И. М. Кошелев

Принцип работы четырехтактного двигателя

       Несмотря на некоторые конструктивные различия принцип работы всех четырехтактных карбюраторных двигателей одинаков. Схема четырехтактного двигателя представлена на рис. 1. Рассмотрим работу двигателя и введем основные технические понятия.

       Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью кривошипно-шатунного механизма. Цилиндр, поршень и головка цилиндра образуют замкнутый объем, в котором протекают рабочие процессы двигателя. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск смеси и выпуск отработавших газов в зависимости от положения поршня. Наиболее удаленное положение поршня от оси коленчатого вала называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а минимальное удаление поршня от оси коленчатого вала - нижней мертвой точкой (НМТ).

       Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня. Объем, освобождаемый поршнем при движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра и является одной из важных характеристик двигателя. Сумма рабочих объемов цилиндров называется рабочим объемом двигателя. Полость, ограниченная головкой цилиндра, цилиндром и поршнем при положении поршня в ВМТ называется камерой сгорания, а объем полости - объемом камеры сгорания. Объем, ограниченный головкой цилиндра, цилиндром и поршнем при положении поршня в НМТ, называется полным объемом цилиндра. Полный объем равняется сумме объема камеры сгорания и рабочего объема. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия.

Рис. 1. Схема устройства четырехтактного двигателя: 1 - головка цилиндра; 2 - цилиндр; 3 - поршень; 4 - шатун; 5 - коленчатый вал; 6 - картер

       Совокупность процессов, происходящих в цилиндре двигателя, называется рабочим циклом. Часть рабочего цикла, происходящая за один ход поршня, называется тактом.

       В четырехтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за четыре такта или за два оборота коленчатого вала. Принцип работы четырехтактного двигателя следующий (рис. 2).

       При вращении коленчатого вала поршень совершает возвратно-поступательное движение. При движении поршня вниз (рис. 2а) в цилиндре создается разрежение, впускной клапан при этом открывается, а выпускной остается закрытым. Под действием разрежения в цилиндр поступает рабочая смесь. Осуществляется такт впуска. В НМТ впускной клапан закрывается, а поршень начинает двигаться в ВМТ, сжимая смесь (рис. 26). Происходит такт сжатия. Вблизи ВМТ горючая смесь воспламеняется, в результате чего давление газов повышается; под действием газов поршень движется вниз, совершая полезную работу (рис. 2в), этот такт называется рабочим ходом. Когда поршень достигнет НМТ, открывается выпускной клапан, после чего поршень движется вверх, вытесняя из цилиндра продукты сгорания (рис. 2г). Этот последний такт, выпуск, заканчивает рабочий цикл четырехтактного двигателя. Далее все процессы повторяются.

       Надо заметить, что в реальных двигателях моменты открытия и закрытия клапанов не соответствуют рассмотренным выше. Клапаны открываются несколько ранее, а закрываются несколько позднее соответствующих мертвых точек. При этом за счет использования инерции газового потока улучшается наполнение цилиндров, осуществляется продувка камеры сгорания. Моменты открытия и закрытия клапанов для разных моделей двигателей различны, зависят от многих факторов и уточняются опытным путем.

Рис. 2. Схема работы четырехтактного двигателя: а - впуск; б - сжатие; в - рабочий ход; г - выпуск

Принцип работы четырехтактного двигателя