Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Рассмотрим, что происходит в одном из цилиндров работающего дизеля.

Впуск — первый такт (рис. 7, а). Поршень перемещается вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом под влиянием разности давлений. Выпускной клапан закрыт. В конце такта закрывается и впускной клапан.

В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08… 0,09 МПа, температура — 30…50°С.

Схема работы четырехтактного одноцилиндрового дизеля

Рис. 7. Схема работы четырехтактного одноцилиндрового дизеля:
а — впуск; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск

Сжатие — второй такт (рис. 7, б). Поршень, продолжая движение, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух, температура которого растет. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, воздух нагревается до температуры 600 °С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в мелкораспыленном состоянии. Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретыми сжатым воздухом и стенками цилиндра, самовоспламеняются, и большая их часть сгорает.

Расширение, или рабочий ход, — третий такт (рис. 7, в). Поршень идет вниз. Во время этого такта топливо полностью сгорает. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000°С, давление повышается до 8 МПа и более. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Около н.м.т. давление снижается до 0,4 МПа, температура — до 700°С.

Выпуск — четвертый такт (рис. 7, г). Поршень перемещается вверх, выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршня удаляются из цилиндра. Когда поршень находится около в.м.т., выпускной клапан закрывается, а впускной открывается. Рабочий цикл повторяется.

Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями более экономичны, и вследствие высокой степени сжатия в них расходуется на 25% меньше топлива (на единицу работы). Они работают на топливе, которое менее опасно в пожарном отношении.

Рабочий цикл четырехтактных двигателей совершается за два оборота коленчатого вала. За это время он получает усилие от поршня только при одном полуобороте, соответствующем рабочему ходу поршня. Затем коленчатый вал с помощью маховика перемещает поршень при всех вспомогательных тактах (выпуске, впуске и сжатии). Вследствие этого коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: при рабочем ходе – ускоренно, а при вспомогательных тактах — замедленно. Кроме того, у одноцилиндрового двигателя обычно небольшая мощность и повышенная вибрация. Вот почему на современных тракторах устанавливают многоцилиндровые двигатели.

Чтобы такой двигатель работал равномерно, такты расширения (рабочий ход) должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т.е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1—3—4—2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рис. 8). Определенная последовательность соблюдается и в других мно- гоцилиндровых двигателях, например в шестицилиндровом V-образном дизеле: 1—4—2—5 —3—6.

Схема и порядок работы четырехцилиндрового дизеля

Рис. 8. Схема (а) и порядок работы четырехцилиндрового дизеля (б)

При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся равномерно распределить нагрузку на коленчатый вал.

Многоцилиндровые тракторные двигатели бывают рядными и V-образ- ными. В рядных двигателях (рис. 9, а) цилиндры расположены вертикально, а в V-образных (рис. 9,б) — под углом. Последние характеризуются меньшими габаритами и массой, чем первые.

Многоцилиндровые двигатели

Рис. 9. Многоцилиндровые двигатели: рядное (а) и V-образное (б) расположение цилиндров; в — схема кривошипно-шатунного механизма шестицилиндрового V-образ- ного двигателя; 1…6- номера цилиндров

Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны.