У четырехтактного двигателя каждый такой процесс называется тактом и происходит за один ход поршня.
Тактами карбюраторного двигателя являются впуск — наполнение цилиндра свежим зарядом горючей смеси; сжатие — впущенный в цилиндр свежий заряд горючей смеси сжимается для подготовки следующего такта, которым является рабочий ход, предназначенный для преобразования тепловой энергии в механическую работу; завершающим тактом является выпуск отработавших газов. Затем такты повторяются в такой же последовательности.
Рассмотрим теоретический рабочий процесс двигателя, условно принимая, что все такты начинаются и заканчиваются в мертвых точках.
Рис. 1 1. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя. а - такт впуска, 1 - поршень, 2 - цилиндр, 3 - впускная труба, 4 - впускной клапан, 5 - свеча зажигания; 6 - выпускной клапан, 7 - выпускная труба, 8 - шатун, 9 - коленчатый вал, б - такт сжатия, в - такт расширения (рабочий ход), г - такт выпуска
Первый такт — впуск (рис. 1.1, а). Перед началом такта поршень находится в ВМТ. Выпускной клапан 6 при этом закрыт, а впускной 4 открывается. Поршень 1, перемещаясь из ВМТ в НМТ, освобождает объем над поршнем, создавая там разрежение. Вращение коленчатого вала передается через детали газораспределительного механизма на впускной 4 клапан, и он открывается. Под действием разрежения в цилиндр 2 из карбюратора через впускную трубу 3 поступает горючая смесь. В цилиндре она смешивается с остаточными отработавшими газами и преобразуется в рабочую смесь. В конце такта впуска давление внутри цилиндра составляет 80...90 кПа (0,8...0,9 кгс/см2). Температура рабочей смеси в конце такта впуска достигает 80...120°C при условии, что двигатель прогрет до оптимальной температуры. В противном случае температура будет ниже нормы.
Второй такт — сжатие (рис. 1.1, б). При такте сжатия оба клапана закрыты. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь в 6—10 раз. За счет сжатия температура рабочей смеси поднимается до 300...450°C, а давление достигает 1000...1200 кПа (10...12 кгс/см2).
Третий такт — рабочий ход (рис. 1.1, в). В конце такта сжатия при подходе поршня к ВМТ через свечу зажигания 5 в цилиндр подается электрическая искра, от которой воспламеняется рабочая смесь в цилиндре. При сгорании рабочей смеси температура в камере сгорания поднимается до 2000...2500°C, что приводит к резкому возрастанию давления внутри цилиндра, достигающему 3...4 МПа (30...40 кгс/см2). Давление передается на днище поршня 7, далее через поршневой палец и шатун 8 на коленчатый вал 9, заставляя его вращаться. Поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Это основной такт, при нем происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. После быстрого нарастания давления в начале рабочего хода и передачи этого давления на коленчатый вал начинается уменьшение давления в результате увеличения объема над поршнем. Происходит снижение температуры до 1200...1400°C и давления до 400...500 кПа (4...5 кгс/см2). В конце рабочего хода открывается выпускной клапан, и отработавшие газы через выпускную трубу 7 и глушитель начинают выходить в атмосферу.
Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.1, г). При такте выпуска открывается выпускной клапан 6, и отработавшие газы через выпускную трубу 7 выходят в атмосферу. Поршень при этом перемещается из НМТ в ВМТ. Однако полностью очистить цилиндр от отработавших газов не удается. Часть отработавших газов остается в цилиндре и смешивается со следующим зарядом горючей смеси. Когда поршень приходит в ВМТ, закрывается выпускной клапан, и рабочий процесс повторяется. В конце такта выпуска давление в цилиндре снижается до 110...120 кПа (1,1...1,2 кгс/см2), а температура до 700...850°C.