Вики-текст старой страницы до правки ($1) (old_wikitext) | 'thumb|ДВС, работающий по [[Цикл Отто|циклу Отто]]: 1 — такт впуска топливо-воздушной смеси; 2 — такт сжатия и воспламенения смеси; 3 — такт расширения сгорающей смеси; 4 — такт выпуска продуктов горения]]
[[Файл:Arbeitsweise Zweitakt.gif|thumb|Схема: [[двухтактный двигатель]] внутреннего сгорания с резонаторной трубой]]
[[Файл:Displacement.gif|thumb|[[Четырёхтактный двигатель|четырёхтактный]] [[Рядный двигатель|рядный]] [[Четырёхцилиндровый двигатель|четырёхцилиндровый]] двигатель внутреннего сгорания]]
'''Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС)''' — [[Тепловой двигатель|двигатель]], в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере ('''''
ри''''') двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от [[Теплота сгорания|сгорания]] топлива в [[Механическая работа|механическую работу]].
По сравнению с [[Двигатель внешнего сгорания|двигателями внешнего сгорания]] ДВС:
* не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо само образует рабочее тело;
* компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;
* легче;
* экономичнее;
* потребляет [[топливо]], обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.
== История создания ==
В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель [[Риваз, Франсуа Исаак де|Франсуа Исаак де Риваз]] построил первый поршневой двигатель, называемый часто {{нп5|Двигатель де Риваза|двигателем де Риваза|en|De Rivaz engine}}. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и искровое зажигание. [[Кривошипно-шатунный механизм|Кривошипно-шатунного механизма]] в конструкции двигателя ещё не было.<br>
[[Файл:Lenoir gas engine 1860.jpg|thumb|220px|Газовый двигатель [[Ленуар, Жан Этьен|Ленуара]], 1860 года.]]
Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком [[Ленуар, Жан Этьен|Этьеном Ленуаром]] в 1860 году. Мощность составляла 8,8 [[Ватт|кВт]] (11,97 [[Лошадиная сила|л. с.]]). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и [[светильный газ|светильного газа]] с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. В конструкции двигателя появился [[кривошипно-шатунный механизм]].
[[Коэффициент полезного действия|КПД]] двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года выдающийся немецкий конструктор [[Отто Николаус|Николаус Аугуст Отто]] с братом построили копию газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и [[Коэффициент полезного действия|КПД]] до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.
[[Файл:Viertactversuchsmotor von Otto.jpg|thumb|[[Четырёхтактный двигатель]] Отто 1876 года.]]
В 1876 г. Николаус Август Отто построил более совершенный [[Четырёхтактный двигатель|четырёхтактный]] газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1880-х годах [[Костович, Огнеслав Степанович|Огнеслав Степанович Костович]] в России построил первый [[Бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновый карбюраторный двигатель]].
[[Файл:Daimler First Motorcycle.jpg|thumb|Мотоцикл Даймлера с ДВС 1885 года ]]
В 1885 году немецкие инженеры [[Даймлер, Готтлиб|Готтлиб Даймлер]] и [[Майбах, Вильгельм|Вильгельм Майбах]] разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого [[Мотоцикл|мотоцикла]] в 1885, а в 1886 году — на первом [[Автомобиль|автомобиле]].
Немецкий инженер [[Дизель, Рудольф|Рудольф Дизель]] стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил [[Дизельный двигатель|двигатель с воспламенением от сжатия]]. На заводе «Людвиг Нобель» [[Нобель, Эммануил Людвигович|Эммануила Людвиговича Нобеля]] в Петербурге в 1898—1899 [[Тринклер, Густав Васильевич|Густав Васильевич Тринклер]] усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный [[Дизельный двигатель|двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением]] стал наиболее экономичным стационарным [[тепловой двигатель|тепловым двигателем]]. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 [[Лошадиная сила|л. с.]], один цилиндр диаметром 260 мм, ход [[Поршень (ДВС)|поршня]] 410 мм и частоту вращения 180 [[Оборот в минуту|об/мин]]. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный [[Тринклер, Густав Васильевич|Густавом Васильевичем Тринклером]], получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На [[Всемирная выставка (1900)|всемирной выставке в Париже в 1900]] двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 [[Коломенский завод]] купил у [[Нобель, Эммануил Людвигович|Эммануила Людвиговича Нобеля]] лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.
В 1908 году главный инженер Коломенского завода [[Корейво, Раймонд Александрович|Р. А. Корейво]] строит и патентует во Франции двухтактный дизель с противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на заводах Нобелей.
В 1896 году Чарльз В. Харт и Чарльз Парр разработали двухцилиндровый [[бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновый двигатель]]. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в [[США|Соединенных Штатах]] и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему зажигания и мощность 30 [[лошадиная сила|л. с.]] на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой<ref>[http://americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_857022 Hart Parr #3 Tractor] на сайте Национального музея американской истории{{Ref-en}}</ref>.
[[Файл:Ivel Tractor 1902.JPG|thumb|Дэн Элбон с его прототипом сельскохозяйственного трактора Ivel]]
Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элборна 1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.
[[Файл:Wright brothers engine 17.jpg|thumb|Двигатель, использованный [[Братья Райт|братьями Райт]] в 1910 году]]
В 1903 году состоялся полёт [[Wright Flyer|первого самолёта]] [[Братья Райт|братьев Орвила и Уилбура Райт]]. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом бензинового [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторного]] двигателя.
На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже [[Вандал (танкер)|«Вандал»]], построенной в 1903 году в России на [[Красное Сормово|Сормовском заводе]] для [[Товарищество нефтяного производства братьев Нобель|«Товарищества Братьев Нобель»]], были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120 л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».
В 1924 по проекту [[Гаккель, Яков Модестович|Якова Модестовича Гаккеля]] на [[Балтийский завод|Балтийском судостроительном заводе]] в Ленинграде был создан тепловоз [[Щэл1|Ю<sup>Э</sup>2 (Щ<sup>ЭЛ</sup>1)]].
Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по проекту профессора [[Ломоносов, Юрий Владимирович|Ю. В. Ломоносова]] по личному указанию [[Ленин, Владимир Ильич|В. И. Ленина]] в [[1924 год в истории железнодорожного транспорта|1924 году]] на немецком заводе [[Maschinenfabrik Esslingen|Эсслинген]] (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
== Виды двигателей внутреннего сгорания ==
[[Файл:Daimler-Benz DB 602.jpg|thumb|Поршневой ДВС]]
[[Файл:Mazda rotary engine early.jpg|thumb|Роторный ДВС]]
[[Файл:J85 ge 17a turbojet engine.jpg|thumb|Газотурбинный ДВС]]
* [[Поршневой двигатель внутреннего сгорания|Поршневые двигатели]] — камерой сгорания служит цилиндр, возвратно-поступательное движение поршня с помощью [[Кривошипно-шатунный механизм|кривошипно-шатунного механизма]] преобразуется во вращение вала.
