Рабочий цикл ― строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся во всех цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Каждый такт происходит в течение одного хода поршня.
Двигатели внутреннего сгорания бывают 4-тактные и 2-тактные. В 4-тактном моторе один рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня, в 2-тактном — за два. В современных автомобилях используются 4-тактные двигатели. Что касается 2-тактных, то они, как правило, устанавливаются на мотоциклах, мопедах, моторных лодках и т. п.
Рабочий цикл 4-тактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты:
· впуск;
· сжатие;
· рабочий ход;
· выпуск.
Рабочие такты в формате *.gif имеется в разделе ''ссылки''
Название ссылки: “ Рабочие циклы ДВС ”
Рабочий цикл начинается с первого такта — впуска горючей смеси в цилиндр двигателя. Как уже было отмечено, в цилиндре сгорает не топливо в чистом виде, а топливно-воздушная смесь. Для ее подготовки предназначен специальный прибор —карбюратор (правда, в современных машинах карбюраторы не используются, так как всем заведует электроника).
ПРИМЕЧАНИЕ Для бензинового двигателя оптимальной является горючая смесь, состоящая из 1 части бензина и 15 частей воздуха (то есть 1:15).
Для попадания горючей смеси в цилиндр открывается впускной клапан (его толкает кулачок распределительного вала). В момент открытия клапана поршень, находящийся в верхней мертвой точке, начинает движение вниз по направлению к нижней мертвой точке. Пространство над ним увеличивается, поступает горючая смесь. Иначе говоря, перемещаясь вниз, поршень засасывает в цилиндр горючую смесь через открывшийся впускной клапан. Этот процесс продолжается, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. В этот момент впускной клапан закрывается.
При заполнении цилиндра горючая смесь соединяется с остатками находящихся там выхлопных газов. После этого она становится рабочей смесью.
В течение первого такта работы двигателя кривошип коленчатого вала проворачивается на пол-оборота.
Второй такт начинается после того, как поршень достиг нижней мертвой точки, впускной клапан закрылся, а цилиндр заполнился рабочей смесью. В течение второго такта поршень двигается вверх — от нижней мертвой точки к верхней, сжимая при этом рабочую смесь. Наверняка многие слышали термин «степень сжатия». Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси при достижении поршнем верхней мертвой точки. В карбюраторных двигателях он сокращается в 8–10 раз. Степень сжатия является одной из важных технических характеристик автомобиля и указывается в заводском руководстве пользователя.
В соответствии с законами физики температура рабочей смеси при сжатии существенно повышается. Когда поршень доходит к верхней мертвой точке, температура смеси достигает 300–400°°С. В это время давление внутри цилиндра составляет 9–10 кг/см2.
Второй такт работы двигателя внутреннего сгорания завершается в момент максимального сжатия рабочей смеси (то есть когда поршень достигает верхней мертвой точки). На протяжении второго такта кривошип коленчатого вала проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за два такта коленчатый вал делает один полный оборот.
Во время третьего такта (рабочего хода) тепловая энергия преобразуется в механическую. Когда поршень достигает верхней мертвой точки и рабочая смесь становится максимально сжатой, между электродами свечи зажигания проскакивает электрическая искра, от которой рабочая смесь в камере сгорания воспламеняется. После этого она активно расширяется (как мы отмечали, в камере сгорания происходит нечто вроде мини-взрыва) и оказывает сильное давление на поршень, находящийся в верхней мертвой точке. Поскольку оба клапана закрыты, выхода для рабочей смеси нет.
Под давлением поршень вынужден перемещаться вниз, передавая движение через шатун на коленчатый вал (конкретно — на свой кривошип), заставляя его вращаться. Это вращение и является движущей силой автомобиля.
ПРИМЕЧАНИЕ Давление на поршень во время третьего такта рабочего цикла двигателя достигает 40 кг/см2.
Температура в цилиндре двигателя во время третьего такта достигает 2000º°С. Что касается коленчатого вала, то во время рабочего хода он вновь проворачивается на пол-оборота.
Заключительным, четвертым тактом рабочего цикла является выпуск отработанных газов. Он происходит, когда после третьего такта поршень достигает нижней мертвой точки и вновь начинает движение вверх. Выпускной клапан открывается (на него давит соответствующий кулачок распределительного вала), и двигающийся вверх поршень выдавливает отработанные газы из цилиндра (которые вылетают с очень большой скоростью). Затем клапан закрывается, выхлопные газы поступают в глушитель и выводятся через выхлопную трубу в задней части автомобиля.
Четвертый такт заканчивается, когда поршень достигает верхней мертвой точки и выпускной клапан закрывается. Коленчатый вал проворачивается еще на пол-оборота. За четыре такта работы двигателя внутреннего сгорания (то есть за один рабочий цикл) коленчатый вал делает два полных оборота. После этого снова начинается первый такт (открывается впускной клапан, поршень из верхней мертвой точки начинает движение вниз и т. д.).