Двигун внутрішнього згоряння

1. Історія створення
2. Види двигунів внутрішнього згоряння
3. Октанове число палива
4. Відношення діаметра циліндра до ходу поршня
5. бензинові
6. бензинові інжекторні
7. Дизельні, з запалюванням від стиснення
8. газові двигуни
9. газодизельні
10. Роторно-поршневий
11. Комбінований двигун внутрішнього згоряння
12. Цикли роботи поршневих ДВС
13. Додаткові агрегати, що вимагаються для ДВС
14. Технологічні особливості виготовлення
15. Примітки

Наши партнеры ArtmMisto

Двигун внутрішнього згоряння - двигун, в якому паливо згорає безпосередньо в робочій камері (всередині) двигуна. ДВС перетворює теплову енергію від згорання палива в механічну роботу.

У порівнянні з двигунами зовнішнього згоряння ДВС:

• не має додаткових елементів теплопередачі - паливо саме утворює робоче тіло;
• компактніше, так як не має цілого ряду додаткових агрегатів;
• легше;
• економічніше;
• споживає паливо, що має досить жорстко заданими параметрами (испаряемостью, температурою спалаху парів, щільністю, теплотою згоряння, октановим або цетановим числом), так як від цих властивостей залежить сама працездатність ДВС.

Схема: двотактний двигун внутрішнього згоряння з резонатора трубою

Чотиритактний рядний чотирициліндровий двигун внутрішнього згоряння

Історія створення

У 1807 р французько-швейцарський винахідник Франсуа Ісаак де Ріваз побудував перший поршневий двигун, званий часто двигуном де Ріваза [en]. Двигун працював на газоподібному водні, маючи елементи конструкції, з тих пір увійшли в наступні прототипи ДВС: поршневу групу і іскрове запалювання. Кривошипно-шатунного механізму в конструкції двигуна ще не було.

Газовий двигун Ленуара, 1860 року.

Перший практично придатний двотактний газовий ДВС був сконструйований французьким механіком Етьєном Ленуаром в 1860 році. Потужність складала 8,8 кВт (11,97 л. С.). Двигун був одноциліндровий горизонтальну машину подвійної дії, яка працювала на суміші повітря і светильного газу з електричним іскровим запалюванням від стороннього джерела. В конструкції двигуна з'явився кривошипно-шатунний механізм.

ККД двигуна не перевищував 4,65%. Незважаючи на недоліки, двигун Ленуара отримав деяке поширення. Використовувався як човновий двигун.

Познайомившись з двигуном Ленуара, восени 1860 року видатний німецький конструктор Ніколаус Август Отто з братом побудували копію газового двигуна Ленуара і в січні 1861 року подали заявку на патент на двигун з рідким паливом на основі газового двигуна Ленуара в Міністерство комерції Пруссії, але заявка була відхилена. У 1863 році створив двотактний атмосферний двигун внутрішнього згоряння. Двигун мав вертикальне розташування циліндра, запалювання відкритим полум'ям і ККД до 15%. Витіснив двигун Ленуара.

Чотиритактний двигун Отто 1876 року.

У 1876 р Ніколаус Август Отто побудував досконаліший чотиритактний газовий двигун внутрішнього згоряння.

У 1880-х роках Огнеслав Степанович Костович в Росії побудував перший бензиновий карбюраторний двигун.

Мотоцикл Даймлера з ДВС 1885 року

У 1885 році німецькі інженери Готліб Даймлер і Вільгельм Майбах розробили легкий бензиновий карбюраторний двигун. Даймлер і Майбах використовували його для створення першого мотоцикла в 1885, а в 1886 році - на першому автомобілі.

Німецький інженер Рудольф Дизель прагнув підвищити ефективність двигуна внутрішнього згоряння і в 1897 запропонував двигун із займанням від стиснення. На заводі «Людвіг Нобель» Еммануїла Людвіговича Нобеля в Петербурзі в 1898-1899 Густав Васильович Трінклер удосконалив цей двигун, використавши Безкомпресорні розпилювання палива, що дозволило застосувати в якості палива нафту. В результаті бескомпрессорний двигун внутрішнього згоряння високого стиснення з самозаймання став найбільш економічним стаціонарним тепловим двигуном. У 1899 на заводі «Людвіг Нобель» побудували перший дизель в Росії і розгорнули масове виробництво дизелів. Цей перший дизель мав потужність 20 л. с., один циліндр діаметром 260 мм, хід поршня 410 мм і частоту обертання 180 об / хв. В Європі дизельний двигун, вдосконалений Густавом Васильовичем Трінклера, отримав назву «російський дизель» або «Трінклер-мотор». На всесвітній виставці в Парижі в 1900 двигун Дизеля одержав головний приз. У 1902 Коломенський завод купив у Еммануїла Людвіговича Нобеля ліцензію на виробництво дизелів і незабаром налагодив масове виробництво.

У 1908 році головний інженер Коломенського заводу Р. А. Корейво будує і патентує у Франції двотактний дизель з протилежно-рухомими поршнями і двома КОЛІНВАЛИ. Дизелі Корейво стали широко використовуватися на теплоходах Коломенського заводу. Випускалися вони і на заводах Нобелів.

У 1896 році Чарльз В. Харт і Чарльз Парр розробили двоциліндровий бензиновий двигун. У 1903 році їх фірма побудувала 15 тракторів. Їх шеститонний # 3 є найстарішим трактором з двигуном внутрішнього згоряння в Сполучених Штатах і зберігається в Смітсонівському Національному музеї американської історії у Вашингтоні, округ Колумбія. Бензиновий двоциліндровий двигун мав абсолютно ненадійну систему запалювання і потужність 30 л. с. на холостому ходу і 18 л. с. під навантаженням [1].

Ден Елбон з його прототипом сільськогосподарського трактора Ivel

Першим практично придатним трактором з двигуном внутрішнього згоряння був американський триколісний трактор lvel Дена Елборна 1902 року. Було побудовано близько 500 таких легких і потужних машин.

Двигун, використаний братами Райт в 1910 році

У 1903 році відбувся політ першого літака братів Орвіла і Уїлбура Райт. Двигун літака виготовив механік Чарлі Тейлор. Основні частини двигуна зробили з алюмінію. Двигун Райт-Тейлора був примітивним варіантом бензинового інжекторного двигуна.

На першому в світі теплоході - нафтоналивний баржі «Вандал», побудованої в 1903 році в Росії на Сормовском заводі для «Товариства Братів Нобель», були встановлені три чотиритактних двигуна Дизеля потужністю по 120 л. с. кожен. У 1904 році був побудований теплохід «Сармат».

У 1924 за проектом Якова Модестовича Гаккеля на Балтійському суднобудівному заводі в Ленінграді був створений тепловоз ЮЕ2 (Щел1).

Практично одночасно в Німеччині за замовленням СРСР і за проектом професора Ю. В. Ломоносова за особистою вказівкою В. І. Леніна в 1924 році на німецькому заводі Есслінген (колиш. Кесслер) поблизу Штутгарта побудований тепловоз еел2 (спочатку Юе001).

Види двигунів внутрішнього згоряння

поршневий ДВС

роторний ДВС

газотурбінний ДВС

• Поршневі двигуни - камерою згоряння служить циліндр, зворотно-поступальний рух поршня за допомогою кривошипно-шатунного механізму перетворюється в обертання валу.

• Газова турбіна - перетворення енергії здійснюється ротором з клиноподібними лопатками.

• Роторно-поршневі двигуни - в них перетворення енергії здійснюється за рахунок обертання робочими газами ротора спеціального профілю (двигун Ванкеля).

ДВС класифікують:

• за призначенням - на транспортні, стаціонарні і спеціальні.
• за родом застосовуваного палива - легкі рідкі (бензин, газ), важкі рідкі (дизельне паливо, суднові мазути).
• за способом утворення горючої суміші - зовнішнє (карбюратор) і внутрішнє (в циліндрі ДВС).
• за обсягом робочих порожнин і весогабарітнимі характеристикам - легкі, середні, важкі, спеціальні.

