Все операции происходят при движении поршня между двумя крайними положениями: верхней и нижней мертвыми точками (в. м. т. и н. м. т.).

Рис. 94. Схема работы четырехтактного дизеля

Рабочий цикл четырехтактного дизеля протекает следующим образом. При движении поршня вниз (рис. 94, а) — такт впуска-воздух засасывается через впускной клапан, открывающийся несколько раньше, чем поршень достигает в. м. т.

Объясняется это тем, что при больших числах оборотов двигателей клапаны могут быть открыты лишь в течение сотых долей секунды, в результате чего затрудняется наполнение цилиндров воздухом (или горючей смесью),, а также их очистка от отработавших газов. Чтобы улучшить работу двигателя, моменты открытия и закрытия клапанов (фазы распределения несколько сдвинуты по отношению к положению поршня в в. м. т. или в н. м. т. (рис. 95). Опережение открытия впускного клапана составляет в среднем 5-20° угла поворота коленчатого вала.

Впускной клапан закрывается после прохождения поршнем н. м. т. Несмотря на начавшийся подъем поршня, через впускное отверстие в цилиндр по инерции продолжает поступать воздух.

Величина запаздывания закрытия впускного клапана составляет у различных двигателей от 20 до 75°. При дальнейшем подъеме поршня вверх, когда закрыты оба клапана, воздух в цилиндре сжимается (рис. 94, б). В конце такта сжатия давление воздуха повышается до SO—40 кГ/см2, а температура его достигает 600—700°.

После того как поршень займет соответствующее положение (не доходя до в. м. т. 15° по углу поворота коленчатого вала), топливный насос начинает впрыскивать через форсунку в цилиндр метко распыленное топливо (рис. 94, в), которое, попадая в среду сильно нагретого воздуха, воспламеняется и сгорает. Образовавшиеся газы, давление которых поднимается до 50—80 кг/смстремятся расшириться и давят на днище поршня, заставляя его опускаться и через шатун приводить во вращение коленчатый вал. Ход поршня вниз под давлением газов называется рабочим ходом.

Рис. 95. Диаграмма газораспределения двигателя Д-108

В конце рабочего хода давление газов в цилиндре падает, температура понижается и газы выполняют лишь незначительную полезную работу. Выпускной клапан открывается с опережением по отношению к н. м. т. в 30—70°.

Благодаря этому выпуск отработавших газов в атмосферу начинается в тот момент, когда они еще находятся под давлением в 3—4 кГ/см2. При движении поршня вверх — такт выпуска — газы продолжают выталкиваться из цилиндра (рис. 94, г).

Выпускной клапан у многих двигателей закрывается с некоторым запаздыванием (до 26°), то есть после того как поршень несколько пройдет в. м. т. После такта выпуска снова начинается такт впуска и весь рабочий цикл дизеля повторяется.

Во время сжатия и рабочего хода оба клапана закрыты. Они открываются и закрываются принудительно с помощью механизма газораспределения.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель работает неравномерно, с большой вибрацией, так как из четырех тактов только один является рабочим, а остальные — подготовительными. Для Уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала в этом слУчае приходится применять тяжелый маховик. Многоцилиндро-йьщ двигатель работает значительно равномернее, потому что рабочие ходы у него происходят чаще. Все размеры маховика при этом намного уменьшаются.

В каждом многодилиндровом двигателе цилиндры работают в определенном порядке, который указывается в его характеристике.

Так, например, порядок работы цилиндров дизеля Д-108 1—3-4—2, то есть если при первом полуобороте коленчатого вала рабочий ход происходит в первом цилиндре, то во время второго полуоборота он произойдет в третьем цилиндре, и т. д. В таком же порядке чередуются и все остальные такты.

Следует отметить, что у дизелей Д-48 в отличие от дизеля У2Д6 топливо впрыскивается не непосредственно в цилиндр, а во вспомогательную камеру, называемую предкамерой, или вихревой камерой.

Рис. 96. Схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя:
а — впуск горючей смеси, б — сжатие и зажигание горючей смеси, в — рабочий ход, г — удаление отработавших газов; 1 — цилиндр, 2 — выпускная труба, 1 — выпускной клапан, 4 — поршень, 5 — свеча, 6 — впускной клапан, 7 — впускная труба, 8—карбюратор, 9 — шатун, 10 — коленчатый вал

Во вспомогательной камере топливо сгорает частично, давление при т0м сильно возрастает (до 55—57 кГ/см2) и вся остальная масса поступившего топлива и газов с большой скоростью через узкий соединительный канал поступает в основную камеру сгорания над поршнем.

Здесь, благодаря образовавшимся сильным вихрям, топливо хорошо перемешивается с воздухом и полностью сгорает. Предкамера, или вихревая камера, позволяет впрыскивать топливо в цилиндр под давлением 200 кГ/см2 (у дизеля Д-108) вместо 210 кГ/см2 (у дизеля У2Д6). Это увеличивает срок службы форсунки и топливного насоса, хотя и приводит к несколько большему расходу топлива.

На рис. 96 представлена схема работы четырехтактного карбюраторного двигателя. Смесь воздуха с парами и мельчайшими каплями топлива всасывается в цилиндр двигателя (рис. 96, а).

Во избежании самовоспламенения горючая смесь .при движении поршня вверх (рис. 96, 6) сжимается до давления не свыше 10 кГгсм2.

Смесь воспламеняется с помощью электрической искры (рис. 96,6), возникающей между электродами запальной свечи, установленной в головке цилиндра, с некоторым опережением, то есть до прихода поршня в в. м. т.

Под давлением газов, образовавшихся при сгорании топлива, поршень опускается вниз и через шатун вращает коленчатый вал (рис. 96, в). В конце рабочего хода открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят из цилиндра. Их полностью удаляют при подъеме поршня вверх (рис. 96, г).

Сопоставляя два описанных рабочих цикла различных двигателей внутреннего сгорания, следует отметить некоторые важные преимущества дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями. Использование в цилиндрах дизелей воздуха, а не горючей смеси дает возможность допускать более высокие степени сжатия, что повышает к. п. д. двигателя и снижает расход топлива.