Рабочие циклы ДВС

Рабочие циклы ДВС

Рабочий цикл — последовательность процессов, периодически повто­ряющихся в двигателе. Цикл может быть осуществлен либо за два (двух­тактный), либо за четыре (четырехтактный) такта.

Рабочий цикл двигателя включает в себя:

впуск — заполнение цилиндра свежим зарядом;

сжатие интенсифицирует процесс сгорания, а также пред­определяет более глубокое последующее и возможную полноту ис­пользования теплоты, выделяющейся при сжигании топлива в ци­линдре;

расширение — рабочая смесь сгорает, газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от ВМТ к НМТ;

выпуск — очистка цилиндра от отработавших газов.

Карбюраторный четырехтактный двигатель

Первый такт — впуск. Поршень перемещается с ВМТ в НМТ, освобо­ждающаяся надпоршневая полость цилиндра заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан из-за возникающего разрежения. Горю­чая смесь, поступая в цилиндр, смешивается с остатками отработавших га­зов от предыдущего цикла, образует рабочую смесь. В конце такта давле­ние в цилиндре составляет 0,07—0,95 МПа, температура — 350—390 К, ко­эффициент наполнения цилиндра — 0,6—0,7.

Карбюраторный четырехтактный двигатель

Второй такт — сжатие . Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем надпоршневой полости уменьшает­ся. Рабочая смесь сжимается. Сжатие сопровождается повышением давле­ния и температуры. Степень сжатия регламентируется детонационной стойкостью топлива. В конце такта давление составляет 1,2—1,7 МПа, а температура — 600—700 К.

Карбюраторный четырехтактный двигатель

Третий такт — расширение . В начале такта при сгорании рабочей сме­си, которая воспламеняется от искрового разряда свечи зажигания, выде­ляется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура и давление. Вследствие давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Газы расширяются и совершают полезную работу. В начале расши­рения давление газов составляет 4—6 МПа, температура — 2500—2800 К. В конце расширения давление в цилиндре составляет 0,3—0,5 МПа, темпе­ратура - 1100—1800 К.

Карбюраторный четырехтактный двигатель

Четвертый такт — выпуск . Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод и в окружающую среду. В конце вы­пуска давление в цилиндре составляет 0,105—0,12 МПа, а температура — 850-1200 К.

Рабочий цикл двигателя заканчивается четвертым тактом. При даль­нейшем движении поршня цикл повторяется в той же последовательности. Коленчатый вал в течение четырех тактов поворачивается на 720°, т. е. со­вершает два оборота.

Четырехтактный дизель

Первый такт — впуск . Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, тем­пература повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление 0,08—0,09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Четырехтактный дизель

Второй такт — сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличивают­ся и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Сте­пень сжатия регламентируется прочностью деталей КШМ и равна 17—21

Четырехтактный дизель

• Третий такт — расширение (рабочий ход). В конце такта сжатия (20—30° угла поворота коленчатого вала до прихода поршня в ВМТ) с по­мощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличи­ваются давление и температура образовавшихся газов. В начале такта рас­ширения давление газов составляет 7—8 МПа, а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемещается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давле­ние и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ состав­ляют 0,2—0,4 МПа и 800—1200 К соответственно.

Четырехтактный дизель

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются че­рез выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11—0,12 МПа, температура 850—1200 К. После это­го рабочий цикл дизеля повторяется.