* [[Газовая турбина]] — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.
* Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля ([[двигатель Ванкеля]]).
ДВС классифицируют:
* по назначению — на транспортные, стационарные и специальные.
* по роду применяемого топлива — лёгкие жидкие (бензин, газ), тяжёлые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).
* по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).
* по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.
Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению цилиндров, коленчатых и распределительных валов, по типу [[охлаждение|охлаждения]], по наличию или отсутствию крейцкопфа, [[наддув]]а (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма, по направлению и частоте вращения коленчатого вала, по отношению диаметра цилиндра к ходу поршня, по степени быстроходности (средней скорости поршня).
== Октановое число топлива ==
{{Main|Октановое число}}
Энергия передаётся на коленчатый вал двигателя от расширяющихся газов во время рабочего хода. Сжатие топливо-воздушной смеси до объёма камеры сгорания повышает эффективность работы двигателя и увеличивает его КПД, но увеличение [[степень сжатия|степени сжатия]] также увеличивает вызываемое сжатием нагревание рабочей смеси согласно [[закон Шарля|закону Шарля]].
Если топливо [[воспламеняемость|легковоспламеняемое]], вспышка происходит до достижения [[Поршень (ДВС)|поршнем]] [[верхняя мёртвая точка|ВМТ]]. Это, в свою очередь, заставит поршень провернуть коленвал в обратном направлении — такое явление называют обратной вспышкой.
'''Октановое число является мерой процентного содержания изооктана в гептан-октановой смеси и отражает способность топлива противостоять самовоспламенению под воздействием температуры.''' Топливо с более высокими октановыми числами позволяют двигателю с высокой [[степень сжатия|степенью сжатия]] работать без склонности к самовоспламенению и детонации и, стало быть, иметь более высокую степень сжатия и более высокий КПД.
Работа [[Дизельный двигатель|дизельных двигателей]] обеспечивается самовоспламенением от сжатия в цилиндре чистого воздуха или бедной газовоздушной смеси, неспособной к самостоятельному горению (газодизель) и отсутствия в заряде топлива до последнего момента.
== Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня ==
Одним из основополагающих конструктивных параметров ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра (или наоборот). Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1, на дизельных моторах ход поршня, как правило, тем больше диаметра цилиндра, чем больше двигатель. Оптимальным с точки зрения газодинамики и охлаждения поршня является соотношение 1 : 1. Чем больше ход поршня, тем больший крутящий момент развивает двигатель и тем ниже его рабочий диапазон оборотов. Наоборот, чем больше диаметр цилиндра, тем выше рабочие обороты двигателя и тем ниже его крутящий момент на низких оборотах. Как правило, короткоходные ДВС (особенно гоночные) имеют больший крутящий момент на единицу рабочего объема, но на относительно высоких оборотах (больше 5000 об/мин.). При большем диаметре цилиндра/поршня сложнее обеспечить должный теплоотвод от донышка поршня ввиду его больших линейных размеров, но при высоких рабочих оборотах скорость поршня в цилиндре не превышает скорости поршня более длинноходного на его рабочих оборотах.
== Бензиновые ==
{{main|Бензиновый двигатель}}
=== Бензиновые карбюраторные ===
{{see|Карбюратор}}
[[Стехиометрическая горючая смесь|Смесь топлива с воздухом]] готовится в [[карбюратор]]е, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае — [[гомогенность]].
=== Бензиновые инжекторные ===
{{see|Инжекторная система подачи топлива}}
Также, существует способ смесеобразования путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих [[форсунка|форсунок]] ([[Инжекторная система подачи топлива|инжектор]]). Существуют системы одноточечного (моновпрыск), и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осуществляется плунжерно-рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных системах смесеобразование осуществляется с помощью электронного блока управления (ЭБУ), управляющего электрическими бензиновыми форсунками.
== Дизельные, с воспламенением от сжатия ==
{{main|Дизельный двигатель}}
Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования [[Свеча зажигания|свечи зажигания]]. В разогретый в цилиндре воздух от [[Адиабатический процесс|адиабатического сжатия]] (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через [[Форсунка|форсунку]] впрыскивается порция топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыление, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела.
Так как дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что, в сочетании с длительным горением, обеспечивающим постоянное давление рабочего тела, благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50 % в случае с крупными судовыми двигателями.
Дизельные двигатели являются менее быстроходными и характеризуются большим [[Момент силы|крутящим моментом]] на валу. Также некоторые крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, [[мазут]]ах. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, за счёт пневматической схемы с запасом сжатого воздуха, либо, в случае с [[Дизель-генератор|дизель-генераторными]] установками, от присоединённого [[Электрический генератор|электрического генератора]], который при запуске выполняет роль [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|стартера]].
Вопреки расхожему мнению, современные двигатели, традиционно называемые дизельными, работают не по [[Цикл Дизеля|циклу Дизеля]], а по [[Цикл Тринклера|циклу Тринклера — Сабатэ]] со смешанным подводом теплоты.
Недостатки дизельных двигателей обусловлены особенностями рабочего цикла — более высокой механической напряжённостью, требующей повышенной прочности конструкции и, как следствие, увеличения её габаритов, веса и увеличения стоимости за счёт усложнённой конструкции и использования более дорогих материалов. Также дизельные двигатели за счет [[Горение#Гетерогенное горение|гетерогенного сгорания]] характеризуются неизбежными выбросами сажи и повышенным содержанием [[NOx (оксиды азота)|оксидов азота]] в выхлопных газах.
== Газовые двигатели ==
{{main|Газовый двигатель}}
Двигатель, сжигающий в качестве топлива [[углеводороды]], находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:
* смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 [[Атмосфера (единица измерения)|атм]]). Испарённая в [[испаритель|испарителе]] жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических [[форсунка|форсунок]]. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
* сжатые [[Природный газ|природные газы]] — хранятся в [[Газовый баллон|баллоне]] под давлением 150—200 [[атм]]. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие [[испаритель|испарителя]].
* [[генераторный газ]] — газ, полученный [[Автомобиль с газогенератором|превращением твёрдого топлива в газообразное]]. В качестве твёрдого топлива используются:
** [[ископаемый уголь|уголь]]
** [[торф]]
** [[древесина]]
== Газодизельные ==
{{main|Газодизельный двигатель}}
Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
== Роторно-поршневой ==
[[Файл:Wankel Cycle anim en.gif|thumb|right|200px|Схема цикла [[Роторно-поршневой двигатель|двигателя]] [[Ванкель, Феликс|Ванкеля]]: впуск (intake), сжатие (compression), рабочий ход (ignition), выпуск (exhaust); A — [[треугольник Рёло|треугольный]] [[Ротор (техника)|ротор]] (поршень), B — вал.]]
