Принципиальная в карбюраторном двигателе воспламенение рабочей смеси осуществляется электрической искрой (двигатель с принудительным воспламенением). С этого мгновения начинается сгорание топлива. Давление в цилиндре вследствие выделяющейся теплоты резко повышается. Сгорание большей части топлива происходит почти мгновенно, поэтому начальную фазу процесса сгорания (линия с — г) считают изохорной. В действительности, особенно в дизеле, в точке г сгорание не заканчивается, и часть топлива сгорает при увеличивающемся объеме.

Под давлением рабочего тела (продуктов сгорания) поршень вновь перемещается к НМТ; совершается такт расширения (линия z — b), при этом давление и температура рабочего тела уменьшаются.

Наконец, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ при открытом выпускном клапане (точки Ьх и Ь совершается такт выпуска (линия b — г), т. е. происходит очистка цилиндров от отработавших газов. После этого начинается следующий цикл — всасывание очередной порции свежего заряда и т. п.

Таким образом, рабочий цикл четырехтактного двигателя осуществляется за четыре хода поршня (четыре такта), что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

При продувке цилиндра сжатым свежим воздушным зарядом рабочий цикл двигателя можно осуществлять за два хода поршня. Такие двигатели называют двухтактными. Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из тех же процессов, что и для четырехтактного, а название тактов определяется основными процессами, которые протекают в цилиндре (такт расширения и такт сжатия). При этом процессы газообмена совершаются в конце такта расширения и в начале такта сжатия.

Из рассмотренных этапов протекания реального рабочего цикла очевидно следующее:

реальный рабочий цикл разомкнут — рабочее тело (свежий заряд) поступает в цилиндр извне, и по окончании цикла оно (отработавший газ) выбрасывается в атмосферу;

сгорание топлива происходит при изменяющихся давлении и объеме рабочего тела, количество и состав которого в течение цикла не остаются постоянными;

вследствие теплообмена рабочего тела со стенками цилиндров процессы сжатия и расширения являются политропными.

В реальном рабочем цикле имеют место различные потери, которые снижают эффективность использования теплоты по сравнению с теоретическим циклом. Осуществить термодинамический анализ реального цикла очень сложно. Поэтому в теории двигателей рассматривают замкнутые термодинамические (теоретические) циклы, состоящие из обратимых термодинамических процессов. Сопоставление значений КПД теоретического и реального (действительного) циклов позволит выяснить степень совершенства использования теплоты в реальном двигателе.

При рассмотрении теоретических циклов принимаются следующие допущения:

отсутствие смены рабочего тела от цикла к циклу;

неизменность состава и количества рабочего тела;

рабочее тело — идеальный газ, теплоемкость которого не зависит от его температуры;

процессы сжатия и расширения рабочего тела считают адиабатными, т. е. предполагают, что стенки цилиндров теплонепроницаемы;

действительные процессы сгорания топлива и удаления отработавших газов условно заменяются подводом теплоты от аккумулятора энергии с высокой температурой и отводом теплоты в аккумулятор энергии с низкой температурой на соответствующих участках цикла.

Исследуемые в термодинамике теоретические циклы поршневых ДВС отличаются способами подвода и отвода теплоты. Рассмотрим три основных вида циклов поршневых ДВС:

с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме (цикл Отто), в котором рабочий цикл двигателей происходит с принудительным зажиганием;

с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля), являющийся расчетным циклом дизелей, в которых распыливание топлива осуществляется сжатым воздухом (компрессорные дизели);

смешанный цикл (цикл Т-ринклера), соответствующий рабочим циклам дизелей.

Отвод теплоты во всех случаях предполагается при постоянном объеме.