Наша сеть партнеров Banwar
Двигуни внутрішнього згоряння, тепловий двигун, в к-ром хім. енергія палива, що згорає всередині робочого циліндра, перетворюється на теплову енергію, а потім, за допомогою кривошипно-шатунного механізму, - в механічну роботу.
До 1860 переважне поширення мали гідравлічний двигун і парова машина. У період з 1791 по 1860 були розроблені теоретичні основи Д. в. с. і намічені основні принципи їх влаштування та роботи. У 1860 був побудований 1-й працездатний газовий Д. в. с, який поступився місце спочатку атмосферної машині, а потім в 1876 - 78 4-тактний двигун. У 1892 - 95 був розроблений і побудований 1-й двигун Дизеля, пристосований для роботи на гасі.
У 1899 в Росії, на заводі Нобель, в Петербурзі, був побудований перший компресорний дизель, призначений для роботи на нафті.
Вдосконалення Д. в. с. в значній мірі сприяли роботи російських і радянських вчених: проф. В. І. Гриневецького, проф. Н. Р. Брілінга, проф. Б. Д. Львова та ін.
Д. в. с. класифікують: 1) за призначенням: а) стаціонарні, б) транспортні (суднові, автомобільні, тракторні, авіаційні та ін.); 2) за способом сумішоутворення а) із зовнішнім сумішоутворенням (карбюраторні і газові двигуни), б) з внутрішнім сумішоутворенням (дизелі, калорізаторние двигуни, двигуни Гессельмана); 3) за родом застосовуваного палива: а) двигуни рідкого важкого палива (нафта, мазут, газойль, дизельне паливо), б) двигуни рідкого легкого палива (бензин, нафта, гас, спирт і ін.), В) газоподібного палива (генераторний, світильний, природний і ін. гази), г) твердого пилоподібного палива; 4) за способом займання робочої суміші: а) двигуни з запалюванням від електричної іскри, б) із запалюванням від стиснення, в) із запалюванням від калоризатора; 5) за способом виконання робочого циклу: а) двигуни 4-тактні і б) 2-тактний; 6) за кількістю циліндрів - 1-, 2-, 3-, 4-циліндрові, багатоциліндрові двигуни; 7) по розташуванню циліндрів: а) двигуни з вертикальним розташуванням циліндрів, б) з горизонтальним розташуванням циліндрів, в) з розташуванням циліндрів під кутом (V-, W-, Х-, Н-подібні двигуни), г) з барабанним розташуванням циліндрів .
Основними механізмами і системами Д. в. с. є: 1) кривошипно-шатунний механізм, що складається з поршня (з кільцями і поршневим пальцем), шатуна, колінчастого вала з маховиком і циліндра. Кривошипно-шатунний механізм служить для перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого вала; 2) механізм газорозподілу, керуючий заповненням циліндрів робочою сумішшю або повітрям і випуском з циліндрів відпрацьованих газів; 3) система харчування, що забезпечує приготування робочої суміші; 4) система охолодження, що служить для охолодження двигуна під час його роботи; 5) система мастила, що забезпечує змащення всіх тертьових деталей двигуна; 6) система запалювання, яка виробляє займання робочої суміші; 7) механізм регулювання подачі робочої суміші або палива; 8) пристрій для здійснення пуску двигуна.
Принципи дії Д. в. с. При роботі Д. в. с. поршень, з'єднаний за допомогою шатуна з колінчастим валом, рухається в циліндрі між верхньою і нижньою мертвими точками (зворотно-поступальний рух). Верхньої мертвої точкою (ВМТ) називається положення поршня в циліндрі, при к-ром відстань його від осі колінчастого вала є найбільшим. Нижньої мертвої точкою (НМТ) називається положення поршня, коли відстань його від осі вала є найменшим. Відстань, до-рої проходить поршень при переміщенні між мертвими точками, називається ходом поршня. Обсяг циліндра, укладений між ВМТ і НМТ поршня, називається робочим об'ємом. Літраж двигуна називається твір робочого об'єму циліндра на число циліндрів. Обсяг порожнини циліндра над поршнем при положенні останнього в ВМТ становить простір стиснення, або обсяг камери згоряння. Ставлення повного обсягу циліндра (при положенні поршня у НМТ) до обсягу камери згоряння називається ступенем стиснення.
