такті стиснення поршень від нижньої мертвої точки переміщається до верхньої мертвої точки. Обидва клапана щільно закриті, тому робоча суміш стискається.

Зі шкільної фізики всім відомо, що при стисненні газів їх температура підвищується. Тиск в циліндрі над поршнем в кінці такту стиснення досягає 9-10 кг / см², а температура 300-400 ° С.

У заводській інструкції до автомобіля можна побачити один з параметрів двигуна з назвою - "ступінь стиснення" (наприклад 8,5). А що це таке?

Ступінь стиснення показує, у скільки разів повний об'єм циліндра більше обсягу камери згоряння (Vn / Vc - см. Рис. 7). У бензинових двигунів в кінці такту стиснення обсяг над поршнем зменшується в 8-11 разів.

У процесі такту стиснення колінчастий вал двигуна повертається на чергові півоберта. Від початку першого такту і до закінчення другого, він повернеться вже на один оборот.

Під час третього такту відбувається перетворення виділяється при згорянні робочої суміші енергії в механічну роботу. Тиск від розширюються газів передається на поршень і потім, через шатун і кривошип, на колінчастий вал.

Ось звідки береться та сила, яка змушує обертатися колінчастий вал двигуна і, в кінцевому підсумку, провідні колеса автомобіля.

В самому кінці такту стиснення робоча суміш запалюється від електричної іскри, проскакує між електродами свічки запалювання. На початку такту робочого ходу згорає суміш починає активно розширюватися. Оскільки впускний і випускний клапани все ще закриті, то розширюється газам залишається тільки один єдиний вихід - тиснути на рухомий поршень.

Під дією тиску, що досягає величини 50 кг / см², поршень починає переміщатися до нижньої мертвої точки. При цьому на всю площу поршня тисне сила в кілька тонн, яка через шатун передається на кривошип колінчастого вала, створюючи крутний момент.

Колінчастий вал при робочому ході робить чергові півоберта.

Четвертий такт - випуск відпрацьованих газів (рис. 8г).

При русі поршня від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки відкривається випускний клапан (впускний все ще закритий), і відпрацьовані гази з величезною швидкістю викидаються з циліндра двигуна.

Ось чому чути той сильний гуркіт, коли по дорозі рухається автомобіль без глушника, але про це пізніше. А поки звернемо увагу на колінчастий вал двигуна - при такті випуску він робить ще півоберта. І все, за чотири такту робочого циклу, він зробив два повних оберти.

Після такту випуску починається новий робочий цикл, і все повторюється: впуск - стиск - робочий хід - випуск. і так далі.

Тепер, цікаво, хто з вас звернув увагу на те, що корисна механічна робота здійснюється одноциліндровим двигуном тільки протягом одного такту - такту робочого ходу! Решта три такти (випуск, впуск і стиск) є лише підготовчими і здійснюються вони за рахунок кінетичної енергії обертових по інерції колінчастого вала і маховика.

Маховик (рис. 9) - це масивний металевий диск, який кріпиться на колінчастому валу двигуна. Під час робочого ходу поршень через шатун і кривошип розкручує колінчастий вал двигуна, який передає маховика запас енергії обертання.

Мал. 9. Колінчастий вал двигуна з маховиком: 1 - шатунная шийка; 2 - противагу; 3 - маховик із зубчатим вінцем; 4 - корінна (опорна) шийка; 5 - колінчастий вал двигуна

Запасена в масі маховика енергія обертання дозволяє йому в зворотному порядку через колінчастий вал, шатун і поршень здійснювати підготовчі такти робочого циклу двигуна. Поршень рухається вгору (при такті випуску і стиску) і вниз (при такті впуску) саме за рахунок віддається маховиком енергії.

Якщо двигун має декілька циліндрів, які працюють в певному порядку, то підготовчі такти в одних циліндрах здійснюються за рахунок енергії, що розвивається в інших, ну і маховик, звичайно, теж допомагає.

У дитинстві у вас напевно була іграшка, яка називалася дзига. Ви розкручували його енергією своєї руки (робочий хід) і радісно спостерігали за тим, як довго він обертається. Точно так само і масивний маховик двигуна - розкрутившись, він запасає енергію, але тільки значно більшу, ніж дитяча іграшка, а потім ця енергія використовується для переміщення поршня в підготовчих тактах.