Такт двигателя внутреннего сгорания – это один полный ход поршня от начальной до конечной точки в цилиндре. Он включает в себя всю последовательность событий, происходящих во время работы двигателя.
Такт двигателя внутреннего сгорания состоит из следующих фаз:
- Впуск – поршень движется от верхней к нижней точке, в результате чего клапаны впуска открываются. Смесь топлива и воздуха попадает в цилиндр.
- Сжатие – поршень движется от нижней к верхней точке, закрывая клапаны впуска и выпуска. Смесь сжимается, увеличивая ее плотность и повышая температуру.
- Рабочий ход – запалает и горит сжатая смесь, выделяя большое количество энергии. В результате давление газов увеличивается, задвигая поршень вниз.
- Выхлоп – поршень движется от нижней к верхней точке, открывая клапаны выпуска. Горячие газы выходят из цилиндра в выхлопную систему.
Такты двигателя внутреннего сгорания повторяются многократно в процессе работы для обеспечения непрерывного движения.
Знание такта двигателя внутреннего сгорания является важным для понимания его работы и возможности оптимизации процесса сгорания для повышения эффективности двигателя.
Определение такта двигателя
Впускной ход — это фаза, в которой смесь топлива и воздуха попадает в цилиндр двигателя. В этот момент клапаны впускного тракта открываются, позволяя смеси проникнуть в цилиндр.
Сжатие — это фаза, в которой поршень двигателя поднимается, сжимая смесь в цилиндре. На этой фазе клапаны впускного и выпускного трактов закрыты.
Рабочий ход — это фаза, в которой сжатая смесь подвергается воздействию искры от свечи зажигания. Это вызывает взрыв и расширение смеси, что приводит к движению поршня вниз и преобразованию энергии горения в механическую энергию.
Выпускной ход — это фаза, в которой продукты сгорания выталкиваются из цилиндра во впускной или выпускной тракт. На этой фазе клапаны выпускного тракта открываются, позволяя выталкивать продукты сгорания наружу.
Такт является основной единицей измерения работы двигателя внутреннего сгорания и приводит к поддержанию его непрерывного функционирования. Количество тактов зависит от типа двигателя и его конструкции. Наиболее распространены двухтактные и четырехтактные двигатели.
Структура такта двигателя
Такт двигателя внутреннего сгорания представляет собой последовательность рабочих процессов, происходящих внутри цилиндра двигателя. Один такт включает четыре фазы: всасывание, сжатие, работу и выпуск.
Всасывание — это фаза, в которой поршень двигается вниз, создавая разрежение в цилиндре и всасывая топливо-воздушную смесь из впускного клапана.
Сжатие — в это время поршень двигается вверх, сжимая топливо-воздушную смесь. В результате сжатия происходит повышение ее температуры и давления.
Работа — в данной фазе сжатая топливо-воздушная смесь подвергается зажиганию свечой зажигания, что приводит к взрыву и расширению газов. Поршень двигается вниз, передавая силу на коленчатый вал, который в свою очередь преобразует ее во вращательное движение.
Выпуск — в последней фазе поршень двигается вверх, выбрасывая сгоревшие газы через выпускной клапан. Такт завершается, и начинается следующий такт двигателя.
Последовательность тактов двигателя обеспечивает его непрерывную работу и преобразование химической энергии топлива в механическую работу. Это позволяет двигателю приводить в действие различные механизмы и совершать полезную работу.
Первый такт: всасывание и сжатие топливовоздушной смеси
Затем поршень начинает двигаться вверх, закрывая клапаны всасывания и создавая пространство для сжатия смеси. Воздух, попадая в цилиндр, смешивается с топливом, которое поступает через форсунки или карбюратор.
Поршень продолжает двигаться вверх, сжимая полученную топливовоздушную смесь в маленькую зону цилиндра. При этом происходит ее сжатие и повышение давления.
На этом этапе работы двигателя важно, чтобы клапаны всасывания были полностью закрыты, чтобы предотвратить утечку сжатой смеси обратно во впускную систему.
Первый такт завершается, когда поршень достигает верхней точки хода, и клапаны всасывания полностью закрываются. В этот момент происходит вспышка зажигания, которая поджигает смесь и начинает второй такт — рабочий ход.
Второй такт: рабочий такт, сгорание топливо-воздушной смеси и выпуск отработанных газов
Сначала поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ). В этот момент клапаны выпускают отработанные газы, а клапаны подачи открыты для заполнения цилиндра свежим топливо-воздушной смесью. После этого поршень начинает движение вниз, в сторону нижней мертвой точки (НМТ).
При движении поршня вниз, клапаны подачи и выпуска закрываются, создавая запечатанное пространство внутри цилиндра. В это время в цилиндр подается компрессированная топливо-воздушная смесь, которая воспламеняется спаркой от свечи зажигания. Происходит мощное сгорание смеси, при котором выделяется большое количество энергии.
В результате сгорания, поршень движется вверх, втесняя отработанные газы из цилиндра в выхлопную систему через открытый клапан выпуска. После этого поршень возвращается в исходное положение, готовый к началу следующего цикла.
Рабочий такт является самым эффективным и результативным этапом работы двигателя, так как он отвечает за преобразование энергии сгорания в механическую энергию, которая приводит в движение транспортное средство или механизм.
Точное управление временем открытия и закрытия клапанов, а также точность установки свечи зажигания, позволяют оптимизировать работу двигателя и повысить его эффективность. Правильно настроенный второй такт обеспечивает оптимальное соотношение между потреблением топлива и выработкой мощности.