Как известно, на сегодняшний день существует большое количество различных типов двигателей внутреннего сгорания. Указанные типы силовых агрегатов являются источником энергии для транспортных средств, механизмов и агрегатов, а также отличаются по производительности, конструкции, по назначению и т.д.
В наших предыдущих статьях мы уже рассматривали всевозможные виды двигателей, которые устанавливаются на автомобили. Далее мы намерены поговорить о том, какая существует классификация двигателей внутреннего сгорания.
Общая классификация двигателей
Начнем с того, что двигатели внутреннего сгорания классифицируют по ряду признаков и особенностей. Прежде всего, силовые установки отличаются по своему назначению. ДВС бывают:
- стационарного типа;
- двигатели на транспорте;
Первые широко используются в качестве приводного механизма для различных насосов, генераторов, и т.д. Второй тип можно встретить на автомобилях, мотоциклах, судах, самолетах, поездах и других видах воздушных, наземных и водных транспортных средств. Отметим, что данная классификация не затрагивает реактивные, водородные и ракетные двигатели, распространяясь на массовые агрегаты.
Также силовые установки отличаются по типу используемого топлива. Двигатели могут работать на:
- жидком и легком топливе (бензин, спирт);
- жидком тяжелом топливе (мазут, соляровое масло, газойль)
- газовом топливе;
- использовать горючее комбинированного типа, когда в двигателе одновременно используется жидкое топливо и газ (например, );
- применяется сразу несколько видов топлива для многотопливного ДВС (агрегат работает как на бензине, так и на керосине и т.д.);
Также двигатели внутреннего сгорания можно разделить по тому, как реализовано преобразование тепловой энергии в результате сжигания топлива в механическую полезную работу. Двигатели бывают:
- поршневыми ДВС (сгорание и преобразование тепловой энергии в механическую работу происходит в цилиндре двигателя;
- газотурбинные двигатели (в таких двигателях топливо сгорает в особой камере сгорания, после тепловая энергия преобразуется в механическую на лопатках турбинного колеса;
- двигатели комбинированного типа, в которых топливо сгорает в цилиндрах поршневого двигателя, при этом такой двигатель является генератором газа. Это значит, что тепловая энергия только частично превращается в механическую в цилиндре, а также частично преобразование происходит на лопатках турбинного колеса (например, турбопоршневой двигатель).
Еще двигатели внутреннего сгорания отличаются по способу смесеобразования. Силовые агрегаты бывают:
- моторы с внешним смесеобразованием (рабочая смесь образуется не в цилиндре). Если просто, это карбюраторные бензиновые и газовые двигатели, а также инжекторные двигатели с впрыском топлива во .
- установки с внутренним смесеобразованием (на такте впуска в цилиндр отдельно подается воздух, затем прямо в камеру сгорания впрыскивается топливо, а рабочая смесь образуется уже в самом цилиндре). Такое смесеобразование происходит в , в бензиновых установках с искровой системой зажигания и газовых двигателях, где реализована подача горючего в цилиндр перед началом сжатия.
Также двигатели классифицируют и по способу воспламенения рабочей топливно-воздушной смеси. Смесь может воспламеняться:
- от внешнего источника, которым выступает электрическая искра на ;
- от сжатия, где смесь воспламеняется от высоких температур во время сильного сжатия воздуха и топлива в цилиндре (например, дизельный ДВС);
- агрегаты с . В таких форкамерных моторах имеется две камеры сгорания. В первой (малой) камере смесь воспламеняется от искры, затем дальнейшее воспламенение основного заряда в основной (большой) камере происходит благодаря распространению фронта пламени из малой камеры.
- двигатели, которые работают по принципу первичной подачи небольшого количества жидкого топлива (самовоспламеняется от сжатия), в результате чего удается поджечь и основной заряд, который состоит из газового топлива (газодизельный двигатель).