{{main|Роторно-поршневой двигатель}}
{{see|Роторно-цилиндро-клапанный двигатель}}
Предложен изобретателем Ванкелем в начале XX века. Основа двигателя — треугольный ротор (поршень), вращающийся в камере особой 8-образной формы, исполняющий функции поршня, коленвала и газораспределителя. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный [[цикл Дизеля]], [[Двигатель Стирлинга|Стирлинга]] или [[Цикл Отто|Отто]] без применения специального механизма газораспределения. За один оборот двигатель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя. Строился серийно фирмой НСУ в Германии (автомобиль [[NSU Ro 80|RO-80]]), [[АвтоВАЗ|ВАЗом]] в СССР (ВАЗ-21018 «Жигули», [[ВАЗ-416]], [[ВАЗ-426]], [[ВАЗ-526]]), [[Mazda|Маздой]] в Японии (Mazda RX-7, [[Mazda RX-8]]). При своей принципиальной простоте имеет ряд существенных конструктивных сложностей, делающих его широкое внедрение весьма затруднительным. Основные трудности связаны с созданием долговечных работоспособных уплотнений между ротором и камерой и с построением системы смазки.
В Германии в конце 70-х годов XX века существовал анекдот: «Продам НСУ, дам в придачу два колеса, фару и 18 запасных моторов в хорошем состоянии».
* [[Роторно-цилиндро-клапанный двигатель|RCV]] — двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт движения поршня, который совершает возвратно-поступательные движения, попеременно проходя впускной и выпускной патрубок.
== Комбинированный двигатель внутреннего сгорания ==
{{main|Комбинированный двигатель внутреннего сгорания}}
* — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой и [[Лопаточная машина|лопаточной машин]] (турбина, компрессор), в котором обе машины в соотносимой мере участвуют в осуществлении рабочего процесса. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув). Большой вклад в теорию комбинированных двигателей внёс советский инженер, профессор А. Н. Шелест.
=== Турбонагнетание ===
{{переписать раздел}}
Наиболее распространённым типом комбинированных двигателей является поршневой с турбонагнетателем.
[[Турбонагнетатель]] или турбокомпрессор (ТК, ТН) — это [[нагнетатель]], который приводится в движение [[выхлопные газы|выхлопными газами]]. Получил своё название от слова «турбина» (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение). Это устройство состоит из двух частей: роторного колеса турбины, приводимого в движение выхлопными газами, и [[центробежный компрессор|центробежного компрессора]], закреплённых на противоположных концах общего вала.
Струя рабочего тела (в данном случае, выхлопных газов) воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение вместе с валом, который изготовляется единым целым с ротором турбины из сплава, близкого к [[легированная сталь|легированной стали]]. На валу, помимо ротора турбины, закреплён ротор компрессора, изготовленный из алюминиевых сплавов, который при вращении вала позволяет нагнетать воздух в цилиндры ДВС. Таким образом, в результате действия [[выхлопные газы|выхлопных газов]] на лопатки турбины одновременно раскручиваются ротор турбины, вал и ротор компрессора. Применение турбокомпрессора совместно с промежуточным охладителем воздуха (интеркулером) позволяет обеспечивать подачу более плотного воздуха в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема). Часто при применении в двигателе турбокомпрессора говорят о турбине, не упоминая компрессора. Турбокомпрессор — это одно целое. Нельзя использовать энергию выхлопных газов для подачи воздушной смеси под давлением в цилиндры ДВС при помощи только турбины. Нагнетание обеспечивает именно та часть турбокомпрессора, которая именуется компрессором.
На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор вырабатывает небольшую мощность и приводится в движение малым количеством выхлопных газов. В этом случае турбонагнетатель малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания. Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся намного больше воздуха.
Турбонагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, поскольку тому что турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в противном случае, была бы (большей частью) потеряна.
Однако существует технологическое ограничение, известное как «турбояма» («турбозадержка») (за исключением моторов с двумя турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры или при использованием турбины с изменяемой геометрией, в автоспорте также применяется принудительный разгон турбины с помощью системы рекуперации энергии<ref>{{cite web|url=http://www.f1news.ru/tech/93198.shtml|title=Red Bull Racing и Renault о новых силовых установках|author=Андрей Лось.|date=2014-03-25|work=F1News.Ru|accessdate=2014-12-25|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140708125318/http://www.f1news.ru/tech/93198.shtml|archivedate=2014-07-08}}</ref>). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно из-за того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой инерцией, будет затрачено определённое время, а также из-за того, что чем больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём установки системы дополнительного охлаждения турбокомпрессора [[антифриз]]ом).
== Циклы работы поршневых ДВС ==
[[Файл:Two-Stroke Engine.gif|thumb|right|250px|Двухтактный цикл]]
[[Файл:4-Stroke-Engine.gif|thumb|right|250px|Схема работы четырёхтактного двигателя, [[цикл Отто]]<br>1. впуск<br>2. сжатие<br>3. рабочий ход<br>4. выпуск]]
{{see|Двухтактный двигатель|Четырёхтактный двигатель}}
{{Заготовка раздела}}
Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на [[двухтактный двигатель|двухтактные]] и [[четырёхтактный двигатель|четырёхтактные]].
Рабочий цикл четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания занимает два полных оборота кривошипа или 720 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ), состоящий из четырёх отдельных тактов:
# впуска,
# сжатия заряда,
# рабочего хода и
# выпуска (выхлопа).
Изменение рабочих тактов обеспечивается специальным газораспределительным механизмом, чаще всего он представлен одним или двумя распределительными валами, системой толкателей и клапанами, непосредственно обеспечивающими смену фазы. Некоторые двигатели внутреннего сгорания использовали для этой цели золотниковые гильзы (Рикардо), имеющие впускные и/или выхлопные окна. Сообщение полости цилиндра с коллекторами в этом случае обеспечивалось радиальным и вращательным движениями золотниковой гильзы, окнами открывающей нужный канал. Ввиду особенностей газодинамики — инерционности газов, времени возникновения газового ветра такты впуска, рабочего хода и выпуска в реальном четырёхтактном цикле перекрываются, это называется ''перекрытием фаз газораспределения''. Чем выше рабочие обороты двигателя, тем больше перекрытие фаз и чем оно больше, тем меньше крутящий момент двигателя внутреннего сгорания на низких оборотах. Поэтому в современных двигателях внутреннего сгорания всё шире используются устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в процессе работы. Особенно пригодны для этой цели двигатели с электромагнитным управлением клапанами ([[BMW]], [[Mazda]]). Имеются также двигатели с переменной степенью сжатия ([[SAAB AB]]), обладающие большей гибкостью характеристики.
