Классификация двигателей внутреннего сгорания

Классификация двигателей внутреннего сгорания. Краткие технические характеристики. Применение на маломерных судах

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловой двигатель, в котором сгорание приготовленной горючей смеси и преобразование выделенной при этом теплоты в механическую работу происходит внутри замкнутой рабочей полости (в цилиндре) двигателя. Первый ДВС был сконструирован в 1860 году французским изобретателем ЭЛенуаром. В настоящем Пособии рассматриваются вопросы, связанные с устройством и эксплуатацией на маломерных судах только отечественных стационарных двигателей и подвесных лодочных моторов. Сведения о двигателях и ПЛМ, разрабатываемых за рубежом, приводятся лишь для сведения или как представляющие интерес с точки зрения технических решений рассматриваемой проблемы. Двигатели внутреннего сгорания условно классифицируются по месту установки, конструктивным и иным признакам. Так, по способу установки на маломерном судне они подразделяются на стационарные двигатели (на катерах) и подвесные лодочные моторы (на мотолодках), по способу преобразования энергии они могут быть поршневыми и беспоршневыми (газотурбинными, реактивными, комбинированными). В поршневых ДВС сгорание топлива и превращение тепловой энергии в механическую совершается внутри цилиндра, в газотурбинных — сгорание происходит в специальной камере, а энергия преобразуется из одного вида в другой на лопатках газовой турбины, у реактивных — за счет выброса струи отработанного газа из сопла специальной формы. Привлекают большое внимание конструкторов роторные двигатели (Ванкеля), которые по способу преобразования энергии являются поршневыми (РПД), но вместо поступательного движения поршней применяется вращающийся в корпусе с внутренней рабочей поверхностью в виде цилиндрической эпитрохоиды трехгранный ротор, выполняющий функции поршня. Поскольку роторный двигатель находит применение на маломерных судах в настоящее время и может найти в перспективе — есть необходимость рассмотреть принцип его работы (рис. 53). При вращении все три вершины ротора постоянно касаются поверхности корпуса, образуя три отдельные седловидные камеры, которые четыре раза за один оборот ротора меняют свой объем. Благодаря этому осуществляется работа двигателя по четырехтактному циклу, причем циклы рабочего процесса происходят одновременно во всех трех камерах со сдвигом в 120°. Однороторный РПД по сложности и количеству деталей вполне сравним с двухцилиндровым ДВС, но его детали конструктивно проще и надежнее. Функционально однотипны и практически не имеют принципиальных различий с ним другие узлы и детали систем охлаждения, зажигания, выпуска отработавших газов и пускового механизма. РПД легче традиционных четырехтактных ДВС в среднем на 15 — 20%, обладает лучшими тяговыми характеристиками, меньшей чувствительностью к изменению октанового числа бензина и повышенным КПД. Один из типов отечественного РПД был создан в объединении Авто-ВАЗ, выпустившем партию ав­томобилей с роторными двига­телями ВАЗ-311. Но поскольку на большинстве отечественных маломерных судов все — таки применяются поршневые ДВС, именно они и станут основой для дальнейшего изучения. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, применяемые в качестве силовых установок на маломерных судах подразделяются:
> по роду применяемого топлива: на жидкостные и газовые;
> по рабочему циклу: непрерывного действия, 2-х и 4-х
> способу смесеобразования и воспламенения топлива:
с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием смеси (карбюраторные с электрическим зажиганием смеси и газовые) и внутренним смесеобразованием и воспламенением топлива от соприкосновения с предварительно сжатым в цилиндре воздухом, имеющим t = 600 -700 "С (дизельные);
> по конструкции охлаждения: с жидкостным (вода, антифриз) охлаждением и воздушным;
>по конструкции газораспределительного механизма: верхнеклапанные и нижнеклапанные.

Несколько слов о преимуществах и недостатках тех или иных двигателей..

