Вики-текст старой страницы до правки ($1) (old_wikitext) | '[[Файл:DB 602.jpg|мини|[[Поршневой ДВС]]|416x416px|альт=]]'''Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС)''' — разновидность [[Тепловой двигатель|теплового двигателя]], в котором топливная смесь сгорает непосредственно в рабочей камере ('''''внутри''''') двигателя. Продукты сгорания образуют [[рабочее тело]]. Такой двигатель является первичным, химическим, и преобразует [[Теплота сгорания|энергию сгорания]] топлива в [[Механическая работа|механическую работу]]<ref name=":0">{{Cite web|url=https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/4341616|title=ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия - электронная версия|publisher=bigenc.ru|accessdate=2019-07-15}}</ref>. Существует большое число разнообразных двигателей с внутренним сгоранием, отличающихся назначением, способом отдачи мощности, и другими параметрами.
''Название "двигатель внутреннего сгорания" в основном закрепилось за [[Поршневой двигатель внутреннего сгорания|поршневыми]] и комбинированными двигателями, чаще всего указывая именно на эти семейства моторов.''
== История создания ==
{{main|История создания двигателей внутреннего сгорания}}
Тепловые машины (в основном, [[Паровая машина|паровые]]) с момента появления отличались большими габаритами и массой, обусловленными применением внешнего сгорания (требовались [[Котёл|котлы]], конденсаторы, испарители, [[Теплообменник|теплообменники]], [[Тендер-конденсатор|тендеры]], [[Насос|насосы]], водяные резервуары и др.), в то же время основная (функциональная) часть паровой машины ([[поршень]] и [[Цилиндр (двигатель)|цилиндр]]) сравнительно невелика<ref>{{Cite web|url=https://lektsii.org/11-98896.html|title=Типы судовых паровых машин, их достоинства и недостатки.|publisher=lektsii.org|accessdate=2019-07-22}}</ref>. Поэтому мысль изобретателей всё время возвращалась к возможности совмещения топлива с рабочим телом двигателя, позволившего впоследствии значительно уменьшить габариты и вес, интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела. Особенно важны эти отличия на транспорте.[[Файл:J85 ge 17a turbojet engine.jpg|мини|411x411px|Газотурбинный ДВС]]В создание различных ДВС внесли наибольший вклад такие инженеры как Джон Барбер (изобретение газовой турбины в 1791), Роберт Стрит (патент на двигатель на жидком топливе, 1794 год), [[Лебон, Филипп|Филипп Лебон]] (открытие [[Светильный газ|светильного газа]] в 1799, первый газовый двигатель в 1801), [[Риваз, Франсуа Исаак де|Франсуа Исаак де Риваз]] (первый поршневой двигатель, 1807), [[Ленуар, Этьен|Жан Этьен Ленуар]] (газовый двигатель Ленуара, 1860), [[Отто, Николаус|Николаус Отто]] (двигатель с искровым зажиганием и сжатием смеси в 1861 году, четырёхтактный двигатель в 1876-м), [[Дизель, Рудольф|Рудольф Дизель]] (двигатель Дизеля на угольной пыли, 1897), [[Даймлер, Готтлиб|Готлиб Даймлер]] и [[Майбах, Вильгельм|Вильгельм Майбах]], [[Костович, Огнеслав Степанович|Огнеслав Степанович Костович]] (бензиновый мотор с карбюратором, 1880-е), [[Тринклер, Густав Васильевич|Густав Васильевич Тринклер]] (дизельные двигатели на жидком топливе, 1899), [[Фридрих Артурович Цандер]], [[Алексей Нестерович Шелест]] и другие. Таким образом, ДВС развивались с отставанием от паровых машин (так, паровой насос для откачки воды был изобретён [[Севери, Томас|Томасом Севери]] в 1698 году), обусловленным отсутствием подходящего горючего. Сама идея ДВС была предложена [[Гюйгенс, Христиан|Христианом Гюйгенсом]] ещё в 1678 году, в качестве топлива нидерландский учёный предлагал использовать порох<ref>{{Cite web|url=https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/4341616|title=ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия - электронная версия|publisher=bigenc.ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>. Англичанин Этьен Барбер пытался использовать для этого смесь воздуха с газом, полученным при нагреве древесины<ref>{{Cite web|url=http://azbukadvs.ru/history.html|title=История двигателя внутреннего сгорания|publisher=azbukadvs.ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>.
Появление целой плеяды разнообразных мощных и лёгких двигателей позволило создать новые, не существовавшие ранее виды транспорта (винтовой и реактивный [[Самолёт|самолёты]], [[вертолёт]], [[ракета|ракету]], [[Космический аппарат|космический корабль]], [[газотурбоход]], [[судно на воздушной подушке]]), улучшить [[Топливная экономичность|экономичность]] и [[Экология|экологичность]] корабельных силовых установок и [[Локомотив|локомотивов]]. Моторизация привела также к ускорению темпа жизни людей, возникновению целой автомобильной культуры (США); в военном деле дала возможность создать необычайно разрушительные машины смерти ([[танк]], [[истребитель]], [[бомбардировщик]], [[Ракета|ракеты]] с обычной и ядерной боеголовкой, [[Подводная лодка|подводную лодку]] с [[Торпеда|торпедами]] и другие).[[Файл:Mazda rotary engine early.jpg|thumb|Роторный ДВС|400x400px]]
== Классификация ДВС ==
=== По устройству: ===
* [[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.
* [[Газотурбинный двигатель|Газотурбинные двигатели]] — преобразованию энергии газов служит ротор с лопатками специального профиля.
* [[Роторно-поршневой двигатель|Роторно-поршневые двигатели]] — камеру сгорания ограничивает треугольный ротор, выполняющий функцию поршня..
* [[Реактивный двигатель|Реактивные двигатели]] — развиваемая двигателем мощность сразу используется для поступательного движения ракеты или самолёта, дополнительное преобразование в крутящий момент и трансмиссия отсутствует (двигатель является также [[Движитель|движителем]]). Поэтому имеют наивысшие удельные мощностные показатели; являются единственными двигателями, способными выводить аппараты на орбиту.
* [[Турбореактивный двигатель|Турбореактивные двигатели]] — разновидность реактивных, в качестве окислителя использует атмосферный воздух, предварительно сжимаемый компрессорной частью. Ввиду этого может быть использован только на Земле. Обычно называют просто реактивными, например, "самолёт с реактивным двигателем". Можно рассматривать турбореактивный двигатель и как разновидность газотурбинного, так как он имеет все основные его части, кроме выходного вала.
* [[Турбовинтовой двигатель|Турбовинтовые двигатели]] — газотурбинный, работающий на винт. Применяются в авиации, на умеренных скоростях имеют более высокий КПД, чем турбореактивные.
[[Файл:Displacement.gif|thumb|Схема работы [[Четырёхтактный двигатель|четырёхтактного]] [[Рядный двигатель|рядного]] [[Четырёхцилиндровый двигатель|четырёхцилиндрового]] поршневого двигателя внутреннего сгорания|альт=|270x270пкс]]
=== По другим критериям: ===
* по назначению — на транспортные (автомобильные, судовые, самолётные), стационарные и специальные.
