Устройство автомобиля

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. При большей степени сжатия рабочая смесь в конце такта сжатия будет занимать меньший объем, поэтому увеличиваются давление и температура рабочей смеси, а также скорость ее сгорания. В результате этого повышаются экономичность и мощность двигателя за счет уменьшения тепловых потерь и увеличения среднего давления газов на поршень при рабочем ходе. Однако повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации (сущность детонации рассматривается в разд. «Система питания»). Степень сжатия в карбюраторных двигателях находится в пределах от 6 до 10.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а снимаемая с коленчатого вала — эффективной. Она на 15...25% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в движение его механизмов и приборов и совершение вспомогательных ходов поршня.

Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода (сгорание и расширение) и выпуска отработавших газов (рис. 5).

Рис. 5. Рабочий цикл двигателя:

I — коленчатый вал; 2 — цилиндр; 3 — поршневой палец; 4 — камера сгорания; 5 — выпускной трубопровод; 6 — свеча зажигания; 7 — выпускной клапан; 8 — крышка головки цилиндра; 9 — головка цилиндра; 10 — впускной трубопровод; II — впускной клапан; 12 — поршень; 13 — шатун; 14 — электрическая искра от свечи зажигания

Такт — это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Первый такт — впуск. При движении поршня 12 от ВМТ вниз к НМТ вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение до 0,07...0,08 МПа, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан 11 в камеру сгорания 4 и цилиндр 2 по впускному трубопроводу 10 поступает горючая смесь (смесь мелкораспыленного бензина с воздухом). В камере сгорания горючая смесь смешивается с оставшимися в ней от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь с температурой 100...130°С.

Второй такт — сжатие. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси и повышение ее температуры. Давление в цилиндре в конце такта сжатия составляет 0,8...1,2 МПа, а температура повышается до 300...480°С.

Третий такт — рабочий ход (сгорание и расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой 14 от свечи зажигания 6 и быстро сгорает (в течение 0,001...0,002 с). При этом выделяется большое количество тепла и, как следствие, повышается температура до 2000... 2500°С и давление газов, которое возрастает до 3,5...4,0 МПа и передается на поршень, перемещая его от ВМТ к НМТ. Сила давления газов от поршня 12 передается через поршневой палец 3, шатун 13 и кривошип на коленчатый вал 1, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт — выпуск. Поршень вновь движется к ВМТ и под давлением 0,11...0,12 МПа выталкивает отработавшие газы, имеющие температуру 800...1100°С, в атмосферу через открывающийся выпускной клапан 7 и выпускной трубопровод 5, после чего цилиндр оказывается подготовленным к повторению рабочего цикла. Из рассмотренного рабочего цикла видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта — рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается часть энергии. Энергия, полученная при рабочем ходе, накапливается маховиком 11 (см. рис. 4) — массивным диском, установленным на заднем конце коленчатого вала. В целях получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми. Так, в четырехцилиндровых двигателях изучаемых легковых автомобилей за два оборота коленчатого вала получается уже не один, а четыре рабочих хода (по одному в каждом цилиндре).