Робочі цикли

Робочий цикл складається із тактів: впуск, стиск, робочий хід, випуск і протікає за чотири ходи поршня, тобто за два обороти колінчатого валу. Принцип роботи чотирьохтактного двигуна показано на рис.1.

Рис. 1. Відео: Принцип роботи чотирьохтактного двигуна

При розгляді циклу умовно вважають, що кожний такт починається і закінчується в одній з мертвих точок.

Рис. 2. Схема роботи чотирьохтактного двигуна та його індикаторна діаграма

Впуск. Поршень переміщується від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ), впускний канал відкритий, в циліндрі створюється розрідження, внаслідок чого в нього надходить паливна суміш, яка перемішується з відпрацьованими газами, що залишились в невеликій кількості в циліндрі від попереднього циклу, і створює робочу суміш. Температура суміші в кінці впуску  рівна 100...130ºC, а тиск приблизно 70...80 кПа (0.7...0.8 кгс/см²). На індикаторній діаграмі процес впуску показаний лінією ra (рис.2,а).

Стиск. Поршень переміщується від НМТ до ВМТ. Обидва клапани закриті, робоча суміш стискається, внаслідок чого її температура підвищується і покращується випаровування бензину.

До кінця такту стискання тиск в циліндрі  підвищується до 800...1200 кПа, температура суміші досягає 280...480ºC. На індикаторній діаграмі процес стиску показаний лінією ac (рис.2,б).

Робочий хід(згорання-розширення). Робоча суміш в циліндрі загоряється електричною іскрою і згоряє за 0.001...0.002 с, виділяючи при цьому валику кількість тепла. Обидва клапани закриті. Температура згорання вище 2000ºC, а тиск – 3.5...4.0 Мпа. На індикаторній діаграмі процес згорання зображається лінією cz (рис.2,в).

Пі дією сили тиску газів поршень переміщується до НМТ, повертаючи через шатун колінчатий вал. В процесі розширення за рахунок внутрішньої енергії палива виконується механічна робота. В кінці розширення тиск в циліндрі падає до 300...400 кПа, а температура знижується до 800...1100ºC. На індикаторній діаграмі процес розширення газів характеризується лінією zb.

Випуск. Відкривається випускний клапан. Поршень переміщується до ВМТ і очищує циліндр від відпрацьованих газів, виштовхуючи їх в атмосферу.

Тиск в циліндрі до кінця такту випуску знижується до 105...115 кПа (1,05...1.15 кгс/см²), а температура до 300...400ºC.На індикаторній діаграмі процес випуску відпрацьованих газів характеризується лінією br (рис. 2,г).

Із чотирьох тактів робочий хід – основний, інші три – допоміжні. Тому одноциліндровий двигун працює нерівномірно. Для забезпечення рівномірного обертання колінчатого валу автомобільні двигуни виготовляють з декількома циліндрами.