Крім наведених вище загальних для всіх ДВС критеріїв класифікації існують критерії, за якими класифікуються окремі типи двигунів. Так, поршневі двигуни можна класифікувати за кількістю і розташуванням циліндрів, колінчастих і розподільних валів, по типу охолодження, за наявністю або відсутністю крейцкопфа, наддуву (і по типу наддуву), за способом сумішоутворення і по типу запалювання, за кількістю карбюраторів, по типу газорозподільного механізму, у напрямку і частоті обертання колінчастого вала, по відношенню діаметра циліндра до ходу поршня, за ступенем швидкохідності (середньої швидкості поршня).

Октанове число палива

Енергія передається на колінчастий вал двигуна від розширюються газів під час робочого ходу. Стиснення паливо-повітряної суміші до обсягу камери згоряння підвищує ефективність роботи двигуна і збільшує його ККД, але збільшення ступеня стиснення також збільшує викликається стисненням нагрівання робочої суміші відповідно до закону Шарля.

Якщо паливо легкозаймисті, спалах відбувається до досягнення поршнем ВМТ. Це, в свою чергу, змусить поршень провернути колінвал в зворотному напрямку - таке явище називають зворотним спалахом.

Октанове число є мірою процентного вмісту изооктана в гептан-октанового суміші і відображає здатність палива протистояти самозаймання під впливом температури. Паливо з більш високими октановими числами дозволяють двигуну з високим ступенем стиснення працювати без схильності до самозаймання і детонації і, отже, мати більш високу ступінь стиснення і більш високий ККД.

Робота дизельних двигунів забезпечується самозаймання від стиснення в циліндрі чистого повітря або бідної газоповітряної суміші, нездатною до самостійного горіння (газо) і відсутності в заряді палива до останнього моменту.

Відношення діаметра циліндра до ходу поршня

Одним з основоположних конструктивних параметрів ДВС є ставлення ходу поршня до діаметру циліндра (або навпаки). Для більш швидкохідних бензинових двигунів це відношення близьке до 1, на дизельних моторах хід поршня, як правило, тим більше діаметра циліндра, чим більше двигун. Оптимальним з точки зору газодинаміки і охолодження поршня є співвідношення 1: 1. Чим більше хід поршня, тим більший крутний момент розвиває двигун і тим нижче його робочий діапазон оборотів. Навпаки, чим більше діаметр циліндра, тим вище робочі обороти двигуна і тим нижче його крутний момент на низьких оборотах. Як правило, короткоходниє ДВС (особливо гоночні) мають більший крутний момент на одиницю робочого об'єму, але на відносно високих оборотах (більше 5000 об / хв.). При більшому діаметрі циліндра / поршня складніше забезпечити належний тепловідвід від денця поршня через його великих лінійних розмірів, але при високих робочих оборотах швидкість поршня в циліндрі не перевищує швидкості поршня більш длинноходная на його робочих оборотах.

бензинові

бензинові карбюраторні

Суміш палива з повітрям готується в карбюраторі, далі суміш подається в циліндр, стискається, а потім підпалюється за допомогою іскри, проскакує між електродами свічки. Основна характерна особливість паливо-повітряної суміші в цьому випадку - гомогенність.

бензинові інжекторні

Також, існує спосіб сумішоутворення шляхом уприскування бензину у впускний колектор або безпосередньо в циліндр за допомогою розпилюють форсунок (інжектор). Існують системи одноточечного (моновприск), і розподіленого уприскування різних механічних і електронних систем. У механічних системах уприскування дозації палива здійснюється плунжерно-важільним механізмом з можливістю електронної коригування складу суміші. В електронних системах смесеобразование здійснюється за допомогою електронного блоку управління (ЕБУ), керуючого електричними бензиновими форсунками.

Дизельні, з запалюванням від стиснення

Дизельний двигун характеризується запаленням палива без використання свічки запалювання. У розігрітий в циліндрі повітря від адіабатичного стиснення (до температури, що перевищує температуру займання палива) через форсунку впорскується порція палива. В процесі впорскування паливної суміші відбувається його розпорошення, а потім навколо окремих крапель паливної суміші виникають вогнища згоряння, у міру впорскування паливна суміш згорає у вигляді факела.

Так як дизельні двигуни не схильні до явища детонації, характерному для двигунів з примусовим займанням, в них допустимо використання більш високих ступенів стиснення (до 26), що, в поєднанні з тривалим горінням, що забезпечує постійний тиск робочого тіла, благотворно позначається на ККД даного типу двигунів , який може перевищувати 50% у випадку з великими судновими двигунами.

