Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

При рассмотрении цикла условно принято, что начало рабочего цикла совпадает с ВМТ, а каждый такт начинается и закан­чивается в одной из мертвых точек.

Первый такт — впуск. При вращении коленчатого вала (по направ­лению стрелки) поршень перемещается из ВМТ в НМТ, впускной клапан открывается, выпускной клапанзакрыт. Через открытый клапан цилиндр соеди­няется с системой впуска. Вследствие гидравлического сопротивления карбю­ратора, впускного трубопровода, клапана и увеличения объема при пере­мещении поршнядавление в цилиндрестановится меньше атмосферного и воздух поступает в цилиндрл Проходя через карбюратор, воздух перемешивается с мел­кораспыленным топливом, образуя горю­чую смесь, которая, поступая в цилиндр, смешивается с небольшим количеством остаточных газов, оставшихся от предыду­щего цикла, и образует рабочую смесь. При подходе поршня к НМТ давление в цилиндре на 0,01...0,02 МПа меньше атмосферного, а температура смеси вслед­ствие подогрева от контакта с нагретыми деталями двигателя и перемешивания с отработавшими газами повышается до 350...390 К.

Второй такт — сжатие. Во время движения поршня к ВМТ впуск­ной клапан закрывается и поступив­шая в цилиндр смесь сжимается. Сжатие сопровождается повышением давления и

температуры и при подходе поршня к ВМТ давление составляет (в зависимости от степени сжатия) 1,0...1,5 МПа, а темпе­ратура 600...650 К.

Для наилучшего использования тепло­ты, выделяющейся при сгорании, необхо­димо, чтобы сгорание топлива заканчи­валось при положении поршня, возможно близком к ВМТ. Поэтому воспламенение топлива в карбюраторных двигателях, осуществляемое электрической искрой, обычно производится до прихода поршня к ВМТ.

Максимальную мощность двигатель раз­вивает в том случае, когда наибольшее давление в цилиндре создается при пово­роте коленчатого вала на 15...20 ⁰ после ВМТ. На процесс сгорания смеси требует­ся определенное время, за которое должны произойти процессы искрового разряда, получения точечного источника горения и распространения фронта пламени по все­му объему цилиндра. С учетом этого времени смесь в цилиндре воспламеняют до прихода поршня в ВМТ. Момент зажигания характеризуется уг­лом опережения зажигания, который пред­ставляет собой угол поворота коленчатого вала, отсчитываемый от положения вала в момент подачи искры до положения поршня в ВМТ. Угол, при котором дости­гаются наилучшие по мощности и эконо­мичности показатели двигателя, называет­ся оптимальным. Если воспламенение про­исходит до оптимального угла, то зажига­ние раннее, если после оптимального угла — позднее. И при позднем и при ран­нем зажигании происходит ухудшение технико-экономических показателей дви­гателя и работа сопровождается перегре­вом. Скорость сгорания смеси зависит от многих факторов и в первую очередь от ее состава, турбулентности, формы камеры сгорания и т. д. При работе двигателя в зависимости от скоростного режима время, отводимое для сгорания, изменяет­ся: увеличивается при уменьшении часто­ты вращения коленчатого вала и снижает­ся при ее увеличении.

Третий такт — расширение или рабочий ход. В начале такта при сгорании смеси выделяется значительное количество теплоты, вследствие чего в ци­линдре резко увеличиваются температура и давление образующихся при сгорании газов. Под действием давления газов поршень перемещается к НМТ, газы рас­ширяются и совершают полезную работу. В начале расширения давление составляет 3...4 МПа, температура 2300...2500 К, а при подходе поршня к_ НМТ, вследствие уве­личения объема, давление снижается до 0,3...0,5 МПа, а температура составляет 1200...1500 К.

Четвертый такт—выпуск. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапанотработавшие газы выталкиваются из ци­линдра в выпускной трубопровод и в атмосферу. При такте выпуска не дости­гается полная очистка цилиндра от отра­ботавших газов, поэтому в конце выпуска давление в цилиндре составляет 0,105... 0,120 МПа, а температура 700...900.

Четвертым тактом рабочий цикл закан­чивается. При дальнейшем движении

поршня цикл повторяется в той же после­довательности. Коленчатый вал в течение четырех тактов поворачивается на 720 °, или совершает 2 оборота.

Только при такте расширения совер­шается полезная работа, а остальные такты являются вспомогательными и пор­шень при этих тактах перемещается за счет энергии вращающегося коленчатого вала с маховиком и работы других цилиндров (в многоцилиндровых двигате­лях).