* по роду применяемого топлива — [[Бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновые]] и [[Газовый двигатель|газовые]] двигатели, работающие на тяжёлом топливе [[Дизельный двигатель|дизели]].
* по способу образования горючей смеси — внешнее ([[Карбюраторный двигатель|карбюраторные]] и [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторные двигатели]]) и внутреннее (в цилиндре ДВС у дизелей и искровых с непосредственным впрыском).
* по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.
* устройству систем охлаждения (воздушное, жидкостное), и другим<ref>{{Cite web|url=https://carsweek.ru/articles/tipy-avtomobilnykh-dvigateley/|title=Типы двигателей внутреннего сгорания|publisher=carsweek.ru|lang=ru|accessdate=2019-07-22}}</ref>.
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 [[Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания|типу охлаждения]], по наличию или отсутствию крейцкопфа, [[наддув]]а (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по [[Система зажигания|типу зажигания]], по количеству [[Карбюратор|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)<ref name=":0" /><ref>{{Cite web|url=http://военная-энциклопедия.рф/военная-техника/статьи-по-устройству-ват/Классификация,-общее-устройство-и-основные-параметры-двигателя|title=Классификация ДВС|author=|website=|date=|publisher=}}</ref>.
== Преимущества и недостатки ДВС ==
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, часто тяжелых и громоздких (паровой котел, конденсатор пара);
* по этим причинам легче и дешевле (удельная мощность намного выше);
* экономичнее по причине быстрого рабочего процесса с высокой температурой сгорания без дополнительной теплопередачи;
* 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;
* не имеет возможности работать по замкнутому циклу (как [[двигатель Стирлинга]]), использование внешних источников теплоты и холода невозможно.
* не имеет способности развивать крутящий момент и мощность вне вращения в рабочих режимах, в подавляющем большинстве случаев нуждается в передаче, согласующей выходные параметры ДВС с нагрузкой, и в устройстве, обеспечивающем запуск (в отличие от паровой машины, имеющей максимум момента при трогании от нулевых оборотов).
* практически все виды топлива для ДВС — невозобновляемые ресурсы (газ и нефтепродукты). Исключения (этиловый спирт, биогаз, генераторный газ) используются реже, ввиду снижения выходных характеристик двигателя (крутящего момента, мощности, скорости вращения).
== Поршневой ДВС с искровым зажиганием (двигатель [[Отто, Николаус|Отто]]) ==
Является наиболее распространённым по количеству, поскольку число автомобилей в мире на 2014 год составляло более 1,2 млрд.<ref>{{Cite web|lang=ru|url=https://www.autonews.ru/news/5c9114d69a7947491f827c6e|title=Цифра дня: сколько автомобилей на планете? :|publisher=Autonews|accessdate=2020-06-10}}</ref>, и большая их часть приводится в движение двигателем Отто.
=== Бензиновый двигатель ===
{{main|Бензиновый двигатель внутреннего сгорания}}
Является наиболее распространённым вариантом, установлен на значительной части транспортных машин (ввиду меньшей массы, стоимости, хорошей экономичности и малошумности). Имеет два варианта системы подачи топлива: инжектор и карбюратор. В обоих случаях в цилиндре сжимается топливо-воздушная смесь, подверженная детонации, поэтому степень сжатия и уровень форсирования такого двигателя ограничены детонацией.
==== Карбюраторный двигатель ====
{{main|Карбюраторный двигатель}}
Особенностью является получение топливо-бензиновой смеси в специальном смесителе, [[карбюратор]]е. Ранее такие бензиновые двигатели преобладали; теперь, с развитием микропроцессоров, их область применения стремительно сокращается (применяются на маломощных ДВС, с низкими требованиями к расходу топлива).
==== Инжекторный двигатель ====
Особенностью является получение топливной смеси в коллекторе или открытых цилиндрах двигателя путём подачи [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторной системой подачи топлива]]. В настоящий момент является преобладающим вариантом ДВС Отто, поскольку позволяет резко упростить электронное управление двигателем. Нужная степень однородности смеси достигается за счет увеличения давления форсуночного распыливания топлива.
=== Роторно-поршневой ===
{{main|Роторно-поршневой двигатель}}{{see|Роторно-цилиндро-клапанный двигатель}}
Предложен изобретателем [[Ванкель, Феликс|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, и потому — с выполнением экологических требований<ref>{{Cite web|url=https://wiki.zr.ru/%D0%A0%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE-%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C|title=Роторно-поршневой двигатель — Энциклопедия журнала "За рулем"|publisher=wiki.zr.ru|accessdate=2020-04-18}}</ref>.
[[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
Обычно роторно-поршневые ДВС используют в качестве топлива [[бензин]], но возможно и применение газа. Роторно-поршневой двигатель является ярким представителем бесшатунных ДВС, наряду с двигателем Баландина.
=== 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]].
Эти двигатели имеют широкое применение, например, в [[электростанция]]х малой и средней мощности, использующих в качестве топлива природный газ (в области высоких мощностей безраздельно господствуют газотурбинные энергоблоки).
== Поршневой ДВС с воспламенением от сжатия ==
{{main|Дизельный двигатель}}
В дизельном двигателе воспламенение топлива происходит без [[Свеча зажигания|свечи зажигания]]. В разогретый от [[Адиабатический процесс|адиабатического сжатия]] в цилиндре воздух через [[Форсунка|форсунку]] впрыскивается и распыляется порция топлива. При распыливании вокруг отдельных испаряющихся капель топлива возникают возникают очаги сгорания, и по мере впрыскивания порция топлива сгорает в виде факела. Так как дизельные двигатели не подвержены детонации (из-за начала подачи и сгорания топлива после ВМТ такта сжатия), степень сжатия детонацией не ограничена. Повышение её свыше 15 практически роста КПД не даёт<ref>{{Cite web|url=http://vdvizhke.ru/sudovye-dvigateli-vnutrennego-sgoranija/idealnye-cikly-i-teplovye-processy-v-dvigateljah/process-szhatija-v-porshne.html|title=Процесс сжатия в поршне|publisher=vdvizhke.ru|accessdate=2019-07-15}}</ref>, поскольку при этом максимальное давление ограничивают путём более длительного сгорания и уменьшением угла опережения впрыска. Однако малоразмерные вихрекамерные дизели могут иметь степень сжатия до 26, для надёжного воспламенения в условиях большого теплоотвода и для меньшей жёсткости работы. Крупногабаритные судовые дизели с наддувом имеют степень сжатия порядка 11..14 и КПД более 50%<ref>{{Статья|автор=Дорохов Павел Александрович, Нгуен Динь Хиеп|год=2009|issn=2073-1574|выпуск=1|издание=Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология|заглавие=Исследование влияния степени сжатия на показатели судового ДВС|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vliyaniya-stepeni-szhatiya-na-pokazateli-sudovogo-dvs}}</ref>.
Дизельные двигатели обычно менее быстроходны, поэтому при равной мощности с бензиновым характеризуются бо́льшим [[Момент силы|крутящим моментом]] на валу. Крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, на [[мазут]]е. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, сжатым воздухом, либо, в случае с [[дизель-генератор]]ными установками, от присоединённого [[Электрический генератор|электрического генератора]], который при пуске выполняет роль [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|стартера]].