Дизельні двигуни є менш швидкохідними і характеризуються великим крутним моментом на валу. Також деякі великі дизельні двигуни пристосовані для роботи на важких паливах, наприклад, мазутах. Запуск великих дизельних двигунів здійснюється, як правило, за рахунок пневматичної схеми з запасом стисненого повітря, або, у випадку з дизель-генераторними установками, від приєднаного електричного генератора, який при запуску виконує роль стартера.

Всупереч розхожій думці, сучасні двигуни, традиційно звані дизельними, працюють не за циклом Дизеля, а по циклу Трінклера - Сабате зі змішаним підведенням теплоти.

Недоліки дизельних двигунів обумовлені особливостями робочого циклу - більш високу механічну напруженістю, що вимагає підвищеної міцності конструкції і, як наслідок, збільшення її габаритів, ваги і збільшення вартості за рахунок ускладненою конструкції і використання більш дорогих матеріалів. Також дизельні двигуни за рахунок гетерогенного згоряння характеризуються неминучими викидами сажі і підвищеним вмістом оксидів азоту в вихлопних газах.

газові двигуни

Двигун, який спалює в якості палива вуглеводні, що знаходяться в газоподібному стані при нормальних умовах:

• суміші зріджених газів - зберігаються в балоні під тиском насичених парів (до 16 атм). Іспарённая в випарнику рідка фаза або парова фаза суміші поступово втрачає тиск в газовому редукторі до близького атмосферному, і всмоктується двигуном у впускний колектор через повітряно-газовий змішувач або впорскується у впускний колектор за допомогою електричних форсунок. Запалювання здійснюється за допомогою іскри, проскакує між електродами свічки.
• стислі природні гази - зберігаються в балоні під тиском 150-200 атм. Пристрій систем харчування аналогічно системам харчування скрапленим газом, відмінність - відсутність випарника.
• генераторний газ - газ, отриманий перетворенням твердого палива в газоподібний. В якості твердого палива використовуються:
  • вугілля
  • торф
  • деревина

газодизельні

Основна порція палива готується, як в одній з різновидів газових двигунів, але запалюється неелектричних свічкою, а запальний порцією дизпалива, що впорскується в циліндр аналогічно дизельному двигуну.

Роторно-поршневий

Схема циклу двигуна Ванкеля: впуск (intake), стиснення (compression), робочий хід (ignition), випуск (exhaust); A - трикутний ротор (поршень), B - вал.

Запропоновано винахідником Ванкелем на початку XX століття. Основа двигуна - трикутний ротор (поршень), що обертається в камері особливої ​​8-подібної форми, виконуючий функції поршня, клонували і газорозподільні. Така конструкція дозволяє здійснити будь-який 4-тактний цикл Дизеля, Стірлінга або Отто без застосування спеціального механізму газорозподілу. За один оборот двигун виконує три повних робочих циклу, що еквівалентно роботі шестициліндрового поршневого двигуна. Будувався серійно фірмою НСУ в Німеччині (автомобіль RO-80), ВАЗом в СРСР (ВАЗ-21018 «Жигулі», ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526), ​​Маздою в Японії (Mazda RX-7, Mazda RX-8 ). При своїй принциповій простоті має ряд істотних конструктивних складнощів, які роблять його широке впровадження вельми скрутним. Основні труднощі пов'язані зі створенням довговічних працездатних ущільнень між ротором і камерою і з побудовою системи мастила.

У Німеччині в кінці 70-х років XX століття існував анекдот: «Продам НСУ, дам на додачу два колеса, фару і 18 запасних моторів в хорошому стані».

• RCV - двигун внутрішнього згоряння, система газорозподілу якого реалізована за рахунок руху поршня, який здійснює зворотно-поступальні рухи, поперемінно проходячи впускний і випускний патрубок.

Комбінований двигун внутрішнього згоряння

• - двигун внутрішнього згоряння, що представляє собою комбінацію з поршневий і лопатки машин (турбіна, компресор), в якому обидві машини в співвідносить мірі беруть участь в здійсненні робочого процесу. Прикладом комбінованого ДВС служить поршневий двигун з газотурбінним наддувом (турбонаддув). Великий внесок у теорію комбінованих двигунів вніс радянський інженер, професор А. Н. Шелест.