Преимущества карбюраторного двигателя, при одинаковой мощности вес в 2 раза меньше облегченно­го быстроходного дизеля, обладает меньшей шумностью и вибрацией, дешевле в приобретении, всегда обеспечен запчастями из-за повсеместного применения. Недостаток один — топливо — бензин — огне и взрывоопасен, значительно дороже дизельного топлива и двигатель его расходует в среднем на 40% больше.
Преимущества дизельного двигателя: более высокий эффективный КПД, чем у карбюраторных двигателей, отсутствие системы зажигания (принцип самовоспламенения рабочей смеси за счет повышения температуры воздуха при сильном сжатии), отсутствие карбюратора (вспрыск топлива непосредственно в цилиндр через форсунки), работа на дешевом (тяжелом) топливе и меньший удельный его расход по сравнению с карбюраторным. Недостатки: как правило, больший вес установки (за счет конструктивной необходимости усиления корпуса из-за высоких давления и температуры в цилиндрах), затрудненный пуск при низких температурах, необходимость тщательной фильтрации топлива, большая шумность.

Именно из-за большого веса подвесные дизели предназначаются для эксплуатации только на больших служебных, спасательных и рыболовецких судах. Прогресс в совершенствовании конструкции дизелей, применение современных материалов и технологий стирает их весовые и габаритные отличия, все более наглядным становится их экономическое преимущество. Справедливости ради необходимо сказать, что у современных дизельных двигателей сохранился один недостаток — высокая стоимость, поскольку высокооборотные дизеля (3000
4500 об/мин), применяющиеся на маломерных судах за рубежом по размерам, весовым и иным характеристикам практически не отличаются от бензиновых.
Преимущества двигателей, работающих на газовом топливе: первое и основное — его низкая стоимость по сравнению с другими видами топлива, кроме того, газовые двигатели долговечнее из — за отсутствия тяжелых углеводородов в топливе и, соответственно, нагара в цилиндрах, уменьшаются люфты в механических соединениях и расход масла. .Недостатки: необходимость встраивать отдельную систему смазки на двухтактных двигателях, т.к. масло не смешивается с газом и требует отдельного вспрыска, высокая температура в камерах сгорания (седла клапанов требуют спецстали для их изготовления).

Преимущества подвесных лодочных моторов (рас. 54): удачное совмещение двигателя и сменного движителя в единой компактной конструкции, применяемой в качестве силовой установки на судах различного назначения с большим диапазоном мощности двигателя и водоизмещения судов, небольшой удельный вес (1-5 кг/л.с.), простота монтажа на судне и легкость обслуживания, относительная экономичность и достаточно большой моторесурс, экономия внутренних объемов корпуса за счет подвешивания на транце (или на борту — мотор-весло). Отечественные подвесные электромоторы (рис. 55) рассчитаны на питание от аккумуляторной батареи емкостью не менее 45 А/час, напряжением 12 В, имеют мощность до 750 W (1 л.с.), используются в 2-х режимах работы (экономическом и максимальном). Время непрерывной работы зависит от емкости используемой АБ и режима работы и состав­ляет 3,5 -15 часов, масса без источников питания 5—17 кг. Положительные свойства электромоторов: бесшумность работы, экологическая чистота, пожаробезопасность, простота конструкции и эксплуатации, высокая надежность. Отечественные электромоторы, поступающие в розничную продажу ("Форель", "Снеток") могут использоваться на лодках длиной до 4м и водоизмещением не более 300 кг, при этом скорость будет в пределах 3-6 км/час. Как правило, электромоторы используются как дополнительное средство передвижения на воде непосредственно в районе рыбной ловли или охоты, куда лодка доставляется на буксире или под другим двигателем.

Основными двигателями внутреннего сгорания, применяемыми в качестве силовых установок на большинстве маломерных судов являются стационарные и подвесные, двух и четырехтактные поршневые карбюраторные ДВС, изучение устройства и эксплуатации которых и ляжет в основу вопросов, рассматриваемых в данном пособии.
Устройство большей части узлов, систем и механизмов стационарного четырехтактного карбюраторного двигателя и двухтактного подвесного лодочного мотора в этом разделе пособия рассматривается на примерах малолитражного двигателя М — 412 и ПЛМ "Вихрь" (без модификаций), с учетом того, что у всех двигателей устройство основных узлов принципиально аналогично и они отличаются только некоторыми конструктивными решениями.

