Основные сведения, необходимые
судоводителям-любителям для получения права управления маломерным судном
при плавании на внутренних водных путях и в прибрежных районах морей
30.04.2019 14:12
- дата обновления страницы
Пособие судоводителю-любителю, справочник 1988 года
50. Рабочие циклы четырех и двухтактного двигателей
Работа бензинового двигателя (как и любого поршневого ДВС) слагается
из нескольких процессов: заполнения цилиндра горючей смесью, сжатия
смеси, воспламенения смеси, расширения образовавшихся от сгорания газов
и выпуска их из цилиндра. Совокупность этих процессов составляет рабочий
цикл двигателя. Во время работы двигателя циклы непрерывно повторяются.
Процессы, происходящие в цилиндре двигателя за один ход поршня,
называются тактом.
Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня (за
четыре такта), т. е. за два оборота коленчатого вала, называются
четырехтактными. На рис. 64 схематически показано лротекание рабочего
цикла четырехтактного двигателя.
Первый такт - всасывание (или впуск). При движении поршня вниз от в. м.
т. в цилиндре создается разрежение. Благодаря этому в него через
открытый впускной клапан засасывается горючая смесь, приготовленная в
карбюраторе.
Второй такт - сжатие. При движении от н. м. т. вверх поршень сжимает
поступившую в цилиндр горючую смесь, и повышающиеся при сжатии
температура и давление подготавливают ее к воспламенению. При этом
впускной и выпускной клапаны закрыты.
Третий такт - рабочий ход (или расширение). В конце сжатия, когда
поршень подходит к в. м. т., горючая смесь воспламеняется от
электрической искры, возникающей между электродами запальной свечи, и
быстро сгорает.. Образующиеся при этом газы, расширяясь, с большой силой
давят на поршень вниз, его движение с помощью шатуна передается
коленчатому валу. При этом движении поршня совершается полезная работа
(рабочий ход). Заканчивается рабочий ход в момент открытия выпускного
клапана при подходе поршня к н. м. т.
Рис. 64. Схема действия четырехтактного
карбюраторного двигателя
Четвертый такт - выпуск. При этом такте поршень, двигаясь от н. м.
т., вытесняет отработавшие газы через открытый выпускной клапан и тем
самым подготавливает цилиндр для последующего наполнения свежей горючей
смесью.
Тактом выпуска заканчивается рабочий цикл четырехтактного двигателя. Со
следующего хода поршня весь процесс снова повторяется в той же самой
последовательности.
Из четырех тактов, за которые совершается рабочий цикл двигателя, лишь
один такт расширения является рабочим, при этом коленчатый вал
поворачивается только на пол-оборота. Для того чтобы совершились
остальные три хода, коленчатый вал должен продолжать вращаться и сделать
еще полтора оборота. Достигается это за счет маховика, который, накопив
энергию за рабочий ход, продолжает поворачивать коленчатый вал для
совершения вспомогательных ходов поршня. Маховик обеспечивает также
более спокойную работу двигателя.
Однако для обеспечения равномерности работы мощного одноцилиндрового
двигателя потребовался бы маховик очень больших размеров, что привело бы
не только к увеличению массы и размеров двигателя, но и значительно
повлияло бы на его приемистость, т. е. способность быстро увеличивать и
понижать частоту вращения коленчатого вала.
Поэтому двигатели обычно изготовляют многоцилиндровыми: двух-, четырех-,
шестицилиндровыми и т. д. Вспомогательные ходы у многоцилиндровых
двигателей совершаются за счет рабочего хода в одном из цилиндров,
совпадающего с вспомогательными ходами в других цилиндрах. При этом
чередование рабочих ходов в цилиндрах совершается в строго определенной
последовательности, которая называется порядком работы цилиндров
двигателя. Для шестицилиндровых двигателей, например, наиболее часто
применяется порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4. Это достигается
расположением под определенным углом кривошипов коленчатого вала.
Двигатели подвесных лодочных моторов работают, как правило,, по
двухтактному циклу, при котором процессы всасывания, сжатия, рабочего
хода и выпуска совершаются не за четыре, как в четырехтактном двигателе,
а за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. На рис. 65
показана схема рабочего цикла двухтактного бензинового двигателя с так
называемой дефлекторной продувкой.
Вместо выпускного и впускного клапанов в рассматриваемом двигателе
имеются выпускные и продувочные окна, расположенные в стенках цилиндра.
Продувочные окна сообщаются с картером двигателя, а выпускные - с
атмосферой.
В таких двигателях применяется понятие полезного объема, который
определяется объемом между положением поршня в в. м. т. и нижним
положением, когда поршень краем своего донышка открывает выпускные окна.
Полезный объем цилиндра в этом случае будет меньше рабочего объема.
Действительная степень сжатия у двухтактных двигателей определяется как
отношение полезного объема к объему камеры сгорания.
Поршень у двухтактных двигателей выполняет три функции: служит рабочим
поршнем двигателя, поршнем продувочного насоса и золотником
газораспределения, управляющим открытием и закрытием окон.
Горючая смесь из карбюратора поступает сначала в картер, где она при
ходе поршня к н. м. т. поджимается, и в момент, когда верхняя кромка
поршня откроет продувочный канал, заполняет рабочее пространство
цилиндра двигателя.
Первый такт - рабочий ход (расширение). В камере сгорания происходит
воспламенение горючей смеси от электрической искры (рис. 65, а). Под
действием расширения образовавшихся газов поршень движется вниз и
открывает окно выпускного канала 10 (рис. 65, б). Этим заканчивается
собственно рабочий ход поршня, так как газы выходят из цилиндра в
атмосферу. При дальнейшем движении поршня вниз открывается окно
продувочного канала 4 (см. рис. 65, б) и в цилиндр входит свежая горючая
смесь, предварительно сжатая в картере поршнем при его движении вниз.
Свежая горючая смесь, направляясь дефлектором, вытесняет отработавшие
газы, и таким образом происходит продувка цилиндра и заряд его новой
порцией горючей смеси.
Второй такт - сжатие. Как только поршень при движении вверх от н. м. т.
закроет окна продувочного и выпускного каналов, начнется процесс сжатия
горючей смеси (рис. 65, в). Во время этого же хода в результате
разрежения, создаваемого нижней частью поршня, в картер засасывается из
карбюратора новая порция горючей смеси.
При подходе поршня к в. м. т. горючая смесь над поршнем воспламеняется
от электрической искры, поршень идет вниз, и цикл повторяется.
Показанная на рис. 65 дефлекторная продувка двигателя является
разновидностью так называемой кривошипно-камерной продувки, которая
часто применяется на двигателях подвесных лодочных моторов. Прилив на
донышке поршня - дефлектор - направляет поток свежей рабочей смеси, что
способствует несколько лучшей очистке цилиндра от отработавших газов.
Вместе с тем его перегревание, особенно при отложении нагара, может
привести к преждевременным вспышкам.