Добавим, что также поршневые двигатели делятся по способу осуществления рабочего цикла. Моторы бывают . Силовые агрегаты могут быть (впуск воздуха происходит благодаря разрежению в цилиндрах) и с наддувом, когда воздух нагнетается принудительно под давлением.
Что касается наддува, двигатели бывают , а также могут сразу иметь оба решения. Моторы с турбокомпрессором получают газовую турбину, которая работает благодаря воздействию отработавших газов.
Агрегаты с механическим компрессором конструктивно оснащены устройством, которое приводится в действие от двигателя, забирая у него часть энергии. Комбинированный тип предполагает, что двигатель одновременно имеет и турбокомпрессор, и механический нагнетатель.
Еще следует упомянуть различия по способу регулирования подачи топлива в цилиндры при изменении нагрузки. Существуют двигатели с регулированием смеси по:
- качеству;
- количеству;
- смешанного типа;
В первом случае речь идет об изменении состава смеси с учетом нагрузок и режимов работы ДВС. Во втором случае состав не меняется, при этом подается только большее или меньшее количество. В двигателях со смешанным регулированием меняется как состав смеси, так и количество, что зависит от нагрузок на агрегат.
Также нужно упомянуть и различия моторов по . Двигатели бывают с жидкостным охлаждением, воздушным охлаждением и комбинированным охлаждением. Еще отдельного внимания заслуживает и система смазки. Например, в двухтактных моторах смазка сгорает прямо в цилиндрах, тогда как в четырехтактных двигателях масло практически не попадает в камеру сгорания.
Напоследок отметим, что классификация автомобильных двигателей затрагивает поршневые ДВС (бензиновые, дизельные и газовые), карбюраторные и инжекторные, с внешним смесеобразованием или прямым впрыском топлива, с воспламенением от искры или с воспламенением от сжатия.
Также на некоторых авто можно встретить газотурбинные, форкамерные или роторно-поршневые двигатели, однако сегодня такие агрегаты нельзя назвать массовыми применительно к автоиндустрии.
Основные конструктивные отличия ДВС
Если говорить о главных отличиях в конструкции поршневых двигателей, различные силовые агрегаты делятся на рядные горизонтальные и вертикальны по расположению цилиндров. Также двигатели бывают V-образными, и т.д.
Еще агрегаты бывают однопоршневыми двигателями, когда в одном цилиндре имеется один поршень и рабочая полость. При этом также встречаются ДВС, в которых поршни движутся противоположно в одном цилиндре, а рабочая полость находится между двумя поршнями. Также бывают моторы двойного действия, в которых по обеим сторонам от поршня имеются рабочие полости.
Отдельно стоит упомянуть и роторно-поршневые двигатели (двигатель Ванкеля), которые также имеют разную конструкцию. Наиболее распространенным вариантом является такой, где ротор, который и является поршнем, движется (планетарное движение) в корпусе. Во время такого движения между ротором и стенками корпуса двигателя образуются камеры сгорания с переменным рабочим объемом.
При этом существуют варианты роторного двигателя, где поршень-ротор не движется, а планетарное движение совершает корпус ДВС. Еще одной разновидностью можно считать агрегаты, в которых движется как корпус, так и сам ротор.
Что в итоге
Итак, выше были рассмотрены назначение и классификация двигателей внутреннего сгорания. При этом данная информация наглядно демонстрирует широчайшую сферу применения поршневых ДВС.
Как видно, двигатели могут иметь разную конструкцию, используют различные виды топлива, а также имеют разные системы смазки, топливоподачи, охлаждения и зажигания.
С учетом тех или иных особенностей конкретного типа ДВС такие агрегаты используются как на транспортных средствах, так и в качестве генераторов, устройств привода всевозможных агрегатов и механизмов.
Двигатель внутреннего сгорания работает на основе расширения газов, которые нагреваются при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Газы нагреваются от того, что в цилиндре сгорает топливо, которое перемешано с воздухом. Таким образом, температура давления и газа стремительно растет.