Турбонагнетаніе

Найбільш поширеним типом комбінованих двигунів є поршневий з турбонагнітачем.
Турбонагнетатель або турбокомпресор (ТК, ТН) - це нагнітач, який приводиться в рух вихлопними газами. Отримав свою назву від слова «турбіна» (фр. Turbine від лат. Turbo - вихор, обертання). Цей пристрій складається з двох частин: роторного колеса турбіни, що приводиться в рух вихлопними газами, і відцентрового компресора, закріплених на протилежних кінцях загального валу.

Струмінь РОбочий тела (в даного випадка, Вихлопна газів) впліває на лопатки, закріплені по колу ротора, и приводити їх в рух разом з валом, Який віготовляється Єдиним цілим з ротором турбіни зі сплаву, около до легованої Сталі. На валу, кроме ротора турбіни, закріпленій ротор компресора, виготовлення з алюмінієвих сталева, Який при обертанні вала дозволяє нагнітаті Повітря в Циліндри ДВС. Таким чином, в результате Дії Вихлопна газів на лопатки турбіни одночасно розкручуються ротор турбіни, вал и ротор компресора. Застосування турбокомпресора спільно з проміжним охолоджувачем повітря (інтеркулером) дозволяє забезпечувати подачу більш щільного повітря в циліндри ДВС (в сучасних турбированних двигунах використовується саме така схема). Часто при застосуванні в двигуні турбокомпресора говорять про турбіні, не згадуючи компресора. Турбокомпресор - це одне ціле. Не можна використовувати енергію вихлопних газів для подачі повітряної суміші під тиском в циліндри ДВС за допомогою тільки турбіни. Нагнітання забезпечує саме та частина турбокомпресора, яка іменується компресором.

На холостому ходу, при невеликих оборотах, турбокомпресор виробляє невелику потужність і приводиться в рух малою кількістю вихлопних газів. В цьому випадку турбонагнетатель малоефективний, і двигун працює приблизно так само, як без нагнітання. Коли від двигуна потрібно набагато більша вихідна потужність, то його обороти, а також зазор дроселя, збільшуються. Поки кількості вихлопних газів досить для обертання турбіни, по впускному трубопроводу подається набагато більше повітря.

Турбонагнетаніе дозволяє двигуну працювати більш ефективно, оскільки того що турбонагнетатель використовує енергію вихлопних газів, яка, в іншому випадку, була б (здебільшого) втрачена.

Однак існує технологічне обмеження, відоме як «турбояма» ( «турбозадержка») (за винятком моторів з двома турбокомпресорами - маленьким і великим, коли на малих обертах працює маленький ТК, а на великих - великий, спільно забезпечуючи подачу необхідної кількості повітряної суміші в циліндри або при використанням турбіни із змінною геометрією, в автоспорті також застосовується примусовий розгін турбіни за допомогою системи рекуперації енергії [2]). Потужність двигуна збільшується не миттєво через те, що на зміну частоти обертання двигуна, що володіє деякою інерцією, буде витрачено певний час, а також через те, що чим більше маса турбіни, тим більше часу буде потрібно на її розкручування і створення тиску, достатнього для збільшення потужності двигуна. Крім того, підвищений випускний тиск призводить до того, що вихлопні гази передають частину свого тепла механічним частинам двигуна (ця проблема частково вирішується заводами-виробниками японських і корейських ДВС шляхом установки системи додаткового охолодження турбокомпресора антифризом).

Цикли роботи поршневих ДВС

двотактний цикл

Схема роботи чотиритактного двигуна, цикл Отто
1. впуск
2. стиснення
3. робочий хід
4. випуск

Поршневі двигуни внутрішнього згоряння класифікуються за кількістю тактів в робочому циклі на двотактні і чотиритактні.

Робочий цикл чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння займає два повних обороту кривошипа або 720 градусів повороту колінчастого вала (ПКВ), що складається з чотирьох окремих тактів:

1. впуску,
2. стиснення заряду,
3. робочого ходу і
4. випуску (вихлопу).