Современные двигатели, называемые дизельными, работают не по [[Цикл Дизеля|циклу Дизеля]], а по [[Цикл Тринклера|циклу Тринклера — Сабатэ]] со смешанным подводом теплоты. Недостатки их 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.
=== Газодизельный двигатель ===
{{main|Газодизельный двигатель}}
Основная порция обедненного газовоздушного заряда приготавливается, как в любом из газовых двигателей, но зажигается не [[Свеча зажигания|электрической свечой]], а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю. Обычно имеется возможность работы по чисто дизельному циклу. Применение: тяжёлые грузовики, автобусы, тепловозы, чаще маневровые. Газодизельные двигатели, как и газовые, дают меньше вредных выбросов, к тому же природный газ дешевле. Такой двигатель зачастую получают дооснащением серийного, при этом экономия дизтоплива (степень замещения газом) составляет порядка 60%<ref>{{Cite web|url=http://cngas.ru/gazodizel/dual_fuel/|title=Газодизель на метане {{!}} Газ в моторы|lang=ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>. Зарубежные фирмы также активно разрабатывают такие конструкции<ref>{{Cite web|url=https://studref.com/510278/tehnika/tehnicheskie_osobennosti_gazo_dizeley_analiz_eksperimentalno_teoreticheskih_issledovaniy_gazodizelno|title=Технические особенности газо дизелей и анализ экспериментально-теоретических исследований газодизельного процесса|publisher=Studref|accessdate=2019-07-25}}</ref>.
== Комбинированный двигатель внутреннего сгорания ==
{{main|Комбинированный двигатель внутреннего сгорания}}
Комбинированный двигатель внутреннего сгорания представляет 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 [[Шелест, Алексей Нестерович|А. Н. Шелест]].
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 заряда в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема).
Двигатели с турбонагнетанием (комбинированные) до появления реактивных были единственно возможными в авиации, ввиду падения плотности воздуха с высотой; имеют широкое применение в дизельных двигателях (позволяя повысить удельные показатели мощности до уровня искровых ДВС и выше), реже в бензиновых. Благодаря настройке турбонаддува (регулятор давления), а также настройкам [[Газораспределительный механизм|ГРМ]], которые вместе определяют наполнение цилиндров двигателя, можно улучшать его транспортную характеристику.
== Характеристики ДВС ==
Потребительские качества двигателя (принимая за образец классический поршневой или комбинированный двигатель, отдающий крутящий момент) можно охарактеризовать следующими показателями:
# Массовые показатели, в кг на литр рабочего объёма (обычно от 30 до 80) - удельная масса, и в кг на 1 л.с. (1 кВт) - удельная мощность. Они важнее для транспортных, особенно для авиационных, двигателей.
# [[Удельный расход топлива]], г/л.с.*час (г/кВт*ч), или для конкретных видов топлив с разной плотностью и агрегатным состоянием, л/кВт*ч, м<sup>3</sup>/кВт*ч.
# Ресурс в часах (моточасах). Некоторые применения ДВС не требуют большого ресурса (пусковые ДВС, двигатели торпед), и потому в их конструкции могут отсутствовать, например, фильтры для масла и воздуха.
# Экологические характеристики (как самостоятельные, так и в составе транспортного средства), определяющие возможность его эксплуатации.
# Транспортные характеристики, определяющие кривую [[Крутящий момент|крутящего момента]] в зависимости от [[Число оборотов|числа оборотов]]. При работе двигателя по [[Винтовая характеристика|винтовой характеристике]], обычно без трансмиссии, специальная корректировка транспортной характеристики не требуется, но в автомобилях и тракторах хорошая транспортная характеристика (высокий запас крутящего момента, тихоходная настройка) позволяют уменьшить число передач в [[Трансмиссия|трансмиссии]] и облегчить управление.
# Шумность двигателя, зачастую определяемая его применением в люксовых моделях автомобилей или подводных лодках. Для снижения шумности часто снижают жёсткость подвески двигателя, усложняют схемы выпуска газов (например, выпуск газов через винт в подвесных моторах), а также капотируют.<br />
=== Скоростные характеристики ===
ДВС, отдающие мощность на выходной вал, обычно характеризуются кривыми крутящего момента и мощности в зависимости от частоты вращения вала (от минимально устойчивых оборотов холостого хода до максимально возможных, при которых ДВС может работать без поломок)<ref>{{Cite web|url=https://wiki.zr.ru/Характеристики_двигателя|title=Характеристики двигателя — Энциклопедия журнала "За рулем"|publisher=wiki.zr.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. Дополнительно к двум вышеупомянутым кривым может быть представлена ''кривая удельного расхода топлива''<ref>{{Cite web|url=http://stroy-technics.ru/article/skorostnaya-kharakteristika-dvigatelya|title=Скоростная характеристика двигателя|publisher=stroy-technics.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. По результатам анализа таких кривых определяется коэффициент запаса крутящего момента (он же коэффициент приспособляемости), и другие показатели, влияющие на конструкцию трансмиссии<ref name=":1">{{Cite web|url=https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18652|title=РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ - Современные проблемы науки и образования (научный журнал)|publisher=www.science-education.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. [[File:Boxsterdyno.png|thumb|Внешняя скоростная характеристика 2,7 литрового двигателя Porsche Boxster|354x354пкс]]
В настоящее время для потребителей представляют внешние скоростные характеристики с нетто-мощностью ISO-1585, согласно региональному стандарту измерения мощности ДВС (зависит от температуры, давления, влажности воздуха, применяемого топлива и наличия отбора мощности на установленные агрегаты). Двигатели американских производителей обычно испытывают по другому стандарту (SAE). Внешней характеристику называют потому, что линии мощности и крутящего момента проходят выше частичных скоростных характеристик, и нельзя получить мощность выше манипуляциями с органами подачи топлива.
Однако, в более ранних публикациях имеются скоростные характеристики, базирующиеся на измерении ''мощности брутто'' (кривая крутящего момента, соответственно, также поднимается выше).