Известно, что поршневое давление является аналогичным атмосферному. В цилиндре, наоборот, давление является более высоким. Как раз из-за этого давления поршня понижается, что приводит к расширению газов, таким образом, совершается полезная работа.В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью . Для выработки механической энергии цилиндр двигателя нужно постоянно снабжать воздухом, в который будет поступать через форсунку топливо и воздух через впускной клапан. Конечно, воздух может поступать вместе с топливом, например, через впускной клапан. Через него же выходят все продукты, получившиеся при сгорании. Все это происходит на основе газораспределения, ведь именно газ отвечает за открытие и закрытие клапанов.
Рабочий цикл двигателя
Нужно особенно выделить рабочий цикл двигателя, который представляет собой последовательные повторяющиеся процессы. Они происходят в каждом цилиндре. Кроме того, именно от них зависит переход тепловой энергии в механическую работу. Стоит отметить, что каждый тип транспорта работает по своему определенному типу. Например, рабочий цикл может совершаться за 2 хода поршня. В этом случае двигатель называют двухтактным. Что касается автомобилей, то большинство из них имеют четырехтактные двигатели, так как их цикл состоит из впуска, сжатия газа, расширения газа, или рабочего хода, и выпуска. Все эти четыре этапа играют большую роль в работе двигателя.
Впуск
На этом этапе выпускной клапан закрыт, а впускной, наоборот, открыт. На начальном этапе первый полуоборот делается коленчатым валом двигателя, что приводит к перемещению от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. После в цилиндре происходит разряжение, и в него попадает через впускной газопровод воздух вместе с бензином, что представляет собой горючую смесь, которая затем перемешивается с газами. Таким образом, двигатель начинает работать.
Сжатие
После того, как цилиндр полностью заполнился горючей смесью, поршень начинает постепенно перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Клапаны в этот момент еще закрыты. На этом этапе давление и температура рабочей смеси становится выше.
Рабочий ход, или расширение
В то время, как поршень продолжает перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, после этапа сжатия электрическая искра воспламеняет рабочую смесь, которая в свою очередь моментально тухнет. Так, температура и давление газов, находящихся в цилиндре сразу повышается. При рабочем ходе совершается полезная работа. На этом этапе происходит открытие выпускного клапана, что приводит к понижению температуры и давления.
Выпуск
На четвертом полуобороте в поршне происходит перемещение от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Так, через открытый выпускной клапан из цилиндра выходят все продукты сгорания, которые после поступают в атмосферный воздух.
Принцип работы 4-тактного дизеля
Впуск
Воздух поступает в цилиндр через впускной клапан, который открыт. Что касается движения от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, то оно образуется при помощи разряжения, которое идет вместе с воздухом из воздухоочистителя в цилиндр. На данном этапе давление и температура понижены.
Сжатие
На втором полуобороте впускной и выпускной клапаны являются закрытыми. От НМТ к ВМТ поршень продолжает двигаться и постепенно сжимать воздух, который недавно поступил в полость цилиндра. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про . У дизельного варианта двигателя топливо воспламеняет в том случае, когда температура сжатого воздуха выше температуры топлива, которое может самовоспламениться. Дизельное топливо поступает при помощи топливного насоса и проходит форсунку.
Рабочий ход, или расширение
После процесса сжатия топливо начинает смешиваться с нагретым воздухом, таким образом, происходит воспламенение. На третьем полуобороте повышается давление и температура, в результате чего происходит сгорание. Затем после приближения поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке давление и температура значительно понижаются.
Выпуск
На данном заключительном этапе происходит выталкивание отработавших газов из цилиндра, которые через открытую выпускную трубу попадают в атмосферу. Температура и давление заметно понижаются. После этого рабочий цикл делает все то же самое.
Как работает двухтактный двигатель?