Зміна робочих тактів забезпечується спеціальним газорозподільним механізмом, найчастіше він представлений одним або двома розподільними валами, системою штовхачів і клапанами, безпосередньо забезпечують зміну фази. Деякі двигуни внутрішнього згоряння використовували для цієї мети золотникові гільзи (Рікардо), що мають впускні і / або вихлопні вікна. Повідомлення порожнини циліндра з колекторами в цьому випадку забезпечувалося радіальним і обертальним рухами золотникової гільзи, вікнами відкриває потрібний канал. Зважаючи на особливості газодинаміки - інерційності газів, часу виникнення газового вітру такти впуску, робочого ходу і випуску в реальному чотиритактний циклі перекриваються, це називається перекриттям фаз газорозподілу. Чим вище робочі обороти двигуна, тим більше перекриття фаз і чим воно більше, тим менше крутний момент двигуна внутрішнього згоряння на низьких оборотах. Тому в сучасних двигунах внутрішнього згоряння все ширше використовуються пристрої, що дозволяють змінювати фази газорозподілу в процесі роботи. Особливо придатні для цієї мети двигуни з електромагнітним керуванням клапанами (BMW, Mazda). Є також двигуни зі змінним ступенем стиснення (SAAB AB), що володіють більшою гнучкістю характеристики.

Двотактні двигуни мають безліч варіантів компоновки і велика різноманітність конструктивних систем. Основний принцип будь-якого двотактного двигуна - виконання поршнем функцій елемента газорозподілу. Робочий цикл складається, строго кажучи, з трьох тактів: робочого ходу, що триває від верхньої мертвої точки (ВМТ) до 20-30 градусів до нижньої мертвої точки (НМТ), продувки, фактично поєднує впуск і вихлоп, і стиснення, що триває від 20 30 градусів після НМТ до ВМТ. Продування, з точки зору газодинаміки, слабка ланка двотактного циклу. З одного боку, неможливо забезпечити повне розділення свіжого заряду і вихлопних газів, тому неминучі або втрати свіжої суміші, буквально вилітає у вихлопну трубу (якщо двигун внутрішнього згоряння - дизель, мова йде про втрату повітря), з іншого боку, робочий хід триває не половину обороту, а менше, що само по собі знижує ККД. У той же час тривалість надзвичайно важливого процесу газообміну, в чотиритактний двигун займає половину робочого циклу, не може бути збільшена. Двотактні двигуни можуть взагалі не мати системи газорозподілу. Однак, якщо мова не йде про спрощених дешевих двигунах, двотактний двигун складніше і дорожче за рахунок обов'язкового застосування повітродувки або системи наддуву, підвищена теплонапряженности ЦПГ вимагає більш дорогих матеріалів для поршнів, кілець, втулок циліндрів. Виконання поршнем функцій елемента газорозподілу зобов'язує мати його висоту не менше хід поршня + висота продувних вікон, що некритично в мопеді, але істотно ускладнює поршень вже при відносно невеликих потужностях. Коли ж потужність вимірюється сотнями кінських сил, збільшення маси поршня стає дуже серйозним фактором. Введення розподільних гільз з вертикальним ходом в двигунах Рікардо було спробою зробити можливим зменшення габаритів і маси поршня. Система виявилася складною і дорогою у виконанні, крім авіації, такі двигуни ніде більше не використовувалися. Вихлопні клапани (при прямоточною клапанної продувке) мають вдвічі більшу теплонапряженности в порівнянні з вихлопними клапанами чотиритактних двигунів і гірші умови для відводу тепла, а їх сідла мають більш тривалий прямий контакт з вихлопними газами.

