Двигатели ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 — двухтактные с воспламенением от сжатия. Полный рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.
Воздух, необходимый для сгорания топлива в цилиндрах, подается специальным воздушным нагнетателем. Из нагнетателя под давлением до 0,5 кг/см2 воздух поступает в воздушную камеру блока, окружающую цилиндры. При движении к нижней мертвой точке (н. ю. т.) поршень открывает продувочные окна, соединяя воздушную камеру блока с цилиндром. При ходе поршня вверх от н. м. т. продувочные окна закрываются поршнем, после чего начинается сжатие воздуха. Давление конца сжатия при подходе поршня к верхней мертвой точке (в. м. т.) достигает 50 кг/см2, причем воздух нагревается до температуры 600-700° С.
При положении поршня около в. м.т. (за 14° при максимальной подаче топлива при установке насос-форсунки АР-20А3, за 19° при установке насос-форсунки АР-21А3 н за 17° при установке насос-форсунки АР-23А3) в сжатый и нагретый воздух впрыскивается топливо под высоким давлением. Камера сгорания двигателей выполнена в поршне и имеет форму, обеспечивающую равномерное распределение в воздухе топлива, впрыскиваемого насос-форсункой с многодырчатым распылителем.
Вихревые движения воздуха, создаваемые при продувке, сохраняются в течение хода сжатия и способствуют улучшению сгорания топлива. Вследствие высокой температуры сжатого воздуха и интенсивного вихреобразовання впрыскиваемое топливо быстро воспламеняется и давление в цилиндре возрастает до 67-100 кг/см2 (давление зависит от числа оборотов коленчатого вала и типа устанавливаемой насос-форсунки).
При движении поршня к н. м. т. в цилиндре происходит расширение газов, которое продолжается до открытия расположенных в головке цилиндров выпускных клапанов (выпускные клапаны начинают открываться за 88° до н. м. т.). После открытия выпускных клапанов давление в цилиндре быстро надает вследствие истечения продуктов сгорания в выпускной патрубок и затем через трубопровод и глушитель в атмосферу.
При последующем движении поршня за 4б° до н. м. т. кромка поршня открывает продувочные окна в гильзе и начинается продувка цилиндров, во время которой воздух из воздушного пространства блока поступает а цилиндр и вытесняет остатки продуктов сгорания через всё ещё открытые выпускные клапаны. При этом вместе с продуктами сгорания в атмосферу выходит часть воздуха. К концу продувки через клапаны выходит почти чистый воздух, что способствует их охлаждению.
Продувочные окна закрываются поршнем через промежуток времени, соответствующие +46° поворота коленчатого вала от н. м. т., выпускные клапаны — через 58° после н. м. т. К концу продувки давление а цилиндре будет несколько выше, чем атмосферное. Фазы распределения двигателя, на котором установлены насос-форсунки АР-20А3.
Кривошипы коленчатого вала расположены у двигателей ЯАЗ-М204 под углом 90° одна к другому, а у двигателей ЯАЗ-М206—под углом 60°. Такое расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование вспышек, но вызывает необходимость применения специального устройства для уравновешивания момента от действии сил инерции (первого порядка) кривошипно-шатунного механизма.
Особенности двигателей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206:
1) двухтактный цикл н наличие воздушного нагнетателя;
2) прямоточная клапанно-щелевая продувка;
3) непосредственный впрыск топлива;
4) наличие уравновешивающего механизма.
Кроме того, особенностью двигателей является установка насосом высокого давления и форсунок, выполненных вместе в компактных агрегатах (насос-форсунка), которые установлены в головке блока цилиндров по оси каждого цилиндра. Это даёт возможность подвить давление впрыска и сделать рыспыление топлива более тонким.
В двигателях применена насос-форсунка открытого типа. Давление впрыска топлива, доходящее до 1400 кг/смЯ при 2000 oG/мин коленчатого мала, значительно снижается при малом числе оборотов. Вследствие этого распыление топлива при работе с малым числом оборотов ухудшается и сгорание становится менее эффективным. Ухудшение сгорания при малом числе оборотов коленчатого вала происходит также из-за снижения давления продувочного воздуха и, как следствие, уменьшения наполнения цилиндров, снижения температуры в конце сжатии и увеличения продолжительности сгорания топлива.
Ухудшение сгорания приводит к отложению нагара на поршнях, кольцах, клапанах и продувочных окнах гильз, что в совокупности с ухудшением условий смазки при малом числе оборотов вызывает повышениый износ, задиры поршней и гильз, зависание выпускных клапанов и обгорание распылителей насос-форсунок.
Во время эксплуатации двигателей при больших нагрузках следует стремиться работать с числом оборотов коленчатого вала в пределах 1500-1700 в минуту. При движении автомобилей с полной нагрузкой по дорогам с усовершенствованным покрытием Допустима работа двигателя с числом оборотов коленчатого вала не менее 1100 в минуту.
В двигателях вследствие применения двухтактного процесса, эффективной очистки и хорошего смесеобразования получается очень большая литровая мощность (номинальная мощность двигателя, отнесенная к его литражу) —до 29,4 я. с. на 1 л., что обуславливает повышенную тепловую и механическую нагрузки на основные детали двигателя.
Надежное охлаждение поверхностей этих деталей водой, маслом н продувочным воздухом, высокая точность обработки, применение прочных материалов и их специальная обработка обеспечивают надежную и длительную работу двигателя. Работа двигателей ЯМЗ в большей степени, чем других двигателей, зависит от правильного совместного действия систем охлаждения и смазки, от сорта применяемого смазочного материала, а также от правильного обслуживания и ремонта. Поэтому для эксплуатации можно применять только специальные сорта масла с присадками. Применение других видов масел оказывает преждевременный износ деталей. Необходимо использовать также топливо с улучшенной очисткой от загрязнения путём применения отстоя.