Двухтакный двигатель имеет другой принцип работы в отличие от четырехтактного. В этом случае горючая смесь и воздух попадают в цилиндр в начале хода сжатия. Кроме того, отработавшие газы выходят из цилиндра в конце хода расширения. Стоит отметить, что все процессы происходят без движения поршней, как это делается у четырехтактного двигателя. Для двухтактного двигателя характерен процесс, называющийся продувкой. То есть, в этом случае все продукты сгорания удаляются из цилиндра при помощи потока воздуха или горючей смеси. Двигатель такого типа обязательно оснащен продувочным насосом, компрессором.
Двухтактный карбюраторный двигатель с кривошипно-камерной продувкой отличается от предыдущего типа своеобразной работой. Стоит отметить, что двухтактный двигатель не имеет клапанов, так как их в этом плане заменяют поршни. Так, при движении поршень закрывает впуск и выпуск, а также продувочные окна. При помощи продувочных окон цилиндр взаимодействует с картером, или кривошипной камерой, а также впускным и выпускным трубопроводами. Что касается рабочего цикла, то двигателей этого типа выделяют два такта, как можно было догадаться уже из названия.
Сжатие
На этом этапе поршень двигается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом он частично закрывает продувочное и выпускное окна. Таким образом, в момент закрытия в цилиндре происходит сжатие бензина и воздуха. В этот момент происходит разряжение, которое приводит к поступлению горючей смеси из карбюратора в кривошипную камеру.
Рабочий ход
Что касается работы двухтактного дизельного двигателя, то здесь чуть иной принцип работы. В этом случае в цилиндр сначала попадает не горючая смесь, а воздух. После этого туда слегка распыляется топливо. Если частота вращения вала и размер цилиндра дизельного агрегата одинаковы, то, с одной стороны, мощность такого мотора будет превышать мощность четырехтактного. Однако такой результат не всегда прослеживается. Так, из-за плохого освобождения цилиндра от оставшихся газов и неполного использования поршня мощность двигателя не превышает 65% в лучшем случае.
Лекция 15.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) - наиболее распространенный тип тепловых двигателей, в которых процессы получения тепловой энергии и преобразования ее в механическую работу пространственно совмещены. Достигается это совмещение благодаря тому, что получение теплоты от сжигания топлива осуществляется в полостях с ограниченным объемом, в результате чего расширяющиеся продукты сгорания создают избыточное давление. Такое давление реализуется в виде механической работы, затрачиваемой на перемещение поршней, турбинных лопаток или вытекающей струи газа. В соответствии с типом элемента, перемещаемого давлением газа, различают поршневые, турбинные и реактивные двигатели.
Благодаря компактности, высокой экономичности и надежности поршневые ДВС получили наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности, строительства и пр. Классификация поршневых ДВС показана на рис. 1.
Процесс преобразования тепловой энергии в механическую работу поршневыми двигателями осуществляется циклически.
Рабочим циклом называют совокупность последовательно протекающих в цилиндре двигателя термодинамических процессов, в результате совершения которых происходит однократное преобразование тепловой энергии, выделенной при сжигании порции топлива в цилиндре двигателя, в механическую работу по перемещению поршня. Рабочий цикл состоит из следующих процессов: заполнения цилиндра воздухом или приготовленной в карбюраторе горючей смесью, сжатия воздуха или горючей смеси, подачи и распыливания топлива в дизелях (смесеобразование), воспламенения, сгорания и тепловыделения, расширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов.
Рис. 1. Общая классификация двигателей внутреннего сгорания.
Поршень в цилиндре двигателя совершает возвратно-поступательные движения между определенными (фиксированными) положениями, которые называются соответственно внутренней и наружной мертвыми точками (ВМТ и НМТ). Перемещение поршня между мертвыми точками в одном направлении называют ходом поршня, а часть цикла, совершаемую при движении поршня между мертвыми точками, - тактом. Название такта дается по основному процессу, протекающему при ходе поршня. При перемещении поршня объем внутренней полости цилиндра меняется.