В настоящее время существует пять типов механической установки, применяемой на маломерных судах:

• стационарный двигатель, работающий непосредственно на гребной вал;
• стационарный двигатель с угловой передачей на гребной вал;
• стационарный двигатель с поворотно-откидной колонкой (Z-образной передачей на винт);
• стационарный двигатель с водометным движителем;
• подвесной мотор в качестве главного двигателя для мотолодки.

В качестве стационарных двигателей на большинстве отечественных катеров применяются автомобильные двигатели общего назначения (рис. 56), конвертированные (от лат. converto — изменять) в судовые. Так, серийной конверсией V-образного, восьмицилиндрового автомобильного двигателя ЗМЗ-53 стал судовой двигатель М8ЧСПУ-100, успешно применяющийся до сих пор на служебно-разъездных и прогулочных катерах, М652-У устанавливается на катерах при эксплуатации в морских и речных условиях, конвертирован из ГАЗ-652, М53 — ФУЛ из ЗМЗ 53Ф, М51-УМ из ГАЗ — 51, Москвич 412 — М-412Э и т.п. При конвертации коробка передач заменяется реверсивно — редукторной муфтой (реверс — редуктором); устройством, которое служит для изменения направления вращения гребного вала (передний, задний ход), уменьшения частоты вращения гребного вала. В системы охлаждения и смазки двигателя вводятся дополнительно водоводяной и водомасляный радиаторы (холодильники) с целью более эффективного выполнения этими системами своих функций. Одевается в рубашку водяного охлаждения выхлопной коллектор. Для подачи забортной воды в указанные системы и на охлаждение коллектора устанавливается насос забортной воды с фильтром, воздушный фильтр заменяется сетчатым пламегасителем, устанавливается датчик тахометра для измерения частоты вращения коленчатого вала, меняется способ крепления двигателя
Основные ТГД отечественных подвесных лодочных моторов

Классификация и маркировка двигателей

Основой большинства двигателей внутреннего сгорания (ДВС) служат рабочий цилиндр и кривошипно-шатунный механизм, которые преобразуют тепловую энергию сгорания углеводородного топлива в механическую работу. Кривошипно-шатунный механизм преобразует полезную работу поступательного перемещения поршня в крутящий момент на коленчатом валу, передаваемый потребителю энергии — гребному винту, электрическому генератору или любому другому потребителю механической работы.

Классификация двигателей производится по следующим признакам.

По расположению рабочих цилиндров:

• вертикальные;
• горизонтальные;
• однорядные (рис. 16.а);
• двухрядные (рис. 16.ж);
• многорядные (число рядов цилиндров более двух);
• V- образные (рис. 16.з);
• W-образные (рис. 16.к);
• звездообразные (рис. 16.л)
• Δ-видные (рис. 16.и) и др.

по средней скорости поршня – Сm:

• тихоходные – Сm = 4 ÷ 6 м/с;
• средней быстроходности – Сm = 6 ÷ 9 м/с;
• быстроходные – Сm = 9 ÷ 13 м/с;
• повышенной быстроходности – Сm > 13 м/с;

по эффективной мощности – Ne:

• маломощные – Ne < 73,5 кВт, (< 100 л.с.);
• средней мощности – Ne = 73,5 ÷ 1470 кВт, (100 ÷ 2000 л.с.);
• мощные – Ne = 1470 ÷ 14700 кВт кВт, (2000 ÷ 20000 л.с.);
• сверхмощные – Ne = 14700 ÷ 29400 кВт, (20000 ÷ 40000 л.с.); (в отдельных случаях до 36700 кВт (50000 л.с.);

по отношению хода поршня к диаметру цилиндра – S /D:

• короткоходовые – S /D = 0,9 ÷ 1,2;
• среднеходовые – S /D = 1,2 ÷ 1,5;
• длинноходовые – S /D = 1,5 ÷ 1,8;

Дизели с S /D < 0,9 и S /D > 1,8 применяются крайне редко.

По способу наполнения цилиндра воздухом ДВС подразделяются на двигатели с наддувом и без наддува. В первом случае в цилиндры при наполнении поступает воздух, предварительно сжатый до давления выше атмосферного в специальном компрессоре, во втором — наполнение цилиндра осуществляется воздухом при атмосферном давлении. Практически все современные судовые ДВС являются двигателями с газотурбинным наддувом.