Двухтактные двигатели имеют множество вариантов компоновки и большое разнообразие конструктивных систем. Основной принцип любого двухтактного двигателя — исполнение поршнем функций элемента газораспределения. Рабочий цикл складывается, строго говоря, из трёх тактов: рабочего хода, длящегося от [[Верхняя мёртвая точка|верхней мёртвой точки]] (''ВМТ'') до 20—30 градусов до нижней [[Мёртвая точка|мёртвой точки]] (''НМТ''), продувки, фактически совмещающей впуск и выхлоп, и сжатия, длящегося от 20—30 градусов после НМТ до ВМТ. Продувка, с точки зрения газодинамики, слабое звено двухтактного цикла. С одной стороны, невозможно обеспечить полное разделение свежего заряда и выхлопных газов, поэтому неизбежны либо потери свежей смеси, буквально вылетающей в выхлопную трубу (если двигатель внутреннего сгорания — дизель, речь идёт о потере воздуха), с другой стороны, рабочий ход длится не половину оборота, а меньше, что само по себе снижает [[Коэффициент полезного действия|КПД]]. В то же время длительность чрезвычайно важного процесса газообмена, в четырёхтактном двигателе занимающего половину рабочего цикла, не может быть увеличена. Двухтактные двигатели могут вообще не иметь системы газораспределения. Однако, если речь не идёт об упрощённых дешёвых двигателях, двухтактный двигатель сложнее и дороже за счёт обязательного применения воздуходувки или системы наддува, повышенная теплонапряжённость [[ЦПГ]] требует более дорогих материалов для поршней, колец, втулок цилиндров. Исполнение поршнем функций элемента газораспределения обязывает иметь его высоту не менее ход поршня + высота продувочных окон, что некритично в мопеде, но существенно утяжеляет поршень уже при относительно небольших мощностях. Когда же мощность измеряется сотнями [[Лошадиная сила|лошадиных сил]], увеличение массы поршня становится очень серьёзным фактором. Введение распределительных гильз с вертикальным ходом в двигателях Рикардо было попыткой сделать возможным уменьшение габаритов и массы поршня. Система оказалась сложной и дорогой в исполнении, кроме авиации, такие двигатели нигде больше не использовались. Выхлопные клапаны (при прямоточной клапанной продувке) имеют вдвое большую теплонапряжённость в сравнении с выхлопными клапанами четырёхтактных двигателей и худшие условия для теплоотвода, а их сёдла имеют более длительный прямой контакт с выхлопными газами.
Самой простой с точки зрения порядка работы и самой сложной с точки зрения конструкции является система [[Корейво, Раймонд Александрович|Корейво]], представленная в СССР и в России, в основном, тепловозными дизелями серий Д100 и танковыми дизелями ХЗТМ. Такой двигатель представляет собой симметричную двухвальную систему с расходящимися поршнями, каждый из которых связан со своим коленвалом. Таким образом, этот двигатель имеет два коленвала, механически синхронизированные; тот, который связан с выхлопными поршнями, опережает впускной на 20—30 градусов. За счёт этого опережения улучшается качество продувки, которая в этом случае является прямоточной, и улучшается наполнение цилиндра, так как в конце продувки выхлопные окна уже закрыты. В 30х — 40х годах XX века были предложены схемы с парами расходящихся поршней — ромбовидная, треугольная; существовали авиационные дизели с тремя звездообразно расходящимися поршнями, из которых два были впускными и один — выхлопным. В 20-х годах [[Junkers|Юнкерс]] предложил одновальную систему с длинными шатунами, связанными с пальцами верхних поршней специальными коромыслами; верхний поршень передавал усилия на коленвал парой длинных шатунов, и на один цилиндр приходилось три колена вала. На коромыслах стояли также квадратные поршни продувочных полостей. Двухтактные двигатели с расходящимися поршнями любой системы имеют, в основном, два недостатка: во-первых, они весьма сложны и габаритны, во-вторых, выхлопные поршни и гильзы в зоне выхлопных окон имеют значительную температурную напряжённость и склонность к перегреву. Кольца выхлопных поршней также являются термически нагруженными, склонны к закоксовыванию и потере упругости. Эти особенности делают конструктивное исполнение таких двигателей нетривиальной задачей.
Двигатели с прямоточной клапанной продувкой оснащены [[Распределительный вал|распределительным валом]] и выхлопными клапанами. Это значительно снижает требования к материалам и исполнению ЦПГ. Впуск осуществляется через окна в гильзе цилиндра, открываемые поршнем. Именно так компонуется большинство современных двухтактных дизелей. Зона окон и гильза в нижней части во многих случаях охлаждаются наддувочным воздухом.
В случаях, когда одним из основных требований к двигателю является его удешевление, используются разные виды кривошипно-камерной контурной оконно-оконной продувки — петлевая, возвратно-петлевая (дефлекторная) в разнообразных модификациях. Для улучшения параметров двигателя применяются разнообразные конструктивные приёмы — изменяемая длина впускного и выхлопного каналов, может варьироваться количество и расположение перепускных каналов, используются золотники, вращающиеся отсекатели газов, гильзы и шторки,, изменяющие высоту окон (и, соответственно, моменты начала впуска и выхлопа). Большинство таких двигателей имеет воздушное пассивное охлаждение. Их недостатки — относительно невысокое качество газообмена и потери горючей смеси при продувке, при наличии нескольких цилиндров секции кривошипных камер приходится разделять и герметизировать, усложняется и удорожается конструкция коленвала.
== Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС ==
Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он развивает наивысшую [[мощность]] только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является [[трансмиссия]]. Лишь в отдельных случаях (например, в [[самолёт]]ах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея [[Гибридный автомобиль|гибридного автомобиля]], в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.
Кроме того, двигателю внутреннего сгорания необходимы [[система питания]] (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной смеси), [[выхлопная система]] (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без системы смазки (предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя, защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения (для поддержания оптимального теплового режима двигателя), [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|система запуска]] (применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека), [[система зажигания]] (для воспламенения топливо-воздушной смеси, применяется у двигателей с принудительным воспламенением).
== Технологические особенности изготовления ==
К обработке отверстий в различных деталях, в том числе в деталях двигателя (отверстий головки блоков цилиндров (ГБЦ), гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерён) и т. д., предъявляются высокие требования. Используются высокоточные технологии [[Шлифование|шлифования]] и [[Хонингование|хонингования]].
== См. также ==
{{Навигация}}
* [[История создания двигателей внутреннего сгорания]]
* [[Запуск двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Лебон, Филипп|Филипп Лебон]] — [[Франция|французский]] [[инженер]], получивший в [[1801 год]]у патент на двигатель внутреннего сгорания со сжатием смеси газа и воздуха.
* [[Роторный двигатель: конструкции и классификация]]
* [[Роторно-поршневой двигатель]] (двигатель Ванкеля)
* [[Турбокомпаундный двигатель]]
* [[Автомобиль с газогенератором]]
* [[Синтетическое жидкое топливо]]
== Примечания ==
{{примечания}}
== Ссылки ==
* [http://tmm.spbstu.ru/motor-applet.html Анимация работы ДВС]
* [http://icarbio.ru/articles/uvelichivaem_probeg.html Бен Найт «Увеличиваем пробег»]//Статья о технологиях, которые уменьшают расход топлива автомобильным ДВС
* [http://autoscribe.ru/dvigatel-molchit/ Алгоритм действий если двигатель «молчит»]{{Недоступная ссылка|date=Июнь 2018 |bot=InternetArchiveBot }}
* [http://avtonews.info/8-princip-raboty-dvigateley.html Принцип работы двигателя внутреннего сгорания.]{{Недоступная ссылка|date=Июнь 2018 |bot=InternetArchiveBot }}
* [https://www.youtube.com/watch?v=AemcN02rm_k Описание работы ДВС.]
