Технология работы четырехтактных дизельных двигателей: детальное объяснение рабочих циклов

Основные этапы рабочего цикла четырехтактного дизельного двигателя включают:

1. Такт впуска - свежий воздух засасывается в цилиндр через открытый впускной клапан.
2. Такт сжатия - воздух сжимается, его температура повышается до самовоспламенения топлива.
3. Рабочий ход - топливо впрыскивается и воспламеняется, давление и температура резко возрастают, поршень движется вниз, преобразуя энергию расширяющихся газов в механическую работу.
4. Такт выпуска - отработавшие газы выталкиваются из цилиндра через открытый выпускной клапан.

В четырехтактных дизельных двигателях с наддувом воздушный компрессор (турбокомпрессор) нагнетает воздух в цилиндры под повышенным давлением. Это позволяет:

• Увеличить массу свежего заряда воздуха, поступающего в цилиндр.
• Повысить давление и температуру воздуха при сжатии, что улучшает условия воспламенения и сгорания топлива.
• Увеличить мощность двигателя без увеличения его размеров.

В четырехтактных двигателях внутреннего сгорания только один такт из четырех (рабочий ход) непосредственно используется для получения полезной механической работы. Остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск) являются вспомогательными и необходимы для подготовки рабочего цикла, но на них не производится полезная работа. Это приводит к следующим недостаткам:

1. Только 25% времени рабочего цикла используется для получения полезной работы.
2. Большие затраты энергии на перемещение поршня при насосных ходах (впуск и выпуск).
3. Усложненная конструкция из-за наличия газораспределительного механизма, что снижает надежность двигателя.

В четырехтактном дизельном двигателе топливо подается в цилиндр до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, за счет чего обеспечивается достаточное время для:

• Распыления и перемешивания топлива с воздухом в камере сгорания.
• Равномерного распределения топливо-воздушной смеси по объему камеры сгорания.
• Нагрева смеси до температуры самовоспламенения топлива.

Выпускной клапан в четырехтактном дизельном двигателе открывается до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, за счет чего обеспечивается:

1. Более качественное удаление отработавших газов из цилиндра. Открытие клапана заранее позволяет газам выйти под избыточным давлением, а не вытесняться поршнем.
2. Уменьшение потерь энергии на выталкивание отработавших газов. Предварительное открытие клапана снижает усилие, которое должен преодолевать поршень при движении вверх.

Процесс продувки цилиндра в четырехтактном дизельном двигателе происходит в период, когда оба - впускной и выпускной - клапаны находятся в открытом состоянии. Это происходит:

1. В конце такта выпуска, когда выпускной клапан еще открыт, а впускной клапан начинает открываться.
2. В начале такта впуска, когда оба клапана остаются открытыми в течение некоторого времени.