Характерными объемами при этом принимаются следующие:
Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ, называемый объемом пространства сжатия и обозначаемый V c ;
Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ, называемый полным объемом цилиндра и обозначаемый V t ;
Объем, описываемый поршнем между мертвыми точками, который называется рабочими объемом цилиндра и обозначается V s .
Отношение полного объема цилиндра к объему пространства сжатия называют степенью сжатия, ее обозначают е и находят по формуле
(1)
Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра над поршнем, т. е. сжимается заряд в цилиндре при перемещении поршня из НМТ в ВМТ.
Рабочий цикл в ДВС может совершаться за два или четыре хода поршня. В соответствии с этим двигатели называют двухтактными и четырехтактными.
В зависимости от способа приготовления горючей смеси, получаемой при смешивании топлива с воздухом, различают двигатели с внутренним смесеобразованием - дизельные и внешним - карбюраторные двигатели.
По способу воспламенения рабочей смеси, состоящей из топлива и воздуха, ДВС делят на основные группы: с принудительным воспламенением от постороннего источника (двигатели карбюраторные и газовые); с воспламенением от сжатия (дизели).
Карбюраторные двигатели работают на легком жидком топливе (бензине), дизели - на тяжелом жидком топливе (дизельном топливе и других фракциях нефти).
В карбюраторных двигателях горючая смесь образуется вне цилиндра. В цилиндры поступает готовая смесь (пары бензина с воздухом), которая во время такта сжатия сжимается в 6...9 раз и затем поджигается электрической искрой.
Дизели работают по иному принципу, чем карбюраторный двигатель: в цилиндры поступает не горючая смесь, а чистый воздух, который сжимается в 12...20 раз. При таком сжатии давление в камере сжатия повышается, а сам воздух при этом нагревается. В сжатый и нагретый воздух через специальную форсунку впрыскивается дизельное топливо, которое распыляется на мельчайшие капельки и частично испаряется, образуя с воздухом горючую смесь. Эта смесь воспламеняется от нагретого при сжатии воздуха без какого-либо постороннего зажигания и сгорает.
Количественные соотношения топлива и воздуха (топливо и воздух образуют горючую смесь) определяются окислительно-восстановительными реакциями, протекающими между химическими элементами топлива и кислородом воздуха. В большем количестве воздуха можно сжечь большее количество топлива и, следовательно, получить большее количество теплоты и механической работы, поэтому в дизельных двигателях для повышения мощности при неизменных геометрических параметрах цилиндров может использоваться наддув, т. е. подача воздуха под давлением.
Поршневой ДВС состоит из группы неподвижных и подвижных узлов и ряда обслуживающих систем. Принципиальные схемы одноцилиндрового четырехтактного дизеля с наддувом и двухтактного дизеля показаны на рис. 2, 3 и 4.
К основным неподвижным узлам относятся фундаментная рама с подшипниками коленчатого вала, на которую устанавливаются станина и втулки цилиндров. Сверху цилиндры закрываются крышками. Двигатели с помощью лап монтируются на подмоторной раме 13 (см. рис. 2, а). Втулки цилиндров устанавливаются, как правило, в едином блоке, называемом блоком цилиндров 5, и закрывается единой для всего ряда цилиндров крышкой, которую называют головкой блока цилиндров 11. К главным подвижным деталям ДВС относятся поршень 7, шатун 3 и коленчатый вал 2.
