Подавляющее большинство современных моделей транспортных средств оборудованы ДВС (двигателями внутреннего сгорания). Их существует несколько разновидностей – бензиновые, дизельные и газовые, в зависимости от которых и определяется их рабочий цикл.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Под определением рабочий цикл, понимают последовательность процессов, за счет которых выполняется конвертация тепловой энергии в механическую работу агрегата. Они являются цикличными и происходят в каждом из цилиндров.
Наиболее распространенными ДВС в автомобиле являются 4-тактные модели. Их рабочий процесс состоит из четырех ходов, а именно:
- Впуск.
- Сжатие.
- Расширение.
- Выпуска.
На первом этапе происходит впрыскивание в двигатель горючего, а также осуществляется подводка заранее приготовленного воздуха. Подобное смешение называют топливно-воздушным. Поршень начинает двигаться, за счет чего последнее попадает внутрь цилиндра.
Второй шаг предусматривает нагрев смеси под определенным давлением, благодаря чему она становится готова к воспламенению. В устройствах, работающих на бензиновом топливе, возгорание происходит от электрического разряда, а в дизельных – на самопроизвольной основе.
Третий цикл также называют «рабочим ходом». Он подразумевает расширение воздействующей на поршень смеси после ее воспламенения. В свою очередь, последний передвигается между двумя так называемыми мертвыми точками – нижней и верхней (сокращенно «НМТ» и «ВМТ»).
По возвращению в исходное положение после предыдущего хода, начинается открытие специализированной заслонки (клапана) с целью вывода отработанной рабочей смеси, для чего задействуются дополнительные механизмы.
Стоит отметить, что схема работы может слегка отличаться в зависимости от типа топлива, используемого двигателем.
Рабочие циклы бензинового двигателя
Наименование циклов работы бензиновых ДВС и их количество идентично вышеописанным. При впуске поршневая деталь начинает передвигаться по цилиндру, тем самым закрывая клапаны, которые несут ответственность за выход газов.
В то же время открываются впускные клапаны, после чего топливной аппаратурой осуществляется подача горючего и воздуха, который нагнетается за счет движения поршня от ВМТ к НМТ.
Температура воздуха на данном этапе колеблется в диапазонах от 40 до 60 градусов по Цельсию, а давление составляет от 0.08 до 0.095 мегапаскаль.
Прочитай: Достоинства и недостатки автомобилей с бензиновым двигателем
Второй ход предусматривает вращения поршня коленчатым валом при все еще закрытых клапанах. Топливно-воздушная смесь начинает сжиматься, а ее температура возрастать в соответствии с уровнем сжатия.
Далее происходит воспламенение смеси посредством электроразряда, благодаря чему начинается горение топлива с сопутствующим выделением обильного количества тепла.
Давление смеси на поршень стремительно возрастает, воздействуя также на кривошипно-шатунный механизм. На заключительном шаге газы покидают цилиндр, благодаря все тому же перемещению поршневой детали от верхней мертвой точки к нижней.
Работа дизельного ДВС
Принципиальная разница в функционировании дизельного и бензинового двигателей заключается в методе образования рабочей смеси.
В ДВС первого типа на впуске в камеру поступает исключительно предварительно заготовленный воздух под высоким давлением, что начинает нагреваться за счет его сжатия.
После происходит подача дизеля, и смесь возгорается без внешних воздействий. Ее горение проходит цилиндре, что существенно повышает степень камерного давления. На рабочем ходу поршень начинает традиционное перемещение между точками.
Читайте также: Преимущества и недостатки автомобилей с дизельным двигателем
Этот процесс сопровождается задействованием кривошипно-шатунного механизма, за счет которого выполняется вращение шатуна.
Когда интенсивность горения падает, то отработанные газы выходят из цилиндра сквозь выпускную камеру, а после цикл повторяется вновь.
Рабочие циклы двухтактного мотора
Если же цикл осуществляется за два поршневых хода, то есть за один оборот коленвала на 360 градусов, то подобный мотор называют 2-тактным.
Происходящие в камере сгорания процессы в подобных моделях ДВС ничем не отличаются от вышеописанных, однако подача смеси и выход отработанных газов происходят на одновременной основе.
В них всего два хода:
Впуск и Сжатие. Первоначально поршень находится в нижней мертвой точке и начинает поступательное движение к верхней. Во время этого происходит закрытие окна продувки и выпускного канала.
После выполняется сжатие горючего и воздуха, а в пространстве, что располагается под поршнем, начинается разрежение, за счет которого топливо нагнетается в соответствующую камеру сквозь слегка открытый впускной клапан.
Воспламенение и Выпуск. При приближении поршня к ВМТ срабатывают свечи зажигания, которые запускают возгорание смеси, способствуя возникновения высоких температур и давления.
При возрастании последнего впускной клапан закрывается, а при его последующем снижении – открывается выпускной, вытесняя газы.