Робочий цикл двигуна складають слід. процеси: заповнення циліндра свіжим зарядом, стиснення заряду і згоряння палива, розширення газів або робочий хід, видалення з циліндра відпрацьованих газів. Якщо робочий цикл Д. в. с. здійснює за 4 ходи поршня, тобто 4 такту (за 2 обороти колінчастого валу), двигун називається 4-тактним. Якщо робочий процес відбувається за 2 ходу поршня (за 1 оборот колінчастого вала), двигун називається 2-тактним. Все зазначені в класифікації Двигуни виконуються як 4-, так і 2-тактними.
Робочий процес 4-такт Д. в. с. протікає в такій послідовності: 1) При переміщенні поршня від ВМТ до НМТ, через відкритий, за допомогою механізму газорозподілу, впускний клапан, в циліндр засмоктується свіжий заряд. Цей процес називається впусканням або тактом всмоктування (рис. 1, а і 2, а). Свіжий заряд у Д. в. с. із зовнішнім сумішоутворенням представляє робочу суміш з палива та повітря, приготовлену в карбюраторі (див.) або змішувачі (див. Газогенератор). У Д. в. с. з внутрішнім сумішоутворенням свіжим зарядом є чисте повітря (див. Дизель). 2) Поршень при переміщенні від НМТ до ВМТ стискає заряд (впускний клапан закривається на початку переміщення поршня від НМТ до ВМТ). Цей такт називається тактом стиснення (рис. 1, б і 2, б). Потужність і економічність двигуна в сильній мірі залежать від величини ступеня стиснення, підвищуючись зі збільшенням останньої (до століття-якого межі). При збільшенні ступеня стиснення темп-pa і тиск заряду в кінці стиску зростають. Підвищення темп-ри заряду вище темп-ри самозаймання палива в двигунах із зовнішнім сумішоутворенням може викликати при стисненні передчасні спалаху, а при згорянні детонацію (див. Паливо). Це обмежує величину ступеня стиснення карбюраторних, газових і калорізаторних двигунів в межах 4 - 10 (в залежності від властивостей палива і ін. Чинників); дизелі мають більш високу ступінь стиснення - 13 - 22. Збільшення ступеня стиснення у дизелів обмежується значним підвищенням навантаження на деталі кривошипно-шатунного механізмів отже, підвищенням з носів труться, і збільшенням втрат на тертя. 3) У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням робоча суміш в кінці ходу стиснення запалюється від електричної іскри [за допомогою запальної свічки і магнето (див.) Або бобіни]. При роботі дизеля в кінці такту стиснення в камеру стиснення впорскується паливо (за допомогою форсунки і насоса). Так як темп-pa повітря в кінці стиснення у дизелів вище темп-ри займання палива, впорснути паливо запалюється. В результаті згорання палива темп-pa і тиск в циліндрі двигуна різко підвищуються. Під тиском газів поршень переміщується від ВМТ до НМТ. Цей такт називається тактом розширення або робочим ходом (рис. 1, в і 2, в). Коли поршень знаходиться поблизу НМТ, відкривається вихлопної клапан, і відпрацьовані гази починають витікати з над поршневого простору в атмосферу. 4) При переміщенні від НМТ до ВМТ поршень витісняє з циліндра відпрацьовані гази. Цей такт називається тактом вихлопу (рис. 1, г і 2, г). Після такту вихлопу поршень починає знову переміщатися від ВМТ до НМТ і здійснювати такт всмоктування, потім стиснення і т. Д.