Рис. 2. Двигатель внутреннего сгорания (дизель):
а - принципиальная схема двигателя:
1 -нижний картер (поддон); 2 -коленчатый вал; 3 -шатун; 4 -верхний картер; 5 -блок цилиндров; 6 -нагнетатель (наддувочный агрегат); 7 - поршень; 8 - впускной клапан; 9 -форсунка; 10 - выпускной клапан; 11 -головка блока цилиндров; 12 - топливный насос высокого давления; 13 - подмоторная рама;
б - индикаторная диаграмма Р-V; в - диаграмма фаз газораспределения:
φ 0 - угол опережения открытия впускного клапана; φ з - угол запаздывания закрытия впускного клапана; φ в - угол опережения открытия выпускного клапана; φ к - угол запаздывания закрытия выпускного клапана; φ т - угол опережения впрыска топлива; φ 0 +φ к - угол перекрытия клапанов;
г - схема работы четырехтактного дизеля
Рис. 3. Схема работы двухтактного дизеля со встречно-движущимися поршнями и прямоточно-щелевой продувкой:
1,6 -верхний и нижний поршни; 2 - продувочные окна; 3 - форсунки; 4 - камера сгорания; 5 - выхлопные окна
Рис. 4. Двухтактный дизель с П-образной поперечной продувкой: а - схема работы двухтактного дизеля; б - диаграмма фаз газораспределения; в - индикаторная диаграмма: zут - расширение; тп - свободный выпуск; паа" - продувка; а"а" - наполнение; а"с - cжатие; czy - горение; х - начало впрыска топлива; у -окончание подачи топлива в камеру сгорания
Каждый ДВС имеет следующие системы:
Систему газообмена, управляющую органами наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха и очистки его от отработавших газов;
Топливную систему, служащую для подачи и подготовки топлива к сгоранию в цилиндре;
Систему смазывания;
Систему охлаждения;
Систему пуска;
Систему управления;
Систему регулирования.
Современные ДВС оснащаются также дополнительными системами и устройствами, которые улучшают мощностные и другие показатели. К ним относят системы наддува, предпускового подогрева и автоматики, шумо- и виброгасящие устройства, гасители крутильных колебаний на коленчатом валу и т. п.
К основным параметрам дизелей относят номинальную мощность, число цилиндров, тактность, диаметр цилиндра, ход поршня, степень сжатия, массогабаритные размеры и др.
Рассмотрим принцип работы четырехтактного дизеля с наддувом (см. рис. 2, г), у которого один рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня, соответствующих двум оборотам коленчатого вала.
Первый такт - такт впуска свежего воздуха - происходит при перемещении поршня от ВМТ к НМТ. Впускной клапан 8 открыт, а выпускной 10 - закрыт. С началом движения поршня от ВМТ к НМТ объем рабочего пространства цилиндра 5 увеличивается, а давление в нем уменьшается и становится меньше атмосферного в дизелях без наддува (нагнетатель 6 отсутствует). При наличии наддува воздух поступает в цилиндр под давлением, создаваемым компрессором (наддувочным агрегатом). При отсутствии наддува свежий заряд воздуха поступает в цилиндр за счет разрежения. Для достижения максимального наполнения цилиндра впускной клапан открывается несколько раньше, в точке г с определенным углом опережения, равным 15...35° угла поворота коленчатого вала до ВМТ, и закрывается в точке а с некоторым углом запаздывания φ з, равным 10...30° поворота вала после НМТ (см. рис. 2, в).
Второй такт - такт сжатия - начинается при обратном ходе поршня НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. В цилиндре образуется замкнутое пространство, объем которого при движении к ВМТ уменьшается. За счет уменьшения объема происходит сжатие свежего заряда воздуха, в результате чего повышаются его давление до 3...4 МПа и температура - до 600...700 °С, которая становится достаточной для самовоспламенения впрыскиваемого топлива.
При подходе поршня к ВМТ в цилиндр впрыскивается мелко распыленное топливо с некоторым опережением φ т, равным 10...30° угла поворота коленчатого вала до ВМТ, для образования однородной смеси и ее воспламенения вблизи ВМТ.
Третий такт - такт расширения, при котором топливо сгорает и происходит резкое повышение давления и температуры рабочего тела. Максимальное давление при сгорании топлива у малооборотных дизелей 5...7 МПа, у средне- и высокооборотных 6... 12 МПа, у дизелей с наддувом 10...15 МПа. Температура газа в конце сгорания топлива тем выше, чем больше давление, и колеблется в пределах 1600...2000 °С.
Высокое давление при расширении рабочего тела вызывает движения поршня от ВМТ к НМТ, в результате чего совершается полезная работа.
Четвертый такт - такт выпуска, при котором в конце рабочего хода до прихода поршня в НМТ открывается выпускной клапан 10 и начинается процесс свободного выпуска газов из цилиндра в выпускной трубопровод. Свободный выпуск осуществляется за счет перепада давления в цилиндре и в выпускной системе. Температура отработавших газов при этом 350...500 °С и давление 0,3...0,4 МПа.
Опережение открытия выпускного клапана 10 в точке 6 соответствует φ в = 20...50° угла поворота коленчатого вала до НМТ. Поршень, двигаясь вверх, выталкивает отработавшие газы из цилиндра, освобождая цилиндр для новой порции свежего воздуха.
Закрывается выхлопной клапан в точке r при φ к = 10...30° за ВМТ. Сумма двух углов φ 0 + φ к называется углом перекрытия клапанов. При дальнейшем движении поршня вниз начинается новый рабочий цикл, такты которого повторяются в перечисленной ранее последовательности.
Рассмотрим принцип работы двухтактного дизеля (см. рис. 3) со встречно-движущимися поршнями и прямоточно-щелевой продувкой.
В цилиндре дизеля имеется по два поршня, движущихся в противоположных направлениях и образующих при этом в средней части цилиндровой гильзы (между днищами поршней) одну общую камеру сгорания. Подвод продувочного воздуха к цилиндрам и выпуск отработанных газов осуществляются через окна в цилиндровых гильзах, которые открываются и закрываются поршнями. Верхние поршни управляют впуском воздуха через продувочные окна, а нижние - выпуском отработанных газов через выпускные (выхлопные) окна.
Рабочий цикл в двухтактном дизеле совершается за два такта, т. е. за один оборот коленчатого вала, и осуществляется следующим образом.
Первый такт начинается при движении поршней навстречу друг другу (см. рис. 3) от их НМТ к ВМТ. Сначала нижний поршень перекрывает выпускные окна, а затем верхний поршень - продувочные окна. Указанная очередность закрытия окон объясняется тем, что нижний коленчатый вал по углу поворота опережает верхний на 12°. До закрытия выпускных окон воздух, поступающий под давлением, вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Когда окна закрываются, воздух через открытые впускные окна продолжает поступать в цилиндр. Более позднее закрытие впускных окон по сравнению с выпускными способствует дозаправке цилиндра свежим воздухом до давления, почти равного давлению продувочного воздуха, т. е. происходит так называемый наддув. Это позволяет увеличивать весовой заряд воздуха в цилиндре, а, следовательно, сжечь большее количество топлива и получить большую мощность.
Как только окна закрылись, начинается сжатие воздуха в цилиндре. Когда поршни приблизятся к ВМТ, в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое в среде нагретого при сжатии до высокой температуры воздуха воспламеняется.
В начале второго такта происходит сгорание топлива, что приводит к повышению давления газов в цилиндре до 8...9 МПа. Под действием этого давления поршни расходятся от ВМТ, газы расширяются и их давление понижается. В конце такта расширения нижний поршень открывает выпускные окна и начинается выхлоп отработавших газов. Немного позднее, когда верхний поршень откроет впускные окна, начинается процесс продувки цилиндра свежим воздухом. Этот процесс продолжается до момента закрытия выпускных окон в начале первого такта, а далее цикл повторяется.
Аналогично совершается рабочий цикл двухтактного дизеля с П-образной поперечной продувкой (см. рис. 4).