Робочий цикл одноциліндрового двигуна

В автомобілях застосовуються двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) названі так тому, що згоряння палива відбувається безпосередньо в циліндрі. Основними деталями ДВС, крім циліндра, є поршень, шатун, колінчастий вал. На кривошипі колінчастого вала рухомо закріплюється шатун. До верхньої голівці шатуна шарнірно, за допомогою пальця, кріпиться поршень. Циліндр зверху закривається кришкою, яка називається головкою циліндра. У голівці є поглиблення, зване камерою згоряння. Також в голівці є впускне і випускний отвори, що закриваються клапанами. До колінчастого валу кріпиться маховик - масивний круглий диск.

При обертанні коленвала відбувається переміщення поршня усередині циліндра. Крайнє верхнє положення поршня називається верхньою мертвою точкою (В.М.Т.), крайнє нижнє положення - нижньою мертвою точкою (к.к.д.). Відстань, яку проходить поршень між мертвими точками, називається ходом поршня. Простір, що знаходиться над поршнем, коли він знаходиться в н.м.т., називається робочим об'ємом циліндра. Коли поршень знаходиться в в.м.т., над ним залишається простір, який називається об'ємом камери згоряння. Сума робочого об'єму та об'єму камери згоряння називаються повним об'ємом циліндра. У технічних даних обсяг вказується в літрах або кубічних сантиметрах. Обсяг багатоциліндрового двигуна дорівнює сумі повних обсягів усіх його циліндрів. Ставлення повного обсягу циліндра до об'єму камери згоряння називається ступенем стиснення двигуна. Вона показує, у скільки разів стискається робоча суміш в циліндрі.

Робочий цикл двигуна параметри КШМ

Один хід поршня від однієї мертвої точки до іншої називається тактом. Колінвал при цьому здійснює півоберта. Як працює ДВС? Під час першого такту відбувається впуск горючої суміші в циліндр. Клапан впускного отвору відкритий, випускного - закритий. Поршень, переміщаючись від в.м.т до н.м.т, подібно насосу, створює розрядження в циліндрі і паливо, змішане з повітрям, заповнює його.

Під час другого такту, при русі поршня від н.м.т. до в.м.т., відбувається стиснення горючої суміші. При цьому і випускний, і впускний клапани закриті. В результаті тиск і температура в циліндрі підвищуються. В кінці такту стиснення, при наближенні поршня до в.м.т., горюча суміш підпалюється іскрою від свічки запалювання (в бензинових ДВС) або самозаймається від стиснення (в дизельних ДВС).

Порядок роботи циліндрів

Під час третього такту відбувається згорання робочої суміші. Клапана залишаються закритими. Запалав робоча суміш різко підвищує температуру і тиск в циліндрі, яке змушує поршень із зусиллям рухатися вниз. Поршень через шатун передає зусилля на колінвал, створюючи на ньому крутний момент. Таким чином, відбувається перетворення енергії згоряння палива в механічну енергію, яка рухає автомобіль. Тому цей такт називається робочим ходом. Маховик, закріплений на колінчастому валу, запасає енергію, забезпечуючи обертання коленвала за рахунок сил інерції під час підготовчих тактів.

В ході четвертого такту відбувається випуск відпрацьованих газів і очищення циліндра. Поршень, рухаючись від н.м.т. до в.м.т., виштовхує продукти горіння через відкритий випускний клапан.

Далі весь процес повторюється. Таким чином, робочий цикл описаного ДВС відбувається за чотири такту. Тому він і називається чотиритактним. Колінвал за цей час робить два оберти. Існують і двотактні двигуни, в яких робочий цикл відбувається за два такту. Однак такі ДВС в даний час на автомобілях практично не застосовуються.

Для плавної роботи багатоциліндрового двигуна і зменшення нерівномірних навантажень на колінчастий вал такти робочого ходу в різних циліндрах повинні відбуватися в певній послідовності. Така послідовність називається порядком роботи двигуна. Він визначається розташуванням шийок колінчастого вала і кулачків розподільного вала. Наприклад, в двигунах ВАЗ порядок роботи 1-3-4-2. Так як в чотиритактному двигуні повний цикл в кожному циліндрі відбувається за два оберти колінчастого вала, то, отже, в чотирициліндровому двигуні для рівномірної його роботи за кожні півоберта колінчастого вала в одному з циліндрів повинен відбуватися робочий такт.

Розглянуті деталі складають у сукупності кривошипно-шатунний механізм. Крім нього, для забезпечення роботи ДВС потрібні газорозподільний механізм, система охолодження, система мастила, система харчування і система запалювання (в бензинових двигунах).

Газорозподільний механізм, керуючи роботою клапанів, забезпечує своєчасне їх відкриття і закриття. Система охолодження відводить тепло від деталей двигуна, що нагріваються при роботі. Система змащення подає масло до поверхонь, що труться. Система харчування служить для приготування робочої суміші і подачі її в циліндри. Система запалювання перетворює низьковольтне напруга від АКБ в високовольтне і подає його на свічки для займання робочої суміші.