Кроме полных, в расчётах трансмиссий транспортных средств активно используются ''частичные скоростные характеристики'' — эффективные показатели двигателя при промежуточных положениях регулятора подачи топлива (или дроссельной заслонки для бензиновых)<ref name=":1" />. Для транспортных средств с винтами на таких характеристиках приводят ''винтовые'' при различных положениях винта с регулируемым шагом<ref>{{Cite web|url=https://www.korabel.ru/dictionary/detail/191.html|title=ВИНТОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА работы главного двигателя - Словарь морских терминов на Корабел.ру|publisher=www.korabel.ru|lang=ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
Существуют и другие характеристики, не предназначенные для потребителей, например с кривыми индикаторной мощности, индикаторного расхода топлива и индикаторного крутящего момента (используемые при расчёте ДВС), а также ''абсолютная скоростная характеристика'', показывающая максимально возможную отдачу данного двигателя, которую можно получить при подаче большего количества топлива, чем на номинальном режиме. Для дизелей имеется также линия дымления, работа за которой не допускается<ref>{{Cite web|url=https://mash-xxl.info/info/303954/|title=Характеристика скоростная внешняя - Энциклопедия по машиностроению XXL|publisher=mash-xxl.info|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
Работа на абсолютной характеристике практически (кроме пуска ДВС) не производится, поскольку при этом снижается экономичность и экологичность двигателя, сокращается ресурс (особенно для дизельных двигателей, у которых работа за пределом дымления сокращает ресурс до считанных часов)<ref>{{Cite web|url=https://mash-xxl.info/info/654963/|title=Внешние скоростные характеристики дизелей - Энциклопедия по машиностроению XXL|publisher=mash-xxl.info|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
== Влияние ДВС на экологию, экологические требования к конструкции ДВС ==
В таких вариантах ДВС, как газотурбинные и реактивные, сгорание организовано непрерывно, причём максимальная температура меньше. Поэтому они имеют обычно меньшие выбросы недогоревших углеводородов (по причине меньшей зоны гашения пламени и длительности сгорания) и выбросы окислов азота (по причине меньшей максимальной температуры). Температура в таких двигателях ограничена теплостойкостью лопаток, сопел, направляющих, и для транспортных двигателей составляет 800..1200 <sup>о</sup>С<ref>{{Cite web|url=https://studfile.net/preview/1979112/page:4/|title=3. Циклы газотурбинных установок (гту)|publisher=StudFiles|lang=ru|accessdate=2020-01-11}}</ref>. Улучшения экологических показателей, например, ракет, достигают обычно подбором топлив (например, вместо [[1,1-Диметилгидразин|НДМГ]] и [[Тетраоксид диазота|перекиси азота]] применяют жидкие кислород и водород).
Однако, сотни миллионов регулярно используемых транспортных поршневых двигателей, потребляя ежедневно огромное количество нефтепродуктов<ref>{{Cite web|url=https://barrel.black/zapasy-i-potreblenie-nefti.html|title=Запасы нефти в мире и потребление Онлайн|lang=ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>, дают в сумме большие [[Загрязнение окружающей среды|вредные выбросы]]. Их разделяют на углеводороды (CH), окись углерода (CO), и окислы азота (NOx). Также ранее использовали этилированный бензин, продукты сгорания которого [[Свинецорганические соединения|содержали]] практически не выводимый из организма человека [[свинец]]. Наиболее это сказывается в крупных городах, расположенных в низинах и окруженных возвышенностями: при безветрии в них образуется [[смог]]. В настоящее время нормируются не только вредные выбросы, но также выделение транспортным средством углекислого газа и воды (в связи с влиянием на климат).
В первые десятилетия развития автотранспорта этому не уделялось достаточное внимание, поскольку автомобилей было меньше. В дальнейшем производителей обязали соблюдать определённые нормы выбросов, причём с годами они становятся всё строже. Для уменьшения выбросов в принципе возможны три способа:
# Выбор экологически чистого топлива ([[водород]], [[природный газ]]) или улучшение традиционного жидкого (бензин и дизтопливо "Евро-5").
# Изменение параметров цикла двигателя или разработка новых (снижение степени сжатия, расслоение заряда, внутрицилиндровый впрыск, системы компьютерного управления с использованием датчиков кислорода, система [[Аккумуляторная топливная система|Common rail]] на дизелях, и др.).
# Снижение содержания вредных выбросов с использованием термических (ранее) и [[Каталитический нейтрализатор|каталитических]] (в настоящее время) нейтрализаторов.
Существующие нормы токсичности в развитых странах требуют обычно применения нескольких способов сразу. При этом обычно ухудшается топливная экономичность как автомобилей, так и всего транспортного (включая нефтеперегонные заводы) комплекса, поскольку оптимумы циклов по экономичности и экологичности у двигателей обычно не совпадают, а изготовление высокоэкологичного топлива требует больше энергии.
В последнее время высказываются серьёзные опасения в отношении дальнейшего применения двигателей на ископаемом топливе (большинство ДВС), в связи с [[Глобальное потепление|проблемой глобального потепления]]<ref>{{Cite web|url=https://euro-pulse.ru/eurotrend/ostanovit-globalnoe-poteplenie-kak-v-evrope-boryutsya-s-izmeneniyami-klimata|title=Остановить глобальное потепление: как в Европе борются с изменениями климата|publisher=Портал «Европульс»|lang=ru|accessdate=2019-12-28}}</ref><ref>{{Статья|ссылка=https://moluch.ru/archive/211/51590/|автор=Александра Федоровна Сердюкова, Дмитрий Александрович Барабанщиков|заглавие=Влияние автотранспорта на окружающую среду|год=2018|издание=Молодой ученый|выпуск=211|страницы=31—33|issn=2072-0297}}</ref>. <br />
== Уровень развития ДВС как мерило технического прогресса ==
Разработка ДВС нетривиальна, поскольку к цели идёт множество путей. Выбор лучшего (применительно к конкретной области и требованиям) является примером многофакторной оптимизации. Здесь недостаточно интуиции, нужны большие затраты при разработке вариантов, ресурсные испытания. Тенденции развития двигателестроения предоставляют много вариантов дальнейшего развития<ref>{{Cite web|url=http://www.barque.ru/shipbuilding/1987/prospects_internal_combustion_engines|title=Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания (Судостроение / Технологии) - Barque.ru|publisher=www.barque.ru|accessdate=2019-07-18}}</ref>.
Высокие требования к деталям ДВС, сложности технологического порядка (материалы, обработка), производственный цикл (поточность, возможность брака), масштабы производства (миллионы единиц), высокий уровень конкуренции и интеграции мировой экономики, в совокупности позволяют судить об уровне технологии государства по уровню выпускаемых ДВС. Высокоэффективные двигатели не только позволяют создавать экономичный и экологичный транспорт, но и вести независимую разработку в таких областях как военное дело, ракетостроение (в частности, космические программы). Высокотехнологичные производства сами по себе служат центром кристаллизации инженерных сообществ, рождению новых идей. Не случайно, например, конвейерная сборка была впервые внедрена именно на сборке автомобилей, оснащённых ДВС. В свою очередь, поддержание в исправном состоянии и управление многочисленными транспортными средствами также создало множество новых профессий, рабочих мест, методов ведения бизнеса и даже образа жизни (коммивояджеры, путешественники). Не будет преувеличением сказать, что появление ДВС революционизировало весь мир<ref>http://engine.aviaport.ru/issues/105/pics/pg06.pdf</ref>.
== См. также ==
* [[Запуск двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Роторный двигатель: конструкции и классификация]]
* [[Роторно-поршневой двигатель]]
* [[Турбокомпаундный двигатель]]
* [[Автомобиль с газогенератором]]
* [[Синтетическое жидкое топливо]]
== Примечания ==
{{примечания}}
== Литература ==
# Кушуль В. М. Знакомьтесь: двигатель нового типа. - Л.: Судостроение, 1966. - 120 с.
# Судовые двигатели внутреннего сгорания: учеб. / Ю. Я. Фомин, А. И. Горбань, В. В. Добровольский, А. И. Лукин и др. - Л.: Судостроение, 1989. - 344 с.
# Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / под ред. А. С. Орлина, Д. Н. Вырубова. - М.: Машиностроение, 1971. - 400 с.