Найпростішою з точки зору порядку роботи і найскладнішою з точки зору конструкції є система Корейво, представлена ​​в СРСР і в Росії, в основному, тепловозних дизелів серій Д100 і танковими дизелями ХЗТМ. Такий двигун являє собою симетричну двохвальною систему з розбіжними поршнями, кожен з яких пов'язаний зі своїм коленвалом. Таким чином, цей двигун має два коленвала, механічно синхронізовані; той, який пов'язаний з вихлопними поршнями, випереджає впускний на 20-30 градусів. За рахунок цього випередження покращується якість продувки, яка в цьому випадку є прямоточною, і поліпшується наповнення циліндра, так як в кінці продувки вихлопні вікна вже закриті. У 30х - 40х роках XX століття були запропоновані схеми з парами розходяться поршнів - ромбовидна, трикутна; існували авіаційні дизелі з трьома звездообразно розбіжними поршнями, з яких два були впускними і один - вихлопним. У 20-х роках Юнкерс запропонував одновальну систему з довгими шатунами, пов'язаними з пальцями верхніх поршнів спеціальними коромислами; верхній поршень передавав зусилля на колінвал парою довгих шатунів, і на один циліндр доводилося три коліна вала. На коромислах стояли також квадратні поршні продувних порожнин. Двотактні двигуни з розбіжними поршнями будь-якої системи мають, в основному, два недоліки: по-перше, вони досить складні і габаритні, по-друге, вихлопні поршні і гільзи в зоні вихлопних вікон мають значну температурну напруженість і схильність до перегріву. Кільця вихлопних поршнів також є термічно навантаженими, схильні до закоксовування і втрати пружності. Ці особливості роблять конструктивне виконання таких двигунів нетривіальним завданням.

Двигуни з прямоточною клапанної продувкою оснащені розподільним валом і вихлопними клапанами. Це значно знижує вимоги до матеріалів і виконання ЦПГ. Впуск здійснюється через вікна в гільзі циліндра, що відкриваються поршнем. Саме так компонується більшість сучасних двотактних дизелів. Зона вікон і гільза в нижній частині в багатьох випадках охолоджуються наддувочного повітря.

У випадках, коли одним з основних вимог до двигуна є його здешевлення, використовуються різні види кривошипно-камерної контурної віконно-віконної продувки - петлевая, зворотно-петлевая (дефлекторная) в різноманітних модифікаціях. Для поліпшення параметрів двигуна застосовуються різноманітні конструктивні прийоми - змінна довжина впускного і випускного каналів, може варіюватися кількість і розташування перепускних каналів, використовуються золотники, що обертаються відсікачі газів, гільзи і шторки ,, що змінюють висоту вікон (і, відповідно, моменти початку впуску і вихлопу) . Більшість таких двигунів має повітряне пасивне охолодження. Їх недоліки - відносно невисоку якість газообміну і втрати горючої суміші під час продування, при наявності декількох циліндрів секції кривошипних камер доводиться розділяти і герметизувати, ускладнюється і дорожчає конструкція клонували.

Додаткові агрегати, що вимагаються для ДВС

Недоліком двигуна внутрішнього згоряння є те, що він розвиває максимальну потужність тільки у вузькому діапазоні оборотів. Тому невід'ємним атрибутом двигуна внутрішнього згоряння є трансмісія. Лише в окремих випадках (наприклад, в літаках) можна обійтися без складної трансмісії. Поступово завойовує світ ідея гібридного автомобіля, в якому мотор завжди працює в оптимальному режимі.

Крім того, двигуну внутрішнього згоряння необхідні система харчування (для подачі палива і повітря - приготування паливо-повітряної суміші), вихлопна система (для відводу вихлопних газів), також не обійтися без системи мастила (призначена для зменшення сил тертя в механізмах двигуна, захисту деталей двигуна від корозії, а також спільно з системою охолодження для підтримки оптимального теплового режиму), системи охолодження (для підтримки оптимального теплового режиму двигуна), система запуску (застосовуються способи запуску: електростартерний, за допомогою допоміжного пускового двигуна, пневматичний, за допомогою м'язової сили людини), система запалювання (для займання паливо-повітряної суміші, застосовується у двигунів з примусовим займанням).

Технологічні особливості виготовлення

До обробці отворів в різних деталях, в тому числі в деталях двигуна (отворів головки блоків циліндрів (ГБЦ), гільз циліндрів, отворів кривошипної і поршневий головок шатунів, отворів шестерень) і т. Д., Пред'являються високі вимоги. Використовуються високоточні технології шліфування і хонінгування.

Примітки

1. Hart Parr # 3 Tractor на сайті Національного музею американської історії (англ.)
2. Андрій Лось. Red Bull Racing і Renault про нові силових установках. F1News.Ru (25 березня 2014 року).

Текст є на условиях Ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike.