В цилиндрах дизеля сжимается только воздух. В четырехтактных дизелях та же последовательность тактов, что и в карбюраторных, но рабочие процессы, происходящие в них, имеют принципиальные отличия от рассмотренных выше.
В процессе пуска (рис. 4, а), когда поршень 2 движется от в.м.т. к н.м.т., через открытый впускной клапан в цилиндр дизеля поступает очищенный воздух. Поступление воздуха в цилиндр осуществляется либо за счет разрежения в цилиндре, либо за счет избыточного давления воздуха, создаваемого нагнетателями у дизелей с наддувом. Воздух, поступающий в цилиндр двигателя, соприкасаясь с горячими стенками впускного трубопровода, клапанами и другими деталями, окружающими внутрицилиндровое пространство, подогревается. Температура воздуха повышается также в результате перемешивания его с остаточными продуктами сгорания.
Как и в карбюраторном двигателе, открытие впускного клапана 4 у дизеля происходит несколько раньше, чем поршень достигнет в.м.т. Закрывается же впускной клапан после прохождения поршнем н.м.т. При этом, несмотря на начавшееся движение поршня к в.м.т., в цилиндр по инерции продолжает поступать воздух.
При дальнейшем подъеме поршня вверх происходит сжатие воздуха (рис. 4, б), смешавшегося с остаточными газами. Чтобы создать условия для воспламенения горючей смеси, степень сжатия у дизелей повышена в 2—3 раза по сравнению с карбюраторными двигателями. В конце такта сжатия давление воздуха повышается до 3,5—5 МПа, а температура его достигает 500—700 °C. .
После того как поршень займет соответствующее положение (не доходя до в.м.т. 10—20° по углу поворота коленчатого вала), с помощью топливного насоса 1 и форсунки 3 в цилиндр впрыскивается мелко распыленное топливо, которое, попадая в среду сильно нагретого воздуха, нагревается, испаряется, перемешивается с воздухом, воспламеняется и сгорает. При этом давление повышается до 5,5—8 МПа, а температура достигает 1600—2000 °C. Продукты сгорания стремятся расшириться. Они давят на днище поршня 2 (рис. 4, в), заставляя его перемещаться и через шатун приводить во вращение коленчатый вал. Таким образом совершается рабочий ход.
К концу рабочего хода давление газов в цилиндре резко падает, температура понижается и газы выполняют лишь незначительную полезную работу. Выпускной клапан 5 открывается с опережением по отношению к н.м.т., равным 30—70°. Благодаря этому выпуск
Большую часть тактов сжатия и расширения впускной и выпуск ной клапаны закрыты. Открываются клапаны с помощью специального механизма.
Из описанного процесса видно, что в отличие от карбюраторного двигателя приготовление рабочей смеси у дизеля происходит не в карбюраторе, а в цилиндре непосредственно перед ее воспламенением. На процесс смесеобразования у дизелей отводится очень малый промежуток времени, приблизительно в 40—50 раз меньший, чем у карбюраторных двигателей такой же быстроходности.
Для ускорения смесеобразования в дизеле топливо мелко распыляется (размер большинства капель обычно не превышает 0,1 мм), так как подается в цилиндр под большим давлением (до ходящим до 40 МПа и более). Быстрому прогреву, испарению и перемешиванию топлива с воздухом способствуют также интенсивное движение последнего (скорости доходят до 200—300 м/с), высокая температура воздуха и деталей камеры сгорания.
Для достижения достаточно полного сгорания в дизеле создается избыток воздуха. Количество воздуха, поступающего в цилиндры дизеля, обычно на 20—60 % больше теоретически необходимого для полного сгорания. Высокие скорости движения воздуха в цилиндре и камере сгорания обеспечиваются конструкцией впускной системы или самих камер сгорания.
Благодаря более высокой степени сжатия, более полному сгоранию топлива и некоторым другим факторам КПД дизелей выше, чем карбюраторных двигателей. Расход топлива у дизелей в сред нем на 25—30 % меньше, чем у карбюраторных двигателей.
Дизели могут работать на тяжелых сортах топлива, которые дешевле и безопаснее в пожарном отношении. Положительная особенность дизелей — отсутствие системы зажигания. Воспламенение обеспечивается за счет сильного сжатия воздуха.
Наряду с преимуществами дизель имеет и некоторые недостатки.
Более высокие давления в цилиндре требуют увеличения размеров деталей, а это приводит к увеличению габаритных размеров и массы дизеля. Сложным является устройство системы питания дизеля топливом. Пуск дизеля труднее, чем пуск карбюраторного двигателя, особенно в зимнее время.