# Демидов В. П. Двигатели с переменной степенью сжатия. - М.: Машиностроение, 1978. - 136 с.
# Махалдиани В. В, Эджибия И. Ф. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия. - Тбилиси, 1973. - 272 с.
== Ссылки ==
<br />{{Навигация}}
* [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
{{ВС}}
{{Двигатели|state1=expanded}}
[[Категория:Двигатель внутреннего сгорания|*]]' |
Вики-текст новой страницы после правки ($1) (new_wikitext) | '== История создания ==
{{main|История создания двигателей внутреннего сгорания}}
Тепловые машины (в основном, [[Паровая машина|паровые]]) с момента появления отличались большими габаритами и массой, обусловленными применением внешнего сгорания (требовались [[Котёл|котлы]], конденсаторы, испарители, [[Теплообменник|теплообменники]], [[Тендер-конденсатор|тендеры]], [[Насос|насосы]], водяные резервуары и др.), в то же время основная (функциональная) часть паровой машины ([[поршень]] и [[Цилиндр (двигатель)|цилиндр]]) сравнительно невелика<ref>{{Cite web|url=https://lektsii.org/11-98896.html|title=Типы судовых паровых машин, их достоинства и недостатки.|publisher=lektsii.org|accessdate=2019-07-22}}</ref>. Поэтому мысль изобретателей всё время возвращалась к возможности совмещения топлива с рабочим телом двигателя, позволившего впоследствии значительно уменьшить габариты и вес, интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела. Особенно важны эти отличия на транспорте.[[Файл:J85 ge 17a turbojet engine.jpg|мини|411x411px|Газотурбинный ДВС]]В создание различных ДВС внесли наибольший вклад такие инженеры как Джон Барбер (изобретение газовой турбины в 1791), Роберт Стрит (патент на двигатель на жидком топливе, 1794 год), [[Лебон, Филипп|Филипп Лебон]] (открытие [[Светильный газ|светильного газа]] в 1799, первый газовый двигатель в 1801), [[Риваз, Франсуа Исаак де|Франсуа Исаак де Риваз]] (первый поршневой двигатель, 1807), [[Ленуар, Этьен|Жан Этьен Ленуар]] (газовый двигатель Ленуара, 1860), [[Отто, Николаус|Николаус Отто]] (двигатель с искровым зажиганием и сжатием смеси в 1861 году, четырёхтактный двигатель в 1876-м), [[Дизель, Рудольф|Рудольф Дизель]] (двигатель Дизеля на угольной пыли, 1897), [[Даймлер, Готтлиб|Готлиб Даймлер]] и [[Майбах, Вильгельм|Вильгельм Майбах]], [[Костович, Огнеслав Степанович|Огнеслав Степанович Костович]] (бензиновый мотор с карбюратором, 1880-е), [[Тринклер, Густав Васильевич|Густав Васильевич Тринклер]] (дизельные двигатели на жидком топливе, 1899), [[Фридрих Артурович Цандер]], [[Алексей Нестерович Шелест]] и другие. Таким образом, ДВС развивались с отставанием от паровых машин (так, паровой насос для откачки воды был изобретён [[Севери, Томас|Томасом Севери]] в 1698 году), обусловленным отсутствием подходящего горючего. Сама идея ДВС была предложена [[Гюйгенс, Христиан|Христианом Гюйгенсом]] ещё в 1678 году, в качестве топлива нидерландский учёный предлагал использовать порох<ref>{{Cite web|url=https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/4341616|title=ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия - электронная версия|publisher=bigenc.ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>. Англичанин Этьен Барбер пытался использовать для этого смесь воздуха с газом, полученным при нагреве древесины<ref>{{Cite web|url=http://azbukadvs.ru/history.html|title=История двигателя внутреннего сгорания|publisher=azbukadvs.ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>.
Появление целой плеяды разнообразных мощных и лёгких двигателей позволило создать новые, не существовавшие ранее виды транспорта (винтовой и реактивный [[Самолёт|самолёты]], [[вертолёт]], [[ракета|ракету]], [[Космический аппарат|космический корабль]], [[газотурбоход]], [[судно на воздушной подушке]]), улучшить [[Топливная экономичность|экономичность]] и [[Экология|экологичность]] корабельных силовых установок и [[Локомотив|локомотивов]]. Моторизация привела также к ускорению темпа жизни людей, возникновению целой автомобильной культуры (США); в военном деле дала возможность создать необычайно разрушительные машины смерти ([[танк]], [[истребитель]], [[бомбардировщик]], [[Ракета|ракеты]] с обычной и ядерной боеголовкой, [[Подводная лодка|подводную лодку]] с [[Торпеда|торпедами]] и другие).[[Файл:Mazda rotary engine early.jpg|thumb|Роторный ДВС|400x400px]]
== Классификация ДВС ==
=== По устройству: ===
* [[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.
* [[Газотурбинный двигатель|Газотурбинные двигатели]] — преобразованию энергии газов служит ротор с лопатками специального профиля.
* [[Роторно-поршневой двигатель|Роторно-поршневые двигатели]] — камеру сгорания ограничивает треугольный ротор, выполняющий функцию поршня..
* [[Реактивный двигатель|Реактивные двигатели]] — развиваемая двигателем мощность сразу используется для поступательного движения ракеты или самолёта, дополнительное преобразование в крутящий момент и трансмиссия отсутствует (двигатель является также [[Движитель|движителем]]). Поэтому имеют наивысшие удельные мощностные показатели; являются единственными двигателями, способными выводить аппараты на орбиту.
* [[Турбореактивный двигатель|Турбореактивные двигатели]] — разновидность реактивных, в качестве окислителя использует атмосферный воздух, предварительно сжимаемый компрессорной частью. Ввиду этого может быть использован только на Земле. Обычно называют просто реактивными, например, "самолёт с реактивным двигателем". Можно рассматривать турбореактивный двигатель и как разновидность газотурбинного, так как он имеет все основные его части, кроме выходного вала.
* [[Турбовинтовой двигатель|Турбовинтовые двигатели]] — газотурбинный, работающий на винт. Применяются в авиации, на умеренных скоростях имеют более высокий КПД, чем турбореактивные.
[[Файл:Displacement.gif|thumb|Схема работы [[Четырёхтактный двигатель|четырёхтактного]] [[Рядный двигатель|рядного]] [[Четырёхцилиндровый двигатель|четырёхцилиндрового]] поршневого двигателя внутреннего сгорания|альт=|270x270пкс]]
=== По другим критериям: ===
* по назначению — на транспортные (автомобильные, судовые, самолётные), стационарные и специальные.
* по роду применяемого топлива — [[Бензиновый двигатель внутреннего сгорания|бензиновые]] и [[Газовый двигатель|газовые]] двигатели, работающие на тяжёлом топливе [[Дизельный двигатель|дизели]].
* по способу образования горючей смеси — внешнее ([[Карбюраторный двигатель|карбюраторные]] и [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторные двигатели]]) и внутреннее (в цилиндре ДВС у дизелей и искровых с непосредственным впрыском).
* по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.
* устройству систем охлаждения (воздушное, жидкостное), и другим<ref>{{Cite web|url=https://carsweek.ru/articles/tipy-avtomobilnykh-dvigateley/|title=Типы двигателей внутреннего сгорания|publisher=carsweek.ru|lang=ru|accessdate=2019-07-22}}</ref>.
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 [[Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания|типу охлаждения]], по наличию или отсутствию крейцкопфа, [[наддув]]а (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по [[Система зажигания|типу зажигания]], по количеству [[Карбюратор|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)<ref name=":0" /><ref>{{Cite web|url=http://военная-энциклопедия.рф/военная-техника/статьи-по-устройству-ват/Классификация,-общее-устройство-и-основные-параметры-двигателя|title=Классификация ДВС|author=|website=|date=|publisher=}}</ref>.
== Преимущества и недостатки ДВС ==
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, часто тяжелых и громоздких (паровой котел, конденсатор пара);
* по этим причинам легче и дешевле (удельная мощность намного выше);
* экономичнее по причине быстрого рабочего процесса с высокой температурой сгорания без дополнительной теплопередачи;
* 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;
* не имеет возможности работать по замкнутому циклу (как [[двигатель Стирлинга]]), использование внешних источников теплоты и холода невозможно.
* не имеет способности развивать крутящий момент и мощность вне вращения в рабочих режимах, в подавляющем большинстве случаев нуждается в передаче, согласующей выходные параметры ДВС с нагрузкой, и в устройстве, обеспечивающем запуск (в отличие от паровой машины, имеющей максимум момента при трогании от нулевых оборотов).
* практически все виды топлива для ДВС — невозобновляемые ресурсы (газ и нефтепродукты). Исключения (этиловый спирт, биогаз, генераторный газ) используются реже, ввиду снижения выходных характеристик двигателя (крутящего момента, мощности, скорости вращения).
== Поршневой ДВС с искровым зажиганием (двигатель [[Отто, Николаус|Отто]]) ==
Является наиболее распространённым по количеству, поскольку число автомобилей в мире на 2014 год составляло более 1,2 млрд.<ref>{{Cite web|lang=ru|url=https://www.autonews.ru/news/5c9114d69a7947491f827c6e|title=Цифра дня: сколько автомобилей на планете? :|publisher=Autonews|accessdate=2020-06-10}}</ref>, и большая их часть приводится в движение двигателем Отто.
=== Бензиновый двигатель ===
{{main|Бензиновый двигатель внутреннего сгорания}}
Является наиболее распространённым вариантом, установлен на значительной части транспортных машин (ввиду меньшей массы, стоимости, хорошей экономичности и малошумности). Имеет два варианта системы подачи топлива: инжектор и карбюратор. В обоих случаях в цилиндре сжимается топливо-воздушная смесь, подверженная детонации, поэтому степень сжатия и уровень форсирования такого двигателя ограничены детонацией.
==== Карбюраторный двигатель ====
{{main|Карбюраторный двигатель}}
Особенностью является получение топливо-бензиновой смеси в специальном смесителе, [[карбюратор]]е. Ранее такие бензиновые двигатели преобладали; теперь, с развитием микропроцессоров, их область применения стремительно сокращается (применяются на маломощных ДВС, с низкими требованиями к расходу топлива).
==== Инжекторный двигатель ====
Особенностью является получение топливной смеси в коллекторе или открытых цилиндрах двигателя путём подачи [[Инжекторная система подачи топлива|инжекторной системой подачи топлива]]. В настоящий момент является преобладающим вариантом ДВС Отто, поскольку позволяет резко упростить электронное управление двигателем. Нужная степень однородности смеси достигается за счет увеличения давления форсуночного распыливания топлива.
=== Роторно-поршневой ===
{{main|Роторно-поршневой двигатель}}{{see|Роторно-цилиндро-клапанный двигатель}}
Предложен изобретателем [[Ванкель, Феликс|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, и потому — с выполнением экологических требований<ref>{{Cite web|url=https://wiki.zr.ru/%D0%A0%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE-%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C|title=Роторно-поршневой двигатель — Энциклопедия журнала "За рулем"|publisher=wiki.zr.ru|accessdate=2020-04-18}}</ref>.
[[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
Обычно роторно-поршневые ДВС используют в качестве топлива [[бензин]], но возможно и применение газа. Роторно-поршневой двигатель является ярким представителем бесшатунных ДВС, наряду с двигателем Баландина.
=== 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]].
Эти двигатели имеют широкое применение, например, в [[электростанция]]х малой и средней мощности, использующих в качестве топлива природный газ (в области высоких мощностей безраздельно господствуют газотурбинные энергоблоки).
== Поршневой ДВС с воспламенением от сжатия ==
{{main|Дизельный двигатель}}
В дизельном двигателе воспламенение топлива происходит без [[Свеча зажигания|свечи зажигания]]. В разогретый от [[Адиабатический процесс|адиабатического сжатия]] в цилиндре воздух через [[Форсунка|форсунку]] впрыскивается и распыляется порция топлива. При распыливании вокруг отдельных испаряющихся капель топлива возникают возникают очаги сгорания, и по мере впрыскивания порция топлива сгорает в виде факела. Так как дизельные двигатели не подвержены детонации (из-за начала подачи и сгорания топлива после ВМТ такта сжатия), степень сжатия детонацией не ограничена. Повышение её свыше 15 практически роста КПД не даёт<ref>{{Cite web|url=http://vdvizhke.ru/sudovye-dvigateli-vnutrennego-sgoranija/idealnye-cikly-i-teplovye-processy-v-dvigateljah/process-szhatija-v-porshne.html|title=Процесс сжатия в поршне|publisher=vdvizhke.ru|accessdate=2019-07-15}}</ref>, поскольку при этом максимальное давление ограничивают путём более длительного сгорания и уменьшением угла опережения впрыска. Однако малоразмерные вихрекамерные дизели могут иметь степень сжатия до 26, для надёжного воспламенения в условиях большого теплоотвода и для меньшей жёсткости работы. Крупногабаритные судовые дизели с наддувом имеют степень сжатия порядка 11..14 и КПД более 50%<ref>{{Статья|автор=Дорохов Павел Александрович, Нгуен Динь Хиеп|год=2009|issn=2073-1574|выпуск=1|издание=Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология|заглавие=Исследование влияния степени сжатия на показатели судового ДВС|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vliyaniya-stepeni-szhatiya-na-pokazateli-sudovogo-dvs}}</ref>.
Дизельные двигатели обычно менее быстроходны, поэтому при равной мощности с бензиновым характеризуются бо́льшим [[Момент силы|крутящим моментом]] на валу. Крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, на [[мазут]]е. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, сжатым воздухом, либо, в случае с [[дизель-генератор]]ными установками, от присоединённого [[Электрический генератор|электрического генератора]], который при пуске выполняет роль [[Пусковая система двигателя внутреннего сгорания|стартера]].
Современные двигатели, называемые дизельными, работают не по [[Цикл Дизеля|циклу Дизеля]], а по [[Цикл Тринклера|циклу Тринклера — Сабатэ]] со смешанным подводом теплоты. Недостатки их 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.
