Впуск. При такте впуска поршень перемещается от в. м. т. до н. м. т., и через открытый впускной клапан в цилиндр из впускного трубопровода поступает чистый воздух. В этом заключается основное отличие дизеля от карбюраторного двигателя, где при такте впуска в цилиндр поступает горючая смесь. Ввиду того что впускная система дизеля значительно проще, чем у карбюраторного двигателя, и оказывает меньшее сопротивление проходу воздуха, давление в цилиндре в конце впуска равно 0,85—0,95 кГ/см2, т. е. цилиндр заполняется лучше. Температура заряда в конце впуска равна 60-70° С.

Сжатие. Во время такта сжатия (рис. 1, б) поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т. при закрытых клапанах и производит сжатие поступившего в цилиндр воздуха.

В дизелях применяется значительно более высокая степень сжатия, чем в карбюраторном и газовом двигателях, достигающая 16—17, так как при сжатии чистого воздуха нет опасности возникновения детонационного сгорания смеси. В конце такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 30—35 кГ/сма, а температура воздуха повышается до 600—700 °С.

Рабочий ход. Перед рабочим ходом (рис. 1, в) в конце такта сжатия в цилиндр через форсунку при помощи топливного насоса под большим давлением впрыскивается тяжелое жидкое топливо в мелкораспыленном состоянии. Частицы топлива, соприкасаясь с воздухом, имеющим высокую температуру, быстро сгорают; при этом выделяется большое количество тепла, в результате чего температура в цилиндре повышается до 1800—2000 °С, а давление — до 50—60 кГ/см. Под действием давления газов поршень перемещается к н. м. т., и происходит рабочий ход. Оба клапана при этом закрыты. При рабочем ходе газы, образовавшиеся вследствие сгорания топлива, расширяются и давление их к концу рабочего хода падает до 3—4 кГ/см2, а температура снижается до 800—600 °С.

Выпуск. При такте выпуска (рис. 1, г) поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т. и через открытый выпускной клапан выталкивает отработавшие газы, очищая цилиндр. Давление в цилиндре к концу выпуска падает до 1,05—1,15 кГ/см2, а температура — до 200—300 °С.

При дальнейшем вращении коленчатого вала все перечисленные такты повторяются в такой же последовательности.

Большие значения степени сжатия в дизелях обеспечивают высокую экономичность работы этих двигателей. Предельное значение степени сжатия в дизелях ограничивается величиной возрастающих потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме, прочностью деталей и условиями пуска двигателя. По четырехтактному циклу работают дизели ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238.

—

Вариант 2

Рабочий цикл четырехтактного дизеля, как и рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя, состоит из четырех повторяющихся тактов: впуска, сжатия, расширения, или рабочего хода, и выпуска. Однако рабочий цикл дизеля существенно отличается от рабочего цикла карбюраторного двигателя. В цилиндр дизеля поступает чистый воздух, а не горючая смесь. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия, вследствие чего значительно повышается его давление и температура. В конце сжатия в раскаленный воздух из форсунки впрыскивается мелкораспылеиное топливо, воспламеняющееся не от электрической искры, а от соприкосновения с горячим воздухом. Поэтому дизель иногда называют двигателем с воспламенением от сжатия.

Первый такт — наполнение цилиндра воздухом. При движении поршня (рис. 2, а) от в. м. т. до н. м. т. в цилиндре создается разрежение. Впускной клапан открывается, и цилиндр наполняется воздухом, который предварительно проходит через воздухоочиститель. Давление воздуха в цилиндре (у прогретого двигателя) при такте впуска составляет 80—90 кН/м2 (0,8 — 0,9 кгс/см?), а температура до 50—80 °С.

Второй такт — сжатие воздуха. Поршень (рис. 2, б) движется от н. м. т. до в. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем воздуха уменьшается, а его давление и температура увеличиваются. Дизели работают с высокими степенями сжатия — от 13 до 22. В конце сжатия давление воздуха внутри цилиндра повышается до 4000—5000 кН/м2 (40—50 кгс/см2), а температура до 600—700 °С. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре дизеля должна быть значительно выше температуры самовоспламенения топлива.

Третий такт — рабочий ход. Оба клапана (рис. 2, в) закрыты. При положении поршня около в. м. т. в сильно нагретый и сжатый воздух из форсунки 4 впрыскивается мелкораспыленное топливо под большим давлением 13 000—18 500 кН/м2 (130—185 кгс/см2), создаваемым топливным насосом. Топливо перемешивается с воздухом, нагревается и воспламеняется. Часть топлива сгорает при движении поршня к в. м. т., т. е. в конце такта сжатия, а другая часть при движении поршня вниз в начале такта расширения. Образующиеся при сгорании топлива газы увеличивают внутри цилиндра двигателя давление до 6000—8000 кН/м2 (60—80 кгс/см2) и температуру до 1800 — 2000 °С. Горячие газы расширяются и давят на поршень, который перемещается от в. м. т. до н. м. т., совершая рабочий ход.

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т. (рис. 2, г) и через открытый клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Давление и температура в конце выпуска соответственно равны 110—120 кН/м2 (1,1—1,2 кгс/см2) и 600—700 °С. После такта выпуска рабочий цикл дизеля повторяется в рассмотренной последовательности.

—

Вариант 3

В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно. Сначала цилиндр дизеля заполняется воздухом. Затем воздух подвергается сжатию, в результате чего его температура и давление значительно повышаются. В конце такта сжатия в цилиндр вводится мелко распыленное жидкое топливо, которое самовоспламеняется от соприкосновения с горячим воздухом.

Рабочий цикл бескомпрессорного четырехтактного дизеля протекает следующим образом.

1. Такт впуска. Поршень движется от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан открыт, и в цилиндр поступает воздух. Изменение объема и соответствующего ему давления характеризуется кривой впуска га на индикаторной диаграмме.
2. Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 15—20) давление и температура воздуха в конце такта сжатия сильно возрастают. Температура сжатого воздуха становится выше температуры воспламенения топлива. Изменение давления в такте сжатия характеризуется кривой ас на диаграмме.

Рис. 3. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: — такт впуска; б — такт сжатия: в — такт расширения; г — такт выпуска.

Рис. 4. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля.

В конце такта сжатия (при положении поршня, близком к в.м.т.) в цилиндр через форсунку впрыскивается тонко распыленное жидкое топливо.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и остаточными газами, образуя рабочую смесь, которая воспламеняется. Часть топлива быстро сгорает при постоянном объеме. Изменение давления при этом иллюстрируется кривой cz’ на индикаторной диаграмме.

3. Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т. В начале движения поршня сгорает остальная часть топлива, поэтому в цилиндре в течение небольшого отрезка времени поддерживается почти постоянное давление. Кривая z’z на индикаторной диаграмме отображает процесс предварительного расширения газов. Далее при движении поршня к н.м.т. в связи с увеличением объема уменьшается давление газов в цилиндре. Кривая zb на индикаторной.

Рис. 5. Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя:
1 — канал, идущий из кривошипной камеры; 2 — продувочное окно; 3 — поршень; 4 — цилиндр; 5 —свеча; 6 — выпускное окно; 7 — впускное окно; 8 — карбюратор; 9 — кривошипная камера.

4. Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу. Такт выпуска на индикаторной диаграмме показан в виде кривой.