Классификация, общее устройство и характеристика двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — устройство для преобразования химической энергии углеводородного топлива в тепловую, а из нее — в механическую энергию вращения коленчатого вала. Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по способу воспламенения горючей смеси (смеси топлива с воздухом): от сжатия (дизели), от электрической искры (бензиновые и газовые); по способу смесеобразования с внешним (бензиновые и газовые) и внутренним смесеобразованием (дизели); по рабочему процессу (четырехтактные и двухтактные); по виду топлива (бензиновые, дизельные, газовые); по числу цилиндров (однои многоцилиндровые); по расположению цилиндров (рядные, Vобразные) и др.

ДВС состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и имеет системы питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательные движения коленчатого вала и состоит из: цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала и маховика. Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и выпуска из цилиндра отработавших газов. Он состоит: из распределительного вала, его привода (шестерни, цепь или ремень), толкателей, клапанов, коромысел и пружин.

Система питания служит для подачи топлива и приготовления горючей смеси в карбюраторе или впускном коллекторе (бензиновые и газовые двигатели) или непосредственно в цилиндре (дизельные двигатели), а также обеспечивает отвод отработанных газов. Система охлаждения (жидкостная или воздушная) обеспечивает отвод тепловой энергии от деталей двигателя. Система смазки предназначена для подвода масла к трущимся деталям. Система зажигания обеспечивает своевременное воспламенение горючей смеси от электрической искры в бензиновых и газовых двигателях.

Система пуска двигателя — стартерная или от вспомогательного пускового двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного поршневого двигателя происходит при возвратно-поступательном движении поршня между верхней мертвой точкой (ВМТ) к нижней мертвой точкой (НМТ). Он состоит из тактов: впуска рабочей смеси или воздуха в цилиндры (поршень от ВМТ к НМТ, открыт впускной клапан); такт сжатия (от НМТ к ВМТ, закрыты оба клапана); такт расширения (рабочий ход) под действием давления газов образующихся в результате горения горючей смеси (от ВМТ к НМТ, клапаны закрыты); такт выпуска отработанных газов (от НМТ к ВМТ, открыт выпускной клапан).

В рабочем цикле двухтактного двигателя процессы происходят как в пространстве над поршнем, так и под ним, при этом такты цикла совмещены попарно.

Наибольшее распространение в сельском хозяйстве получили дизельные двигатели, которые используют дешевое дизельное топливо и более экономичны, чем бензиновые. Они установлены на всех тракторах и значительной части грузовых автомобилей. Недостатком дизельным двигателем является сложность изготовления деталей топливной аппаратуры и других элементов, высокая шумность и вибрация, а также высокая дымность выхлопа. Бензиновые и газовые двигатели устанавливаются на легковых и небольших грузовых автомобилях, они дешевле в изготовлении, имеют малые габариты, высокую частоту вращения коленчатого вала, а современные системы питания с впрыском топлива обеспечивают их экономичность и экологичность.