Тактность роботи автомобільних двигунів
Існує дві групи поршневих двигунів. Залежно від займання і сумішоутворення вони поділяються на:
- із зовнішнім сумішоутворенням і запаленням від електричної іскри (два види карбюраторні і газові);
- з внутрішнім сумішоутворенням, які спалахують при зіткненні з повітрям, нагрітим в циліндрі до високих температур при сильному стисненні (двигуни дизельні або із запалюванням при стисканні).
Робочий цикл двигуна - ланцюг послідовних процесів, які періодично повторяться в кожному його циліндрі в процесі роботи. Наскільки заповнений циліндр горючою сумішшю під час такту, настільки ж висока потужність двигуна.
Чотиритактний робочий цикл
Коефіцієнт наповнення дорівнює відношенню ваги горючої суміші (фактично потрапила в циліндр) до загальної ваги всієї горючої суміші, яка повинна була наповнити робочий об'єм в циліндрі (при високому атмосферному тиску і 20 ° С температурі навколишнього середовища). Рівень коефіцієнта наповнення, розрахований при повному розкритті дроселя карбюратора, а також при середньому числі оборотів колінчастого вала може відповідати показникам від 0,75 до 0,85. Коефіцієнт наповнення у міру прикриття падає і при низьких оборотах холостого ходу досягає до 0,20.
При заборі суміші тиск в циліндрі набагато менше атмосферного (близько 0,7 до 0,9 кг / см2), це відбувається через опір клапанів, повітряного фільтра, впускного трубопроводу і карбюратора. В кінці процесу температура суміші знижується і становить від 75 до 125 ° С.
Під час стиснення робочої суміші піднімається і температура, і тиск. Чим вище такт стиснення, тим більше його ступінь стиснення. У карбюраторних машинних двигунах тиск під кінець такту стиснення приблизно від 7 до 12 кг / см2, тоді як температура газів становить 350-400 ° С.
Потужність двигуна залежить і від швидкості горіння. Чим більше швидкість горіння, тим вище потужність. А швидкість горіння, в свою чергу, залежить від того, якої якості паливо, що і в яких співвідношеннях входить до його складу і ступінь завихрення робочої суміші, її ступеня стиснення, температури і коефіцієнта залишкових газів.
Під кінець згоряння температура газів зростає до 2200 - 2500 ° С, а тиск до 30 - 40 кг / см2.
Далі, після того як гази досягнуть максимального тиску, відбудеться розширення. У разі чого, гази впливають на поршень, впливаючи на роботу циліндра. Після закінчення роботи тиск газів циліндра падає до 3-5 кг / см2 і відбувається зниження температури приблизно до 1000-1200 ° С.
Щоб добре очистити циліндр, необхідно відкрити випускний клапан до н.м.т. Даний процес проходить при високому тиску, що падає до закінчення такту до 1,1 -1,2 кг \ см2 і при зниженні температури до 700-800 ° С.
Мінський і Кременчуцький заводи автомобілів на все нові моделі машин ставлять чотиритактні дизельні двигуни, в більшості випадків або ЯМЗ-236, або ЯМЕ-238.
Під час впуску відбувається потрапляння повітря в циліндр. Так як опір впускної системи дуже низька (через відсутність карбюраторів) тиск при впуску трохи завищена (0,85-0,95 кг / см2), на відміну від карбюраторного двигуна, але супроводжується зниженням температури до 40-60 ° С.
У дизельних двигунах ЯМЗ ступінь стиснення приблизно дорівнює 16,5, в цій ситуації тиск при кінцевому стисненні збільшено до 40-42 кг / см2, тоді як температура повітря приблизно 740-800 ° С.
Форсунка качає паливо за 20 ° до в.м.т. отже, найбільша частина палива згоряє до підходу в в.м.т. поршня. У дизельному двигуні для самоосвіти горючої суміші відводиться раз в 20-30 менше часу, в порівнянні з карбюраторним двигуном, саме тому, щоб відбулося повне згоряння палива, потрібна велика кількість повітря.
У дизельних двигунах частина паливного тепла йде на підігрів подається в циліндр повітря, який надходить в непідігрітому вигляді, тому температура при згоранні (розширенні) нижче карбюраторних.
Відкриття випускного клапана відбувається за 56 ° до н.м.т. після чого йде зниження тиску газів до 1,1 -1,2 кг / см2, яке до кінця випуску залишається постійним. Досягається температура при випуску дорівнює 600-700 ° С, приблизно.
Як відомо, двотактні дизельні двигуни, які мають прямоточну продування, такі як ЯАЗ-М204А і ЯАЗ-М206А встановлюються на машини КрАЗ-219, МАЗ-200 і на їх модифікаціях. Даний двигун в наявності має нагнітач повітря.
У момент, коли поршень функціонує в н.м.т. тиск знаходився в циліндрі повітря досягає близько 1,5 кг / см2, а температура 90 ° С. В цей час продувальні отвори разом з випускними клапанами є відкритими і циліндр починає продуватися, а потім наповнюється повітрям. Рухаючись під час роботи поршня від н.м.т. до в.м.т. облямівка його днища перекриває всі продувальні отвори і потім прикриваються випускні клапани, після чого відбувається стиснення повітря. Після закінчення робочого такту в наповнений повітрям циліндр під тиском близько 1400 кг / см2 починає подаватися паливо. У цьому випадку тиск складе 50 кг / см2 при температурі - 600-700 ° С. Горіння відбувається лише при повноцінному обсязі. Після закінчення горіння тиск досягне 70-100 кг / см2, температура - 1800 ° С.
Під час руху поршня від в.м.т. до н.м.т, відбувається обмеження надходження газу. Потім під кінець розширення, коли тиск приблизно складе приблизно 5-6 кг / см2, а температура 800 ° С відкриються випускні клапани, а після і продувні отвори. Буде здійснена продування циліндра повітрям і потім випущені відпрацьовані гази.
Отже, в двотактному двигуні процес згоряння (розширення) здійснюється під час кожного обороти колінчастого валу, тобто приблизно вдвічі частіше, на відміну від чотиритактного. Звідси випливає, що робочий об'єм циліндрів двотактного двигуна при однаковому обсязі з чотиритактним двигуном буде мати більшу потужність, відповідно, при однаковому обсязі створиться висока рівномірність ходу. Весь недолік двотактних дизельних двигунів в тому, що коли відбувається зниження швидкості обертання колінчастого вала, погіршуються процеси виходу вироблених газів і захоплення свіжого повітря. Отже, що двигуни не здатні працювати довгий час при дуже низькій кількості оборотів колінчастого вала.