Рабочие процессы четырехтактного дизеля

Чтобы топливо в цилиндрах дизеля имело возможность уверенно сгорать, его необходимо хорошенько смешать с воздухом, и далее нагреть до такой температуры, чтобы оно воспламенилось само либо поджечь его от стороннего источника – искры, например.

Двигатели, у которых образование топливно-воздушной и нагрев до температуры воспламенения происходит в камере сгорания, называются ДВС (двигателями внутреннего сгорания) с внутренним смесеобразованием, или дизелями (в честь инженера Рудольфа Дизеля – первоизобретателя такого типа двигателей).

Процесс перехода энергии, выделяемой топливом из одного состояния в другое (химическая энергия – в тепловую, а затем тепловая – в механическую) происходит за ряд непрерывно повторяющихся по кругу процессов — тактов, образующих так называемый рабочий цикл дизельного двигателя.

Если рабочий цикл двигателя происходит за два оборота коленчатого вала, в течение которых поршень совершает четыре хода (такта), то такой двигатель называется четырехтактным.

Чередование тактов у четырехтактного дизеля происходит в такой последовательности.

1. Такт впуска. Сторонний источник энергии (стартер), вращает коленвал дизеля и поршень его начинает двигаться. Объем над поршнем увеличивается, вследствие чего давление падает до 75…90 кПа. В это же время клапан открывает впускной канал, по в цилиндр проникает воздух с температурой в конце впуска 30…50 °С. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки (нмт), впускной клапан закрывается, и воздух перестает поступать в цилиндр.

2. Такт сжатия. Коленвал продолжает вращаться, поршень начинает двигаться вверх и сжимать воздух. Оба канала закрыты клапанами. Давление воздуха в конце хода достигает 3,5… 4,0 МПа, а температура — 600…700 °С.

3. Рабочий ход (расширение). В конце такта сжатия при положении поршня, близком к высшей мертвой точке (вмт), в цилиндр форсунками впрыскивается топливо, создавая топливную смесь путем перемешивания с сильно нагретым воздухом. Эта топливная смесь воспламеняется и сгорает. Давление внутри камеры цилиндра повышается до 6,0…8,0 МПа, а температура — до 1800…2000 °С. Каналы впуска и выпуска остаются закрытыми, от этого возникает сильное расширение газов, давящее на поршень. Поршень, перемещаясь, вниз, давит на шатун, который проворачивает коленчатый вал.

4. Выпуск. Когда поршень подходит к нмт, второй клапан открывает выпускной канал и высвобожденные газы из цилиндра выходят. Поршень перемещается вверх за счет энергии, созданной маховиком, и камера сгорания цилиндра очищается от отработанных газов. Давление в конце такта выпуска составляет 105… 120 кПа, температура — 600…700 °С.

По окончании такта выпуска рабочий процесс непрерывно повторяется в течение всего времени работы запущенного двигателя.

Читайте также: Диагностика дизелей.