По способу осуществления рабочего цикла: четырехтактные – рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала или за четыре хода (такта) поршня, двухтактные – рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала или за два хода (такта) поршня.

По способу действия: простого действия – рабочий цикл осуществляется только в одной полости цилиндра (над поршнем), двойного действия – рабочий цикл совершается в обоих полостях цилиндра, с расходящимися поршнями – рабочий цикл осуществляется в полости цилиндра, образованной двумя противоположно движущимися поршнями.

По роду применяемого топлива

• работающие на легком жидком топливе (бензин, лигроин, керосин, бензол);
• работающие на тяжелом жидком топливе (дизельное, моторное топлива, соляровое масло, газойль, мазут);
• работающие на газообразном топливе (газы: естественный, генераторный, сжиженный и др.);
• многотопливные – приспособленные для работы на широком ассортименте топлив;

По способу смесеобразования ДВС : подразделяются на две группы. К первой группе относятся двигатели с внешним смесеобразованием,, в которых топливо-воздушная смесь приготовляется вне цилиндра (карбюраторные и газовые двигатели с воспламенением от электрической искры). Эти двигатели на морских и речных судах не применяются из-за малой мощности, низкой экономичности и пожароопасности.

Ко второй группе относятся двигатели с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением топлива от сжатия (дизели). Дизели являются основным типом ДВС, используемых в качестве главных и вспомогательных двигателей на судах.

По способу воспламенения рабочей смеси: с принудительным воспламенением, например, от электрической искры (карбюраторные двигатели), с самовоспламенением (дизели) и со смешанным воспламенением (калоризаторные двигатели).

По роду рабочего цикла: работающие по циклу быстрого сгорания (карбюраторные двигатели), по циклу постепенного сгорания (компрессорные дизели), по циклу смешанного сгорания (бескомпрессорные дизели).

по частоте вращения коленчатого вала – n:

• малооборотные двигатели (МОД) – n = 100 ÷ 350 об/мин;
• среднеоборотные двигатели (СОД) – n = 350 ÷ 750 об/мин;
• высокооборотные двигатели (ВОД) – n = 750 ÷ 2500 об/мин;

По конструктивному исполнению кривошипно-шатунных механизмов (КШМ) :

ДВС могут иметь несколько конструктивных схем. Основные варианты исполнения судовых двигателей представлены на рис. 1.1.

Двигатели, схемы которых показаны на рис. 1.1 а, в и г , называют тронковыми. На рис. 1.1. 6 представлена схема крейцкопфного ДВС. В тронковых ДВС шатун 2 верхней частью с помощью поршневого пальца крепится к поршню (этот узел называют головным подшипником шатуна). Нижняя часть поршня 1, называемая тронком, служит направляющей при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.

В крейцкопфных ДВС верхняя часть шатуна крепится к крейцкопфу 4, который выполняет роль направляющей для поршневой группы — штока поршня 3 и поршня 1.

Тронковый двигатель, схема которого приведена на рис. 1.1 г , называют ДВС с противоположно движущимися поршнями (ПДП). Здесь, в отличие от обычной компоновки, камера сгорания образуется при сближении поршней на минимальное расстояние в середине цилиндра. Верхний и нижний коленчатые валы соединены вертикальной передачей для синхронизации движения поршней и передачи мощности с обоих валов потребителю энергии.

Двигатели, схемы которых показаны на рис. 1.1 а, б и г, называют однорядными, на рис. 1.1 в представлен двухрядный ДВС. Могут быть и другие компоновочные схемы — многорядные или звездообразные, это в основном легкие высокооборотные дизели, используемые на судах с подводными крыльями и военных кораблях.

По направлению вращения коленчатого вала: реверсивные двигатели, у которых можно изменять направление вращения коленчатого вала, и нереверсивные, правого и левого вращения.