{{Двигатели|state1=expanded}}
[[Категория:Двигатель внутреннего сгорания|*]]' |
Вики-текст новой страницы после правки ($1) (new_wikitext) | '== История создания ==
В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель [[Риваз, Франсуа Исаак де|Франсуа Исаак де Риваз]] построил первый поршневой двигатель, называемый часто {{нп5|Двигатель де Риваза|двигателем де Риваза|en|De Rivaz engine}}. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и искровое зажигание. [[Кривошипно-шатунный механизм|Кривошипно-шатунного механизма]] в конструкции двигателя ещё не было.<br>
[[Файл:Lenoir gas engine 1860.jpg|thumb|220px|Газовый двигатель [[Ленуар, Жан Этьен|Ленуара]], 1860 года.]]
Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком [[Ленуар, Жан Этьен|Этьеном Ленуаром]] в 1860 году. Мощность составляла 8,8 [[Ватт|кВт]] (11,97 [[Лошадиная сила|л. с.]]). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и [[светильный газ|светильного газа]] с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. В конструкции двигателя появился [[кривошипно-шатунный механизм]].
[[Коэффициент полезного действия|КПД]] двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года выдающийся немецкий конструктор [[Отто Николаус|Николаус Аугуст Отто]] с братом построили копию газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и [[Коэффициент полезного действия|КПД]] до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.
[[Файл:Viertactversuchsmotor von Otto.jpg|thumb|[[Четырёхтактный двигатель]] Отто 1876 года.]]
В 1876 г. Николаус Август Отто построил более совершенный [[Четырёхтактный двигатель|четырёхтактный]] газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1880-х годах [[Костович, Огнеслав Степанович|Огнеслав Степанович Костович]] в России построил первый [[Бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновый карбюраторный двигатель]].
[[Файл:Daimler First Motorcycle.jpg|thumb|Мотоцикл Даймлера с ДВС 1885 года ]]
В 1885 году немецкие инженеры [[Даймлер, Готтлиб|Готтлиб Даймлер]] и [[Майбах, Вильгельм|Вильгельм Майбах]] разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого [[Мотоцикл|мотоцикла]] в 1885, а в 1886 году — на первом [[Автомобиль|автомобиле]].
Немецкий инженер [[Дизель, Рудольф|Рудольф Дизель]] стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил [[Дизельный двигатель|двигатель с воспламенением от сжатия]]. На заводе «Людвиг Нобель» [[Нобель, Эммануил Людвигович|Эммануила Людвиговича Нобеля]] в Петербурге в 1898—1899 [[Тринклер, Густав Васильевич|Густав Васильевич Тринклер]] усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный [[Дизельный двигатель|двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением]] стал наиболее экономичным стационарным [[тепловой двигатель|тепловым двигателем]]. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 [[Лошадиная сила|л. с.]], один цилиндр диаметром 260 мм, ход [[Поршень (ДВС)|поршня]] 410 мм и частоту вращения 180 [[Оборот в минуту|об/мин]]. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный [[Тринклер, Густав Васильевич|Густавом Васильевичем Тринклером]], получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На [[Всемирная выставка (1900)|всемирной выставке в Париже в 1900]] двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 [[Коломенский завод]] купил у [[Нобель, Эммануил Людвигович|Эммануила Людвиговича Нобеля]] лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.
В 1908 году главный инженер Коломенского завода [[Корейво, Раймонд Александрович|Р. А. Корейво]] строит и патентует во Франции двухтактный дизель с противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на заводах Нобелей.
В 1896 году Чарльз В. Харт и Чарльз Парр разработали двухцилиндровый [[бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновый двигатель]]. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в [[США|Соединенных Штатах]] и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему зажигания и мощность 30 [[лошадиная сила|л. с.]] на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой<ref>[http://americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_857022 Hart Parr #3 Tractor] на сайте Национального музея американской истории{{Ref-en}}</ref>.
[[Файл:Ivel Tractor 1902.JPG|thumb|Дэн Элбон с его прототипом сельскохозяйственного трактора Ivel]]
Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элборна 1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.
[[Файл:Wright brothers engine 17.jpg|thumb|Двигатель, использованный [[Братья Райт|братьями Райт]] в 1910 году]]
В 1903 году состоялся полёт [[Wright Flyer|первого самолёта]] [[Братья Райт|братьев Орвила и Уилбура Райт]]. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом бензинового [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторного]] двигателя.
На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже [[Вандал (танкер)|«Вандал»]], построенной в 1903 году в России на [[Красное Сормово|Сормовском заводе]] для [[Товарищество нефтяного производства братьев Нобель|«Товарищества Братьев Нобель»]], были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120 л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».
В 1924 по проекту [[Гаккель, Яков Модестович|Якова Модестовича Гаккеля]] на [[Балтийский завод|Балтийском судостроительном заводе]] в Ленинграде был создан тепловоз [[Щэл1|Ю<sup>Э</sup>2 (Щ<sup>ЭЛ</sup>1)]].
Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по проекту профессора [[Ломоносов, Юрий Владимирович|Ю. В. Ломоносова]] по личному указанию [[Ленин, Владимир Ильич|В. И. Ленина]] в [[1924 год в истории железнодорожного транспорта|1924 году]] на немецком заводе [[Maschinenfabrik Esslingen|Эсслинген]] (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
== Виды двигателей внутреннего сгорания ==
[[Файл:Daimler-Benz DB 602.jpg|thumb|Поршневой ДВС]]
[[Файл:Mazda rotary engine early.jpg|thumb|Роторный ДВС]]
[[Файл:J85 ge 17a turbojet engine.jpg|thumb|Газотурбинный ДВС]]
* [[Поршневой двигатель внутреннего сгорания|Поршневые двигатели]] — камерой сгорания служит цилиндр, возвратно-поступательное движение поршня с помощью [[Кривошипно-шатунный механизм|кривошипно-шатунного механизма]] преобразуется во вращение вала.
* [[Газовая турбина]] — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.
* Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля ([[двигатель Ванкеля]]).
ДВС классифицируют:
* по назначению — на транспортные, стационарные и специальные.
* по роду применяемого топлива — лёгкие жидкие (бензин, газ), тяжёлые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).
* по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).
* по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.
Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению цилиндров, коленчатых и распределительных валов, по типу [[охлаждение|охлаждения]], по наличию или отсутствию крейцкопфа, [[наддув]]а (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма, по направлению и частоте вращения коленчатого вала, по отношению диаметра цилиндра к ходу поршня, по степени быстроходности (средней скорости поршня).
== Октановое число топлива ==
{{Main|Октановое число}}
Энергия передаётся на коленчатый вал двигателя от расширяющихся газов во время рабочего хода. Сжатие топливо-воздушной смеси до объёма камеры сгорания повышает эффективность работы двигателя и увеличивает его КПД, но увеличение [[степень сжатия|степени сжатия]] также увеличивает вызываемое сжатием нагревание рабочей смеси согласно [[закон Шарля|закону Шарля]].
Если топливо [[воспламеняемость|легковоспламеняемое]], вспышка происходит до достижения [[Поршень (ДВС)|поршнем]] [[верхняя мёртвая точка|ВМТ]]. Это, в свою очередь, заставит поршень провернуть коленвал в обратном направлении — такое явление называют обратной вспышкой.
'''Октановое число является мерой процентного содержания изооктана в гептан-октановой смеси и отражает способность топлива противостоять самовоспламенению под воздействием температуры.''' Топливо с более высокими октановыми числами позволяют двигателю с высокой [[степень сжатия|степенью сжатия]] работать без склонности к самовоспламенению и детонации и, стало быть, иметь более высокую степень сжатия и более высокий КПД.
Работа [[Дизельный двигатель|дизельных двигателей]] обеспечивается самовоспламенением от сжатия в цилиндре чистого воздуха или бедной газовоздушной смеси, неспособной к самостоятельному горению (газодизель) и отсутствия в заряде топлива до последнего момента.
== Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня ==
Одним из основополагающих конструктивных параметров ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра (или наоборот). Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1, на дизельных моторах ход поршня, как правило, тем больше диаметра цилиндра, чем больше двигатель. Оптимальным с точки зрения газодинамики и охлаждения поршня является соотношение 1 : 1. Чем больше ход поршня, тем больший крутящий момент развивает двигатель и тем ниже его рабочий диапазон оборотов. Наоборот, чем больше диаметр цилиндра, тем выше рабочие обороты двигателя и тем ниже его крутящий момент на низких оборотах. Как правило, короткоходные ДВС (особенно гоночные) имеют больший крутящий момент на единицу рабочего объема, но на относительно высоких оборотах (больше 5000 об/мин.). При большем диаметре цилиндра/поршня сложнее обеспечить должный теплоотвод от донышка поршня ввиду его больших линейных размеров, но при высоких рабочих оборотах скорость поршня в цилиндре не превышает скорости поршня более длинноходного на его рабочих оборотах.
== Бензиновые ==
{{main|Бензиновый двигатель}}
=== Бензиновые карбюраторные ===
{{see|Карбюратор}}
[[Стехиометрическая горючая смесь|Смесь топлива с воздухом]] готовится в [[карбюратор]]е, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае — [[гомогенность]].
=== Бензиновые инжекторные ===
{{see|Инжекторная система подачи топлива}}
Также, существует способ смесеобразования путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих [[форсунка|форсунок]] ([[Инжекторная система подачи топлива|инжектор]]). Существуют системы одноточечного (моновпрыск), и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осуществляется плунжерно-рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных системах смесеобразование осуществляется с помощью электронного блока управления (ЭБУ), управляющего электрическими бензиновыми форсунками.
== Дизельные, с воспламенением от сжатия ==
{{main|Дизельный двигатель}}
Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования [[Свеча зажигания|свечи зажигания]]. В разогретый в цилиндре воздух от [[Адиабатический процесс|адиабатического сжатия]] (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через [[Форсунка|форсунку]] впрыскивается порция топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыление, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела.
Так как дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что, в сочетании с длительным горением, обеспечивающим постоянное давление рабочего тела, благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50 % в случае с крупными судовыми двигателями.
Дизельные двигатели являются менее быстроходными и характеризуются большим [[Момент силы|крутящим моментом]] на валу. Также некоторые крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, [[мазут]]ах. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, за счёт пневматической схемы с запасом сжатого воздуха, либо, в случае с [[Дизель-генератор|дизель-генераторными]] установками, от присоединённого [[Электрический генератор|электрического генератора]], который при запуске выполняет роль [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|стартера]].
Вопреки расхожему мнению, современные двигатели, традиционно называемые дизельными, работают не по [[Цикл Дизеля|циклу Дизеля]], а по [[Цикл Тринклера|циклу Тринклера — Сабатэ]] со смешанным подводом теплоты.
Недостатки дизельных двигателей обусловлены особенностями рабочего цикла — более высокой механической напряжённостью, требующей повышенной прочности конструкции и, как следствие, увеличения её габаритов, веса и увеличения стоимости за счёт усложнённой конструкции и использования более дорогих материалов. Также дизельные двигатели за счет [[Горение#Гетерогенное горение|гетерогенного сгорания]] характеризуются неизбежными выбросами сажи и повышенным содержанием [[NOx (оксиды азота)|оксидов азота]] в выхлопных газах.
== Газовые двигатели ==
{{main|Газовый двигатель}}
Двигатель, сжигающий в качестве топлива [[углеводороды]], находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:
* смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 [[Атмосфера (единица измерения)|атм]]). Испарённая в [[испаритель|испарителе]] жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических [[форсунка|форсунок]]. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
* сжатые [[Природный газ|природные газы]] — хранятся в [[Газовый баллон|баллоне]] под давлением 150—200 [[атм]]. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие [[испаритель|испарителя]].
* [[генераторный газ]] — газ, полученный [[Автомобиль с газогенератором|превращением твёрдого топлива в газообразное]]. В качестве твёрдого топлива используются:
** [[ископаемый уголь|уголь]]
** [[торф]]
** [[древесина]]
== Газодизельные ==
{{main|Газодизельный двигатель}}
Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
== Роторно-поршневой ==
[[Файл:Wankel Cycle anim en.gif|thumb|right|200px|Схема цикла [[Роторно-поршневой двигатель|двигателя]] [[Ванкель, Феликс|Ванкеля]]: впуск (intake), сжатие (compression), рабочий ход (ignition), выпуск (exhaust); A — [[треугольник Рёло|треугольный]] [[Ротор (техника)|ротор]] (поршень), B — вал.]]
{{main|Роторно-поршневой двигатель}}
{{see|Роторно-цилиндро-клапанный двигатель}}
Предложен изобретателем Ванкелем в начале XX века. Основа двигателя — треугольный ротор (поршень), вращающийся в камере особой 8-образной формы, исполняющий функции поршня, коленвала и газораспределителя. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный [[цикл Дизеля]], [[Двигатель Стирлинга|Стирлинга]] или [[Цикл Отто|Отто]] без применения специального механизма газораспределения. За один оборот двигатель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя. Строился серийно фирмой НСУ в Германии (автомобиль [[NSU Ro 80|RO-80]]), [[АвтоВАЗ|ВАЗом]] в СССР (ВАЗ-21018 «Жигули», [[ВАЗ-416]], [[ВАЗ-426]], [[ВАЗ-526]]), [[Mazda|Маздой]] в Японии (Mazda RX-7, [[Mazda RX-8]]). При своей принципиальной простоте имеет ряд существенных конструктивных сложностей, делающих его широкое внедрение весьма затруднительным. Основные трудности связаны с созданием долговечных работоспособных уплотнений между ротором и камерой и с построением системы смазки.
В Германии в конце 70-х годов XX века существовал анекдот: «Продам НСУ, дам в придачу два колеса, фару и 18 запасных моторов в хорошем состоянии».
* [[Роторно-цилиндро-клапанный двигатель|RCV]] — двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт движения поршня, который совершает возвратно-поступательные движения, попеременно проходя впускной и выпускной патрубок.
== Комбинированный двигатель внутреннего сгорания ==
{{main|Комбинированный двигатель внутреннего сгорания}}
* — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой и [[Лопаточная машина|лопаточной машин]] (турбина, компрессор), в котором обе машины в соотносимой мере участвуют в осуществлении рабочего процесса. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув). Большой вклад в теорию комбинированных двигателей внёс советский инженер, профессор А. Н. Шелест.
=== Турбонагнетание ===
{{переписать раздел}}
Наиболее распространённым типом комбинированных двигателей является поршневой с турбонагнетателем.
[[Турбонагнетатель]] или турбокомпрессор (ТК, ТН) — это [[нагнетатель]], который приводится в движение [[выхлопные газы|выхлопными газами]]. Получил своё название от слова «турбина» (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение). Это устройство состоит из двух частей: роторного колеса турбины, приводимого в движение выхлопными газами, и [[центробежный компрессор|центробежного компрессора]], закреплённых на противоположных концах общего вала.
Струя рабочего тела (в данном случае, выхлопных газов) воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение вместе с валом, который изготовляется единым целым с ротором турбины из сплава, близкого к [[легированная сталь|легированной стали]]. На валу, помимо ротора турбины, закреплён ротор компрессора, изготовленный из алюминиевых сплавов, который при вращении вала позволяет нагнетать воздух в цилиндры ДВС. Таким образом, в результате действия [[выхлопные газы|выхлопных газов]] на лопатки турбины одновременно раскручиваются ротор турбины, вал и ротор компрессора. Применение турбокомпрессора совместно с промежуточным охладителем воздуха (интеркулером) позволяет обеспечивать подачу более плотного воздуха в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема). Часто при применении в двигателе турбокомпрессора говорят о турбине, не упоминая компрессора. Турбокомпрессор — это одно целое. Нельзя использовать энергию выхлопных газов для подачи воздушной смеси под давлением в цилиндры ДВС при помощи только турбины. Нагнетание обеспечивает именно та часть турбокомпрессора, которая именуется компрессором.
На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор вырабатывает небольшую мощность и приводится в движение малым количеством выхлопных газов. В этом случае турбонагнетатель малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания. Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся намного больше воздуха.
Турбонагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, поскольку тому что турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в противном случае, была бы (большей частью) потеряна.
Однако существует технологическое ограничение, известное как «турбояма» («турбозадержка») (за исключением моторов с двумя турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры или при использованием турбины с изменяемой геометрией, в автоспорте также применяется принудительный разгон турбины с помощью системы рекуперации энергии<ref>{{cite web|url=http://www.f1news.ru/tech/93198.shtml|title=Red Bull Racing и Renault о новых силовых установках|author=Андрей Лось.|date=2014-03-25|work=F1News.Ru|accessdate=2014-12-25|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140708125318/http://www.f1news.ru/tech/93198.shtml|archivedate=2014-07-08}}</ref>). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно из-за того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой инерцией, будет затрачено определённое время, а также из-за того, что чем больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём установки системы дополнительного охлаждения турбокомпрессора [[антифриз]]ом).
== Циклы работы поршневых ДВС ==
[[Файл:Two-Stroke Engine.gif|thumb|right|250px|Двухтактный цикл]]
[[Файл:4-Stroke-Engine.gif|thumb|right|250px|Схема работы четырёхтактного двигателя, [[цикл Отто]]<br>1. впуск<br>2. сжатие<br>3. рабочий ход<br>4. выпуск]]
{{see|Двухтактный двигатель|Четырёхтактный двигатель}}
{{Заготовка раздела}}
Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на [[двухтактный двигатель|двухтактные]] и [[четырёхтактный двигатель|четырёхтактные]].
Рабочий цикл четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания занимает два полных оборота кривошипа или 720 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ), состоящий из четырёх отдельных тактов:
# впуска,
# сжатия заряда,
# рабочего хода и
# выпуска (выхлопа).
Изменение рабочих тактов обеспечивается специальным газораспределительным механизмом, чаще всего он представлен одним или двумя распределительными валами, системой толкателей и клапанами, непосредственно обеспечивающими смену фазы. Некоторые двигатели внутреннего сгорания использовали для этой цели золотниковые гильзы (Рикардо), имеющие впускные и/или выхлопные окна. Сообщение полости цилиндра с коллекторами в этом случае обеспечивалось радиальным и вращательным движениями золотниковой гильзы, окнами открывающей нужный канал. Ввиду особенностей газодинамики — инерционности газов, времени возникновения газового ветра такты впуска, рабочего хода и выпуска в реальном четырёхтактном цикле перекрываются, это называется ''перекрытием фаз газораспределения''. Чем выше рабочие обороты двигателя, тем больше перекрытие фаз и чем оно больше, тем меньше крутящий момент двигателя внутреннего сгорания на низких оборотах. Поэтому в современных двигателях внутреннего сгорания всё шире используются устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в процессе работы. Особенно пригодны для этой цели двигатели с электромагнитным управлением клапанами ([[BMW]], [[Mazda]]). Имеются также двигатели с переменной степенью сжатия ([[SAAB AB]]), обладающие большей гибкостью характеристики.
Двухтактные двигатели имеют множество вариантов компоновки и большое разнообразие конструктивных систем. Основной принцип любого двухтактного двигателя — исполнение поршнем функций элемента газораспределения. Рабочий цикл складывается, строго говоря, из трёх тактов: рабочего хода, длящегося от [[Верхняя мёртвая точка|верхней мёртвой точки]] (''ВМТ'') до 20—30 градусов до нижней [[Мёртвая точка|мёртвой точки]] (''НМТ''), продувки, фактически совмещающей впуск и выхлоп, и сжатия, длящегося от 20—30 градусов после НМТ до ВМТ. Продувка, с точки зрения газодинамики, слабое звено двухтактного цикла. С одной стороны, невозможно обеспечить полное разделение свежего заряда и выхлопных газов, поэтому неизбежны либо потери свежей смеси, буквально вылетающей в выхлопную трубу (если двигатель внутреннего сгорания — дизель, речь идёт о потере воздуха), с другой стороны, рабочий ход длится не половину оборота, а меньше, что само по себе снижает [[Коэффициент полезного действия|КПД]]. В то же время длительность чрезвычайно важного процесса газообмена, в четырёхтактном двигателе занимающего половину рабочего цикла, не может быть увеличена. Двухтактные двигатели могут вообще не иметь системы газораспределения. Однако, если речь не идёт об упрощённых дешёвых двигателях, двухтактный двигатель сложнее и дороже за счёт обязательного применения воздуходувки или системы наддува, повышенная теплонапряжённость [[ЦПГ]] требует более дорогих материалов для поршней, колец, втулок цилиндров. Исполнение поршнем функций элемента газораспределения обязывает иметь его высоту не менее ход поршня + высота продувочных окон, что некритично в мопеде, но существенно утяжеляет поршень уже при относительно небольших мощностях. Когда же мощность измеряется сотнями [[Лошадиная сила|лошадиных сил]], увеличение массы поршня становится очень серьёзным фактором. Введение распределительных гильз с вертикальным ходом в двигателях Рикардо было попыткой сделать возможным уменьшение габаритов и массы поршня. Система оказалась сложной и дорогой в исполнении, кроме авиации, такие двигатели нигде больше не использовались. Выхлопные клапаны (при прямоточной клапанной продувке) имеют вдвое большую теплонапряжённость в сравнении с выхлопными клапанами четырёхтактных двигателей и худшие условия для теплоотвода, а их сёдла имеют более длительный прямой контакт с выхлопными газами.
Самой простой с точки зрения порядка работы и самой сложной с точки зрения конструкции является система [[Корейво, Раймонд Александрович|Корейво]], представленная в СССР и в России, в основном, тепловозными дизелями серий Д100 и танковыми дизелями ХЗТМ. Такой двигатель представляет собой симметричную двухвальную систему с расходящимися поршнями, каждый из которых связан со своим коленвалом. Таким образом, этот двигатель имеет два коленвала, механически синхронизированные; тот, который связан с выхлопными поршнями, опережает впускной на 20—30 градусов. За счёт этого опережения улучшается качество продувки, которая в этом случае является прямоточной, и улучшается наполнение цилиндра, так как в конце продувки выхлопные окна уже закрыты. В 30х — 40х годах XX века были предложены схемы с парами расходящихся поршней — ромбовидная, треугольная; существовали авиационные дизели с тремя звездообразно расходящимися поршнями, из которых два были впускными и один — выхлопным. В 20-х годах [[Junkers|Юнкерс]] предложил одновальную систему с длинными шатунами, связанными с пальцами верхних поршней специальными коромыслами; верхний поршень передавал усилия на коленвал парой длинных шатунов, и на один цилиндр приходилось три колена вала. На коромыслах стояли также квадратные поршни продувочных полостей. Двухтактные двигатели с расходящимися поршнями любой системы имеют, в основном, два недостатка: во-первых, они весьма сложны и габаритны, во-вторых, выхлопные поршни и гильзы в зоне выхлопных окон имеют значительную температурную напряжённость и склонность к перегреву. Кольца выхлопных поршней также являются термически нагруженными, склонны к закоксовыванию и потере упругости. Эти особенности делают конструктивное исполнение таких двигателей нетривиальной задачей.
Двигатели с прямоточной клапанной продувкой оснащены [[Распределительный вал|распределительным валом]] и выхлопными клапанами. Это значительно снижает требования к материалам и исполнению ЦПГ. Впуск осуществляется через окна в гильзе цилиндра, открываемые поршнем. Именно так компонуется большинство современных двухтактных дизелей. Зона окон и гильза в нижней части во многих случаях охлаждаются наддувочным воздухом.
В случаях, когда одним из основных требований к двигателю является его удешевление, используются разные виды кривошипно-камерной контурной оконно-оконной продувки — петлевая, возвратно-петлевая (дефлекторная) в разнообразных модификациях. Для улучшения параметров двигателя применяются разнообразные конструктивные приёмы — изменяемая длина впускного и выхлопного каналов, может варьироваться количество и расположение перепускных каналов, используются золотники, вращающиеся отсекатели газов, гильзы и шторки,, изменяющие высоту окон (и, соответственно, моменты начала впуска и выхлопа). Большинство таких двигателей имеет воздушное пассивное охлаждение. Их недостатки — относительно невысокое качество газообмена и потери горючей смеси при продувке, при наличии нескольких цилиндров секции кривошипных камер приходится разделять и герметизировать, усложняется и удорожается конструкция коленвала.
== Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС ==
Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он развивает наивысшую [[мощность]] только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является [[трансмиссия]]. Лишь в отдельных случаях (например, в [[самолёт]]ах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея [[Гибридный автомобиль|гибридного автомобиля]], в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.
Кроме того, двигателю внутреннего сгорания необходимы [[система питания]] (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной смеси), [[выхлопная система]] (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без системы смазки (предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя, защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения (для поддержания оптимального теплового режима двигателя), [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|система запуска]] (применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека), [[система зажигания]] (для воспламенения топливо-воздушной смеси, применяется у двигателей с принудительным воспламенением).
== Технологические особенности изготовления ==
К обработке отверстий в различных деталях, в том числе в деталях двигателя (отверстий головки блоков цилиндров (ГБЦ), гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерён) и т. д., предъявляются высокие требования. Используются высокоточные технологии [[Шлифование|шлифования]] и [[Хонингование|хонингования]].
== См. также ==
{{Навигация}}
* [[История создания двигателей внутреннего сгорания]]
* [[Запуск двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Лебон, Филипп|Филипп Лебон]] — [[Франция|французский]] [[инженер]], получивший в [[1801 год]]у патент на двигатель внутреннего сгорания со сжатием смеси газа и воздуха.
* [[Роторный двигатель: конструкции и классификация]]
* [[Роторно-поршневой двигатель]] (двигатель Ванкеля)
* [[Турбокомпаундный двигатель]]
* [[Автомобиль с газогенератором]]
* [[Синтетическое жидкое топливо]]
== Примечания ==
{{примечания}}
== Ссылки ==
* [http://tmm.spbstu.ru/motor-applet.html Анимация работы ДВС]
* [http://icarbio.ru/articles/uvelichivaem_probeg.html Бен Найт «Увеличиваем пробег»]//Статья о технологиях, которые уменьшают расход топлива автомобильным ДВС
* [http://autoscribe.ru/dvigatel-molchit/ Алгоритм действий если двигатель «молчит»]{{Недоступная ссылка|date=Июнь 2018 |bot=InternetArchiveBot }}
* [http://avtonews.info/8-princip-raboty-dvigateley.html Принцип работы двигателя внутреннего сгорания.]{{Недоступная ссылка|date=Июнь 2018 |bot=InternetArchiveBot }}
* [https://www.youtube.com/watch?v=AemcN02rm_k Описание работы ДВС.]
{{Двигатели|state1=expanded}}
[[Категория:Двигатель внутреннего сгорания|*]]' |