На тракторах обычно устанавливают четырехтактные двигатели.

Двигатели внутреннего сгорания еще классифицируют по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси, числу цилиндров и т. д.

Процессы рабочего цикла четырехтактных дизеля и карбюраторного двигателя. Впуск. При открытом впускном клапане поршень движется от ВМТ к НМТ. Над поршнем создается разрежение, благодаря которому в цилиндр поступает воздух (в дизелях) или горючая смесь (в карбюраторных двигателях).

На индикаторных диаграммах процесс впуска показан линиями 0—1.

Рис. 6. Рабочий цикл четырехтактного двигателя:
а — впуск воздуха или горючей смеси; б — сжатие воздуха или рабочей смеси, впрыск топлива или подача электрической искры и горение; в —рабочий ход — расширение; г —выпуск отработавших газов) и индикаторные диаграммы (д — дизеля; е — карбюраторного двигателя); 0-начало впуска и конец выпуска: 1 — конец впуска и начало сжатия; 2 — начало горения; 3—конец сжатия; 4 — начало рабочего хода; 4 — конец горения; 5 — начало выпуска; 6 конец рабочего хода.

Сжатие происходит при закрытых впускном и выпускном клапанах. Поршень, двигаясь от НМТ к ВМТ, сжимает воздух или рабочую смесь. В результате сжатия в цилиндре повышаются давление и температура, величина которых зависит в основном от степени сжатия.

В конце сжатия у дизелей в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется. У карбюраторных двигателей рабочую смесь воспламеняют электрической искрой.

Подача топлива у дизеля (или образование искры у карбюраторного двигателя) в цилиндр и начало горения рабочей смеси отмечены на индикаторных диаграммах точкой, а процесс сжатия — линией 1—3.

Для воспламенения рабочей смеси в цилиндре дизеля необходимо, чтобы температура в нем была выше температуры самовоспламенения топлива. Температура в конце такта сжатия достигает 6004-700 °С, а давление 35 кгс/см2.

С увеличением степени сжатия повышаются мощность и экономичность двигателя, так как при высокой степени сжатия рабочая смесь сгорает в малом объеме камеры сгорания и, следовательно, повышается рабочее давление газов в цилиндре.

Однако у карбюраторных двигателей степень сжатия чрезмерно увеличивать нельзя, поскольку может возникнуть взрывное горение рабочей смеси—детонация (скорость горения 2000Н-3000 м/сек против 20-Г-30 м/сек). Это вызывает резкое повышение давления газов в цилиндре и нагрузок на детали двигателя.

Рабочий ход, или расширение. Под давлением газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ и через поршнещой палец и шатун приводит во вращение коленчатый вал. Впускной и выпускной клапаны закрыты.

Процесс расширения на индикаторных диаграммах показан линиями 4—6.

Как видно из диаграмм, течения процессов горения смеси (участок 2—3—4—4’) четырехтактного дизеля и четырехтактного карбюраторного двигателя несколько отличаются. У дизеля часть смеси сгорает на участке 2—3. Смесь продолжает гореть, когда поршень находится в ВМТ (уч. лок 3—4) и в начале рабочего хода (участок 4—4’), где давление газов поддерживается почти постоянным.

Выпуск происходит при открытом выпускном клапане. Поршень, двигаясь от НМТ, вытесняет из цилиндра отработавшие газы. Процесс выпуска протекает в дизелях так же, как в карбюраторных двигателях, но происходит при несколько меньшей температуре отработавших газов.

Весь цикл закончился за 4 хода поршня — 4 такта.

Полезная работа, совершаемая за цикл, показана на диаграмме в виде заштрихованной площади, заключенной между линиями сжатия, горения, расширения и части Линии выпуска.

Вследствие большей степени сжатия у дизелей выше максимальное давление и значительнее степень расширения газов. Поэтому у них лучше используется теплота и расход топлива в среднем на 30% ниже, чем у карбюраторных двигателей. Дизели позволяют использовать более тяжелые топлива, чем карбюраторные двигатели.

Горение рабочей смеси в дизелях сопровождается большим давлением, чем в карбюраторных двигателях. Поэтому детали дизеля испытывают большие нагрузки и их приходится делать массивнее. В результате чего дизель, развивающий ту же мощность, что и карбюраторный двигатель, сравнительно тяжелее.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя. 1-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ.

Рис. 1. Схема устройства и рабочий цикл одноцилиндрового двухтактного карбюраторного двигателя:
а — первый такт; б и в — второй такт; 1 — картер; 2 — кривошипный (коленчатый) вал; 3 — кривошипная камера; 4 — цилиндр; 5 — окно продувочного канала; 6 — поршень; 7 — камера сгорания; 8 — свеча зажигания; 9 — выпускное окно; 10 — впускное окно; 11 — карбюратор; 12 — шатун.

2-й такт. Под действием газов поршень пермещается от ВМТ к НМТ и через шатун поворачивает коленчатый вал, производя механическую работу.

При дальнейшем опускании поршня сначала открывается выпускное окно и отработавшие газы, обладающие давлением 2Н-3 кгс/см2 (0,2-f-0,3 Мн/м2), выходят наружу, затем открывается окно продувочного канала, через который из кривошипной камеры в цилиндр поступает очередная порция горючей смеси. Она выталкивает из цилиндра оставшиеся отработавшие газы — продувает и заполняет цилиндр.

Таким образом, при движении поршня вверх в цилиндре сжимается рабочая смесь, а в кривошипную камеру всасывается горючая смесь. При движении поршня вниз в цилиндре происходит рабочий ход, выпуск отработавших газов, в кривошипной камере — сжатие горючей смеси, а затем выпуск ее на продувку и заполнение цилиндра.

Так работают пусковые двухтактные двигатели типа ПД-10М.

—

Назначение процесса расширения состоит в том, чтобы преобразовать выделившуюся при сгорании топлива теплоту в механическую работу.

Процесс расширения протекает при догорании топлива, сопровождается утечкой газов через неплотности между цилиндром и поршнем и отводом теплоты в охлаждающую среду, поэтому он характеризуется политропным изменением параметров газа.

Выпуск

У автотракторных двигателей для наиболее полной очистки цилиндров от отработавших газов (продуктов сгорания) выпускной клапан открывается за 40—70° до прихода поршня в н.м.т. и закрывается на 10—25° позже того, как поршень минует в. м. т.

При опережении открытия выпускного клапана к моменту прихода поршня в н.м.т. значительная часть отработавших газов под действием собственного избыточного давления выходит из цилиндра с большой скоростью. Это уменьшает работу на выталкивание газов из цилиндра при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.

Запаздывание закрытия выпускного клапана дает возможность использовать для лучшей очистки цилиндра инерцию отработавших газов, имеющих большую скорость.

Чём меньше коэффициент у, тем больше наполнение цилиндра и, значит, выше Мощность двигателя.

У двухтактных двигателей коэффициент у всегда больше, чем у четырехтактных. Это объясняется несовершенством продувки и весьма ограниченным временем, отводимым на процесс выпуска у двухтактных двигателей.