По конфигурации камер сгорания:

• с неразделенными однополостными КС (рис. 16.г);
• с полуразделенными КС (дизели с КС в поршне – рис. 16.д);
• с разделенными двумя и более полостными КС (предкамерные, вихре-камерные, воздушно-камерные двигатели – рис. 16.е);

По назначению: главные двигатели (главные дизель-генераторы), мощность которых используется для движения судна, и вспомогательные двигатели для привода генераторов, компрессоров и других вспомогательных механизмов.

На крупнотоннажных морских судах в качестве главных двигателей устанавливают, как правило, малооборотные крейцкопфные дизели. Эти двигатели являются реверсивными, т.е. их конструкция предусматривает возможность изменять направление вращения коленчатого вала. Это необходимо для обеспечения заднего хода судна при прямой передаче мощности на гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Четырехтактные тронковые среднеоборотные дизели, наоборот, как правило, выполняют нереверсивными, так как они используются в качестве главных на судах с винтом регулируемого шага (ВРШ), судах с электродвижением или в качестве вспомогательных двигателей, во всех перечисленных случаях изменять направление вращения коленчатого вала не требуется.

Маркировка дает представление об основных размерах и конструктивных особенностях двигателей. Стандартная маркировка отечественных бескомпрессорных двигателей включает в себя цифровые и буквенные обозначения.

Буквы обозначают: Ч – четырехтактный, Д – двухтактный, ДД – двухтактный двойного действия, К – крейцкопфный, Р – реверсивный, Н – с наддувом, С – судовой с реверсивной муфтой, П – судовой с редукторной передачей.

Цифра перед буквенным обозначением показывает число цилиндров, две по последующие цифры: числитель – диаметр цилиндра, см, знаменатель – ход поршня, см.

Согласно принятой маркировке судовой семицилиндровый двухтактный крейцкопфный реверсивный двигатель с наддувом, с диаметром цилиндра 500мм и ходом поршня 1100мм имеет марку 7 ДКРН 50/110 .

Двигатели иностранных фирм имеют свою маркировку. У двигателей фирмы «Бурмейстер и Вайн» буквы обозначают: V – двухтактный простого действия, F – реверсивный, T – крейцкопфный, B – с газотурбинным наддувом. Двигатель 7ДКРН 50/110 этой системы маркировки будет иметь следующую маркировку: 750 VTBF 110.

В маркировке двигателей фирмы «Зульцер» буквы обозначают: D – реверсивный, S – крейцкопфный, T – тронковый, A – с газотурбинным наддувом.

У двигателей фирмы MAH буквы обозначают: К – крейцкопфный, G – тронковый, Z – двухтактный, C – с наддувом.

Двигатели зарубежного производства маркируются каждой фирмой-изготовителем по своим правилам, единой международной системы маркировки нет. Более того, фирмы меняют со временем даже собственную маркировку. На крупнотоннажных морских судах, принадлежащих российским судоходным компаниям, в большинстве случаев устанавливают двигатели зарубежного производства.

Ведущим по количеству производимых судовых малооборотных дизелей в мире является концерн «МАН-Бурмейстер и Вайн» (Германия и Дания соответственно), включая его лицензиатов во многих странах. Основные серии выпускаемых дизелей: LMC, SMC, КМС и новые серии LME, SME, КМЕ — дизели с электронным управлением подачей топлива и газораспределением. Пример маркировки: 12К98МЕ-С; по российскому стандарту маркировки — 12ДКРН 98/266.

Второе место по производству малооборотных дизелей принадлежит объединенному концерну «Вяртсиля-Зульцер» (Финляндия — Швейцария), который выпускает малооборотные судовые дизели серии RTA и новую модификацию с электронным управлением RT-flex. Пример маркировки: 6RT-flex58T, по российскому стандарту этот двигатель обозначается 6ДКРН 58/242.

Собственные малооборотные судовые дизели в небольших количествах выпускают также Япония («Мицсубиси»), Италия («Фиат»), Англия («Доксфорд») и др.

Производство судовых средне- и высокооборотных четырехтактных дизелей отличается широким разнообразием. Практически все промышленно развитые государства имеют многочисленных производителей таких дизелей.