Робочий процес 2-тактного дизеля або нафтового Д. в. с. протікає в такій послідовності: 1) Поршень при переміщенні від НМТ до ВМТ (рис. 3, а) стискає повітря, що знаходиться в надпоршневомупросторі. До приходу поршня до ВМТ паливо за допомогою насоса і форсунки впорскується в надпоршневомупростір. Займання уприснуло палива відбудеться від дотику частинок палива з сильно нагрітим при стисненні повітрям (див. Дизель) або від калоризатора (див. Нафтовий двигун). 2) В результаті згорання палива темп-pa і тиск над поршнем сильно підвищаться, і поршень під тиском газів почне переміщатися від ВМТ до НМТ. Не доходячи до НМТ, поршень відкриє вихлопне вікно 1 (рис. 3, б), і продукти згоряння кинуться з надпоршневого простору через це вікно в атмосферу. При подальшому переміщенні поршень відкриє продувні вікно 2 (рис. 3, в), через к-рої повітря, стиснений поршнем в картері, почне надходити в циліндр і витісняти з нього залишилися продукти згоряння (продувати циліндр). При переміщенні від НМТ до ВМТ поршень перекриє спочатку продувні вікно 2, а потім вихлопне 1. Після цього повітря, що знаходиться в надпоршневомупросторі, буде стискатися поршнем. При переміщенні поршня від НМТ до ВМТ в картер двигуна через клапан 3 буде засмоктуватися повітря необхідний для подальшої продувки циліндра У деяких 2-тактних дизелів продування здійснювала-вляется через продувні вікна (за допомогою спец продувочного насоса), а вихлоп проводиться через клапани.
Потужність, що розвивається Д. в. с, залежить від діам. циліндра, ходу поршня, числа обертів, числа циліндрів, досконалості протікання теплових процесів, досконалості виготовлення і збірки.
Основними показниками Д. в. с. є: 1) Економічний к. п. д., що характеризує ступінь використання тепла палива на корисну роботу (роботу, що знімається з вала двигуна при повному навантаженні). Економічний к. П. Д. Для Д. в. с. із зовнішнім сумішоутворенням дорівнює 20 - 28%; для Д. в. с. з внутрішнім сумішоутворенням: дизелі - 30-40%, нафтові двигуни - 20 - 25%. 2) Літрова потужність, що представляє частка від ділення повної потужності двигуна на літраж двигуна. Цей показник характеризує ступінь форсування двигуна (число оборотів, ступінь стиснення, наддув). Залежно від типу двигуна, призначення та ін. Чинників, цей показник варіює в широких межах: від 1 - 2 л. с. / л (стаціонарні тихохідні Д. в. с.) до 140 л. с. / л і вище (Д. в. с. спортивно-гоночного типу). 3) Питома вага, який представляє частка від ділення ваги Д. в. с. на максимальну потужність, що розвивається їм. Цей показник є наслідком досконалості конструктивних форм, форсування двигуна, якості застосовуваних матеріалів і ін. Уд. в. Д. в. с. може становити від 120 кг / л. с. (Стаціонарні, тихохідні Д. в. С.) До часткою кг (авіаційні Д. в. С). 4) Зносостійкість двигуна, т. Е. Здатність його довго працювати в експлоатаціонних умовах без ремонту. Цей показник, в основному, залежить від навантаження на деталі і її характеру, швидкості руху деталей, що зношуються, якості виготовлення, сорти палива і мастильних масел, умов роботи і догляду. Найбільшою зносостійкістю володіють тихохідні стаціонарні Д. в. с. Для сучасних тракторних дизелів зносостійкість дорівнює 2000 - 2500 годин, для авіаційних Д. в. с. - дек. сотень годин.
Міцність, надійність в роботі, зручність в управлінні і обслуговуванні також відносяться до основних показників двигуна внутрішнього згоряння.
Пристрій і дію окремих систем і механізмів Д. в. с. залежать від його призначення, тактності, роду палива, застосовуваного для роботи, способу займання заряду і т. д. Більш докладні відомості про пристрій і дії Д. в. с. см. в статтях: Газогенератор, Газовий двигун, Дизель, Дизельна паливна апаратура, Карбюратор, Карбюраторний двигун, Магнето, Нафтовий двигун.
В. Болтінскій
джерела:
- Сільськогосподарська енциклопедія. Т. 1 (А - Е) / Ред. колегія: П. П. Лобанов (глав ред) [та ін.]. Видання третє, перероблене - М., Державне видавництво сільськогосподарської літератури, 1949, с. 620