=== Газодизельный двигатель ===
{{main|Газодизельный двигатель}}
Основная порция обедненного газовоздушного заряда приготавливается, как в любом из газовых двигателей, но зажигается не [[Свеча зажигания|электрической свечой]], а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю. Обычно имеется возможность работы по чисто дизельному циклу. Применение: тяжёлые грузовики, автобусы, тепловозы, чаще маневровые. Газодизельные двигатели, как и газовые, дают меньше вредных выбросов, к тому же природный газ дешевле. Такой двигатель зачастую получают дооснащением серийного, при этом экономия дизтоплива (степень замещения газом) составляет порядка 60%<ref>{{Cite web|url=http://cngas.ru/gazodizel/dual_fuel/|title=Газодизель на метане {{!}} Газ в моторы|lang=ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>. Зарубежные фирмы также активно разрабатывают такие конструкции<ref>{{Cite web|url=https://studref.com/510278/tehnika/tehnicheskie_osobennosti_gazo_dizeley_analiz_eksperimentalno_teoreticheskih_issledovaniy_gazodizelno|title=Технические особенности газо дизелей и анализ экспериментально-теоретических исследований газодизельного процесса|publisher=Studref|accessdate=2019-07-25}}</ref>.
== Комбинированный двигатель внутреннего сгорания ==
{{main|Комбинированный двигатель внутреннего сгорания}}
Комбинированный двигатель внутреннего сгорания представляет 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 [[Шелест, Алексей Нестерович|А. Н. Шелест]].
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 заряда в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема).
Двигатели с турбонагнетанием (комбинированные) до появления реактивных были единственно возможными в авиации, ввиду падения плотности воздуха с высотой; имеют широкое применение в дизельных двигателях (позволяя повысить удельные показатели мощности до уровня искровых ДВС и выше), реже в бензиновых. Благодаря настройке турбонаддува (регулятор давления), а также настройкам [[Газораспределительный механизм|ГРМ]], которые вместе определяют наполнение цилиндров двигателя, можно улучшать его транспортную характеристику.
== Характеристики ДВС ==
Потребительские качества двигателя (принимая за образец классический поршневой или комбинированный двигатель, отдающий крутящий момент) можно охарактеризовать следующими показателями:
# Массовые показатели, в кг на литр рабочего объёма (обычно от 30 до 80) - удельная масса, и в кг на 1 л.с. (1 кВт) - удельная мощность. Они важнее для транспортных, особенно для авиационных, двигателей.
# [[Удельный расход топлива]], г/л.с.*час (г/кВт*ч), или для конкретных видов топлив с разной плотностью и агрегатным состоянием, л/кВт*ч, м<sup>3</sup>/кВт*ч.
# Ресурс в часах (моточасах). Некоторые применения ДВС не требуют большого ресурса (пусковые ДВС, двигатели торпед), и потому в их конструкции могут отсутствовать, например, фильтры для масла и воздуха.
# Экологические характеристики (как самостоятельные, так и в составе транспортного средства), определяющие возможность его эксплуатации.
# Транспортные характеристики, определяющие кривую [[Крутящий момент|крутящего момента]] в зависимости от [[Число оборотов|числа оборотов]]. При работе двигателя по [[Винтовая характеристика|винтовой характеристике]], обычно без трансмиссии, специальная корректировка транспортной характеристики не требуется, но в автомобилях и тракторах хорошая транспортная характеристика (высокий запас крутящего момента, тихоходная настройка) позволяют уменьшить число передач в [[Трансмиссия|трансмиссии]] и облегчить управление.
# Шумность двигателя, зачастую определяемая его применением в люксовых моделях автомобилей или подводных лодках. Для снижения шумности часто снижают жёсткость подвески двигателя, усложняют схемы выпуска газов (например, выпуск газов через винт в подвесных моторах), а также капотируют.<br />
=== Скоростные характеристики ===
ДВС, отдающие мощность на выходной вал, обычно характеризуются кривыми крутящего момента и мощности в зависимости от частоты вращения вала (от минимально устойчивых оборотов холостого хода до максимально возможных, при которых ДВС может работать без поломок)<ref>{{Cite web|url=https://wiki.zr.ru/Характеристики_двигателя|title=Характеристики двигателя — Энциклопедия журнала "За рулем"|publisher=wiki.zr.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. Дополнительно к двум вышеупомянутым кривым может быть представлена ''кривая удельного расхода топлива''<ref>{{Cite web|url=http://stroy-technics.ru/article/skorostnaya-kharakteristika-dvigatelya|title=Скоростная характеристика двигателя|publisher=stroy-technics.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. По результатам анализа таких кривых определяется коэффициент запаса крутящего момента (он же коэффициент приспособляемости), и другие показатели, влияющие на конструкцию трансмиссии<ref name=":1">{{Cite web|url=https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18652|title=РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ - Современные проблемы науки и образования (научный журнал)|publisher=www.science-education.ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>. [[File:Boxsterdyno.png|thumb|Внешняя скоростная характеристика 2,7 литрового двигателя Porsche Boxster|354x354пкс]]
В настоящее время для потребителей представляют внешние скоростные характеристики с нетто-мощностью ISO-1585, согласно региональному стандарту измерения мощности ДВС (зависит от температуры, давления, влажности воздуха, применяемого топлива и наличия отбора мощности на установленные агрегаты). Двигатели американских производителей обычно испытывают по другому стандарту (SAE). Внешней характеристику называют потому, что линии мощности и крутящего момента проходят выше частичных скоростных характеристик, и нельзя получить мощность выше манипуляциями с органами подачи топлива.
Однако, в более ранних публикациях имеются скоростные характеристики, базирующиеся на измерении ''мощности брутто'' (кривая крутящего момента, соответственно, также поднимается выше).
Кроме полных, в расчётах трансмиссий транспортных средств активно используются ''частичные скоростные характеристики'' — эффективные показатели двигателя при промежуточных положениях регулятора подачи топлива (или дроссельной заслонки для бензиновых)<ref name=":1" />. Для транспортных средств с винтами на таких характеристиках приводят ''винтовые'' при различных положениях винта с регулируемым шагом<ref>{{Cite web|url=https://www.korabel.ru/dictionary/detail/191.html|title=ВИНТОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА работы главного двигателя - Словарь морских терминов на Корабел.ру|publisher=www.korabel.ru|lang=ru|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
Существуют и другие характеристики, не предназначенные для потребителей, например с кривыми индикаторной мощности, индикаторного расхода топлива и индикаторного крутящего момента (используемые при расчёте ДВС), а также ''абсолютная скоростная характеристика'', показывающая максимально возможную отдачу данного двигателя, которую можно получить при подаче большего количества топлива, чем на номинальном режиме. Для дизелей имеется также линия дымления, работа за которой не допускается<ref>{{Cite web|url=https://mash-xxl.info/info/303954/|title=Характеристика скоростная внешняя - Энциклопедия по машиностроению XXL|publisher=mash-xxl.info|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
Работа на абсолютной характеристике практически (кроме пуска ДВС) не производится, поскольку при этом снижается экономичность и экологичность двигателя, сокращается ресурс (особенно для дизельных двигателей, у которых работа за пределом дымления сокращает ресурс до считанных часов)<ref>{{Cite web|url=https://mash-xxl.info/info/654963/|title=Внешние скоростные характеристики дизелей - Энциклопедия по машиностроению XXL|publisher=mash-xxl.info|accessdate=2020-02-11}}</ref>.
== Влияние ДВС на экологию, экологические требования к конструкции ДВС ==
В таких вариантах ДВС, как газотурбинные и реактивные, сгорание организовано непрерывно, причём максимальная температура меньше. Поэтому они имеют обычно меньшие выбросы недогоревших углеводородов (по причине меньшей зоны гашения пламени и длительности сгорания) и выбросы окислов азота (по причине меньшей максимальной температуры). Температура в таких двигателях ограничена теплостойкостью лопаток, сопел, направляющих, и для транспортных двигателей составляет 800..1200 <sup>о</sup>С<ref>{{Cite web|url=https://studfile.net/preview/1979112/page:4/|title=3. Циклы газотурбинных установок (гту)|publisher=StudFiles|lang=ru|accessdate=2020-01-11}}</ref>. Улучшения экологических показателей, например, ракет, достигают обычно подбором топлив (например, вместо [[1,1-Диметилгидразин|НДМГ]] и [[Тетраоксид диазота|перекиси азота]] применяют жидкие кислород и водород).
Однако, сотни миллионов регулярно используемых транспортных поршневых двигателей, потребляя ежедневно огромное количество нефтепродуктов<ref>{{Cite web|url=https://barrel.black/zapasy-i-potreblenie-nefti.html|title=Запасы нефти в мире и потребление Онлайн|lang=ru|accessdate=2019-07-25}}</ref>, дают в сумме большие [[Загрязнение окружающей среды|вредные выбросы]]. Их разделяют на углеводороды (CH), окись углерода (CO), и окислы азота (NOx). Также ранее использовали этилированный бензин, продукты сгорания которого [[Свинецорганические соединения|содержали]] практически не выводимый из организма человека [[свинец]]. Наиболее это сказывается в крупных городах, расположенных в низинах и окруженных возвышенностями: при безветрии в них образуется [[смог]]. В настоящее время нормируются не только вредные выбросы, но также выделение транспортным средством углекислого газа и воды (в связи с влиянием на климат).
В первые десятилетия развития автотранспорта этому не уделялось достаточное внимание, поскольку автомобилей было меньше. В дальнейшем производителей обязали соблюдать определённые нормы выбросов, причём с годами они становятся всё строже. Для уменьшения выбросов в принципе возможны три способа:
# Выбор экологически чистого топлива ([[водород]], [[природный газ]]) или улучшение традиционного жидкого (бензин и дизтопливо "Евро-5").
# Изменение параметров цикла двигателя или разработка новых (снижение степени сжатия, расслоение заряда, внутрицилиндровый впрыск, системы компьютерного управления с использованием датчиков кислорода, система [[Аккумуляторная топливная система|Common rail]] на дизелях, и др.).
# Снижение содержания вредных выбросов с использованием термических (ранее) и [[Каталитический нейтрализатор|каталитических]] (в настоящее время) нейтрализаторов.
Существующие нормы токсичности в развитых странах требуют обычно применения нескольких способов сразу. При этом обычно ухудшается топливная экономичность как автомобилей, так и всего транспортного (включая нефтеперегонные заводы) комплекса, поскольку оптимумы циклов по экономичности и экологичности у двигателей обычно не совпадают, а изготовление высокоэкологичного топлива требует больше энергии.
В последнее время высказываются серьёзные опасения в отношении дальнейшего применения двигателей на ископаемом топливе (большинство ДВС), в связи с [[Глобальное потепление|проблемой глобального потепления]]<ref>{{Cite web|url=https://euro-pulse.ru/eurotrend/ostanovit-globalnoe-poteplenie-kak-v-evrope-boryutsya-s-izmeneniyami-klimata|title=Остановить глобальное потепление: как в Европе борются с изменениями климата|publisher=Портал «Европульс»|lang=ru|accessdate=2019-12-28}}</ref><ref>{{Статья|ссылка=https://moluch.ru/archive/211/51590/|автор=Александра Федоровна Сердюкова, Дмитрий Александрович Барабанщиков|заглавие=Влияние автотранспорта на окружающую среду|год=2018|издание=Молодой ученый|выпуск=211|страницы=31—33|issn=2072-0297}}</ref>. <br />
== Уровень развития ДВС как мерило технического прогресса ==
Разработка ДВС нетривиальна, поскольку к цели идёт множество путей. Выбор лучшего (применительно к конкретной области и требованиям) является примером многофакторной оптимизации. Здесь недостаточно интуиции, нужны большие затраты при разработке вариантов, ресурсные испытания. Тенденции развития двигателестроения предоставляют много вариантов дальнейшего развития<ref>{{Cite web|url=http://www.barque.ru/shipbuilding/1987/prospects_internal_combustion_engines|title=Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания (Судостроение / Технологии) - Barque.ru|publisher=www.barque.ru|accessdate=2019-07-18}}</ref>.
Высокие требования к деталям ДВС, сложности технологического порядка (материалы, обработка), производственный цикл (поточность, возможность брака), масштабы производства (миллионы единиц), высокий уровень конкуренции и интеграции мировой экономики, в совокупности позволяют судить об уровне технологии государства по уровню выпускаемых ДВС. Высокоэффективные двигатели не только позволяют создавать экономичный и экологичный транспорт, но и вести независимую разработку в таких областях как военное дело, ракетостроение (в частности, космические программы). Высокотехнологичные производства сами по себе служат центром кристаллизации инженерных сообществ, рождению новых идей. Не случайно, например, конвейерная сборка была впервые внедрена именно на сборке автомобилей, оснащённых ДВС. В свою очередь, поддержание в исправном состоянии и управление многочисленными транспортными средствами также создало множество новых профессий, рабочих мест, методов ведения бизнеса и даже образа жизни (коммивояджеры, путешественники). Не будет преувеличением сказать, что появление ДВС революционизировало весь мир<ref>http://engine.aviaport.ru/issues/105/pics/pg06.pdf</ref>.
== См. также ==
* [[Запуск двигателя внутреннего сгорания]]
* [[Роторный двигатель: конструкции и классификация]]
* [[Роторно-поршневой двигатель]]
* [[Турбокомпаундный двигатель]]
* [[Автомобиль с газогенератором]]
* [[Синтетическое жидкое топливо]]
== Примечания ==
{{примечания}}
== Литература ==
# Кушуль В. М. Знакомьтесь: двигатель нового типа. - Л.: Судостроение, 1966. - 120 с.
# Судовые двигатели внутреннего сгорания: учеб. / Ю. Я. Фомин, А. И. Горбань, В. В. Добровольский, А. И. Лукин и др. - Л.: Судостроение, 1989. - 344 с.
# Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / под ред. А. С. Орлина, Д. Н. Вырубова. - М.: Машиностроение, 1971. - 400 с.
# Демидов В. П. Двигатели с переменной степенью сжатия. - М.: Машиностроение, 1978. - 136 с.
# Махалдиани В. В, Эджибия И. Ф. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия. - Тбилиси, 1973. - 272 с.
== Ссылки ==
<br />{{Навигация}}
* [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
{{ВС}}
{{Двигатели|state1=expanded}}
[[Категория:Двигатель внутреннего сгорания|*]]' |