Совокупность термодинамических процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности, называется рабочим циклом, который повторяется во время работы двигателя.
По способу образования смеси топлива с воздухом рабочие циклы двигателей бывают с внешним и внутренним смесеобразованием.
В рабочем цикле с внешним смесеобразованием подготовка смеси воздуха с топливом происходит вне цилиндра, и наполнение его производится готовой горючей смесью. К таким двигателям относятся карбюраторные двигатели, работающие на бензине, газовые двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускной трубопровод, которое легко испаряется и хорошо перемешивается с воздухом при обычных условиях. Подготовленная горючая смесь воспламеняется в цилиндре при помощи электрической искры. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре резко повышаются температура и давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. В процессе расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Давление, а вместе с ним и температура газов в цилиндре понижаются. После расширения следует выпуск, т. е. очистка цилиндра от продуктов сгорания, и рабочий цикл повторяется.
Рабочий цикл с внутренним смесеобразованием происходит только внутри цилиндра двигателя. Рабочий цилиндр заполняется не смесью, а воздухом (впуск), который и подвергается сжатию. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо в виде мелко распыленного факела. При этом происходит перемешивание его с горячим воздухом. Начинается интенсивное испарение топлива, вследствие чего образуется топливовоздушная смесь, которая самовоспламеняется. Впрыск топлива во избежание преждевременной вспышки происходит только в конце сжатия. После сгорания топлива следует процесс расширения и очистки цилиндра от продуктов сгорания (выпуск). Для двигателей с внутренним смесеобразованием могут быть использованы все виды жидкого и газообразного топлива. Двигатели, в которых воспламенение топлива происходит в результате высокого сжатия воздуха, называются по имени изобретателя этого двигателя — немецкого ученого Рудольфа Дизеля — дизелями.
Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ называется объемом камеры сгорания, или камеры сжатия, и обозначается Кс.
Объем, описываемый поршнем при перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра и обозначается Кл.
Объем над поршнем, находящимся в НМТ, называется полным объемом цилиндра и обозначается Уа:
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия и обозначается £:
с = К = Ун + к Ко кс Следовательно, степень сжатия есть безразмерное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия двигателей с внешним смесеобразованием находится в пределах 5.8, дизелей — 12. 18.
⇐ | Тепловые двигатели | | Устройство и ремонт тепловозов | | Четырехтактный двигатель | ⇒