Образующаяся горючая смесь поступает в кривошипную камеру. Испарение оставшихся в горючей смеси капелек горючего будет продолжаться в кривошипной камере за счет отбора тепла от горячих стенок цилиндра, поршня и кривошипной камеры. Когда поршень дойдет до верхней мертвой точки, давление горючей смеси в кривошипной камере достигнет 0,8 кг/см2.
В дальнейшем, при перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней, объем кривошипной камеры начинает уменьшаться, но на некотором участке хода поршня горючая смесь продолжает поступать из карбюратора в кривошипную камеру, так как в этот период давление в камере ниже, чем внешнее. Впускное окно закрывается в момент выравнивания внешнего давления и давления в кривошипной камере. После закрытия впускного окна давление горючей смеси продолжает повышаться за счет ее сжатия и нагревания от стенок поршня и цилиндра.
При подходе к нижней мертвой точке поршень сначала откроет выпускное, а затем и продувочное окно. К моменту открытия продувочного окна давление в кривошипной камере достигнет 1,3 кг/см2. После открытия продувочного окна горючая смесь из кривошипной камеры поступает на продувку цилиндра и при положении поршня в нижней мертвой точке давление в кривошипной камере упадет до 1,02—1,05 кг/см2. Температура рабочей смеси равна при этом 100–150 °C.
Окончание впуска и сжатие рабочей смеси
При положении поршня в нижней мертвой точке продолжается поступление горючей смеси из кривошипной камеры в цилиндр двигателя (рис. 12, в).
Поскольку давление рабочей смеси в картере двигателя несколько больше, чем в цилиндре, то в начале перемещения поршня от нижней мертвой точки к верхней продолжается продувка цилиндра горючей смесью. При этом горючая смесь перемешивается с остаточными газами. Продувка закончится в момент перекрытия поршнем продувочного окна.
При дальнейшем перемещении поршня вверх некоторая часть рабочей смеси выталкивается поршнем в выпускное окно и только после перекрытия поршнем выпускного окна начинается сжатие рабочей смеси в цилиндре двигателя. Поэтому перемещение поршня от нижней мертвой точки до момента перекрытия поршнем выпускного окна называется потерянным ходом.
Остальная часть хода до верхней мертвой точки называется полезным ходом.
В процессе сжатия рабочая смесь в цилиндре двигателя нагревается, и к концу сжатия давление в цилиндре достигает 5–7 кг/см2, а температура 350–400 °C.
На рис. 13 показано изменение давления в цилиндре двигателя в такте сжатия.
Рис. 13. Процесс сжатия в двухтактном двигателе: Vc —объем камеры сгорания; рабочий объем цилиндра; а' — начало сжатия; с'' — конец сжатия; Z — конец видимого горения; е — начало выпуска.
На линии ОР отложено в масштабе давление (Р, кг/см2) в цилиндре двигателя, на линии OV — объем цилиндра. Расстояние Vc соответствует объему камеры сгорания, Vh— рабочему объему цилиндра.
Отложим на линии ОР расстояние ОР0, соответствующее давлению в 1 кг/см2, и проведем через точку Р0 линию, параллельную линии OV. Линия Р0а, называемая атмосферной линией, соответствует давлению внешнего воздуха. Линия a'с'' показывает изменение давления в цилиндре в такте сжатия.
Давление и температура рабочей смеси в конце сжатия в цилиндре двухтактного двигателя будут меньше, чем у подобного четырехтактного двигателя. Это в основном вызывается утечкой рабочей смеси из цилиндра за счет запаздывания закрытия выпускного окна и повышенным содержанием в рабочей смеси отработавших газов.
При перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней до момента перекрытия поршнем продувочного окна горючая смесь из кривошипной камеры продолжает поступать в цилиндр двигателя После перекрытия поршнем продувочного окна в кривошипной камере снова создается разрежение и снова горючая смесь поступает из карбюратора в кривошипную камеру.
Расширение, выпуск и начало продувки
В конце хода сжатия осуществляется зажигание рабочей смеси искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи.
Воспламенение рабочей смеси начинается несколько ранее верхней мертвой точки (в точке с' на рис. 14) и продолжается после того, как поршень после верхней мертвой точки начнет перемещаться к нижней мертвой точке.
Рис. 14. Процесс сгорания — расширения в двухтактном двигателе: а' — начало сжатия; а — конец выпуска; с' — момент зажигания; с'' — конец сжатия; Z — конец видимого горения; е — начало выпуска.
При правильно подобранном моменте зажигания и наивыгоднейшем соотношении горючего и воздуха в рабочей смеси максимальное давление в цилиндре двигателя наступит, когда коленчатый вал повернется на 15–20° после верхней мертвой точки. При полном открытии дроссельного золотника максимальное давление достигнет 30–35 кг/см2, температура газов в этот момент повысится до 2000–2200 °C.
При дальнейшем перемещении поршня вниз происходит догорание рабочей смеси и расширение газов.
К моменту открытия выпускного окна давление в цилиндре уменьшается До 3–5 кг/см2 и температура газов — до 700-1000 °C.
После открытия выпускного окна давление в цилиндре резко падает. Через 5—15° поворота коленчатого вала после открытия продувочного окна оно равно примерно 1,2–1,25 кг/см2, т. е. из цилиндра к этому моменту выйдет почти 70 % всего объема отработавших газов. При перемещении от верхней мертвой точки к нижней поршень снова сжимает в кривошипной камере поступившую туда из карбюратора горючую смесь. С момента открытия продувочного окна начинается выталкивание поступающей из кривошипной камеры горючей смеси и находящихся еще в цилиндре отработавших газов. При этом происходит частичное перемешивание горючей смеси с остаточными газами, а также выбрасывание части рабочей смеси вместе с отработавшими газами в выпускную трубу. Это вызывает уменьшение наполнения цилиндров горючей смесью и увеличение расхода горючего.
При положении поршня в нижней мертвой точке давление в цилиндре двигателя падает до 1 кг/см2.
На рис. 15 показано изменение давления в цилиндре двигателя во время тактов сжатия и расширения.
Рис. 15. Среднее индикаторное давление двухтактного двигателя: а — начало сжатия; с" — конец сжатия; Z — конец видимого горения; е — начало выпуска.
Как и в четырехтактном двигателе, полезная работа, развиваемая за один рабочий цикл, в двухтактном двигателе равна разности работ — работы, получаемой при расширении, и работы, затрачиваемой на сжатие. Полезная работа двигателя на рис. 15 показана в виде площади, ограничиваемой кривой ac"Zea.
Для удобства определения индикаторной мощности построим прямоугольник, площадь которого равна площади, ограничиваемой кривой ac"Zca, а длина соответствует расстоянию, проходимому поршнем от одной мертвой точки до другой. В этом случае высота прямоугольника будет равна средней высоте индикаторной диаграммы, которая в масштабе, отложенном на вертикали, соответствует среднему индикаторному давлению.
Индикаторная мощность для двухтактного двигателя определяется так же, как и для четырехтактного, с той лишь разницей, что число циклов для двухтактного двигателя будет равно числу оборотов коленчатого вала двигателя.