Литература

Судовые двигатели внутреннего сгорания — Возницкий И.В. Пунда А.С. [2010]

Классификация двигателей внутреннего сгорания

Что такое двигатель
Коленчатый вал
Назначение шатуна
Как двигатель развивает обороты
Кривошипно-шатунный механизм
Поршень
Двигатель работает на воздухе
Устройство двигателя
Поршневые кольца | Для чего нужны и из чего состоят
Что такое блок цилиндров
Рождение автомобиля
Ралли Польши WRC 2017 — 8 этап
Как двигатель развивает обороты
Классификация легковых автомобилей
Классификация мотоциклов
Что такое двигатель
Ричард Бернс чемпион WRC 2001
Франсуа Дюваль
Ралли Швеции 2013 — 2 этап
Диггеры

Классификация, устройство и принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы по следующим признакам:

• 1) по числу тактов за рабочий цикл — четырех- и двухтактные. В четырехтактных двигателях рабочий цикл совершается за четыре хода поршня
• (такта), или за два оборота коленчатого вала, а в двухтактных — за два хода поршня, или один оборот коленчатого вала;
• 2) по термодинамическому циклу — двигатели с подводом теплоты при постоянном объеме (карбюраторные и газовые), с подводом теплоты при постоянном давлении (компрессорные дизели), со смешанным подводом тепла: частично при постоянном объеме и частично при постоянном давлении (бескомпрессорные дизели);
• 3) по способу смесеобразования — двигатели с внешним смесеобразованием, в которых рабочая смесь образуется вне цилиндра с помощью карбюратора (карбюраторные двигатели) или смесителя (газовые двигатели), и с внутренним смесеобразованием, в которых рабочая смесь образуется внутри цилиндра распыливанием топлива в камере сгорания (дизели);
• 4) по способу воспламенения рабочей смеси — двигатели с воспламенением смеси от постороннего источника — электрической свечи (карбюраторные и газовые) и двигатели с воспламенением смеси от сжатия (дизели);
• 5) по роду применяемого топлива — двигатели, работающие на легком топливе (бензин, лигроин, керосин), на тяжелом топливе (дизельное топлив, моторное топливо, газойль), на газообразном топливе (природный и генераторный газ);
• 6) по быстроходности — тихоходные и быстроходные. Показателем быстроходности двигателя является средняя скорость поршня С_т

где S — ход поршня, м; п — частота вращения коленчатого вала, об/мин.

За один оборот поршень совершает 2п ходов, г.е.

При С_т 6,5 м/с — б ыстрохо д н ы м и;

• 7) по частоте вращения коленчатого вала — малооборотные (до 250 об/мин), повышенной оборотности (250—750 об/мин), среднеоборотные (750— 1500 об/мин), высокооборотные (свыше 1500 об/мин);
• 8) по числу цилиндров — одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырехцилиндровые и т.д.);
• 9) по расположению цилиндров — двигатели с однорядным вертикальным, V- и W-образным расположением цилиндров и т.п. (рис. 16.1);
• 10) по конструкции поршня — тронковые и крейцкопфные (рис. 16.2).

Поршень в тронковых двигателях (рис. 16.2, а) непосредственно соединен с шатуном, и его нижняя тронковая часть служит ползуном, передающим давление поршня на стенки цилиндра. В крейцкопфных двигателях (рис. 16.2, 6) поршень посажен на шток 1, соединенный со специальным ползуном (крейцкопфом) 2. Последний перемещается по направляющим 3, которые воспринимают боковое давление.

Рис. 16.1. Схемы двигателей:

а — однорядные; б — V-образные; в — сдвоенные, с параллельным расположением рядов; г — звездообразные; д — с противоположно движущимися поршнями; е — Д-образные

Рис. 16.2. Схемы ДВС:

а — тронкового; б — крейцкопфного: 1 — шток; 2 — ползун (крейцкопф); 3 — направляющие

К преимуществам тронкового двигателя относятся меньшая высота и меньший вес подвижных деталей, что особенно важно для быстроходных двигателей. Недостатком двигателей такого типа является сильный эллиптический износ цилиндра;

• 11) по наличию устройства, изменяющего направление вращения коленчатого вала, — реверсивные и нереверсивные;
• 12) по назначению — автомобильные, тракторные, тепловозные, судовые, стационарные и т.д. Специально для подъемно-транспортных машин ДВС не выпускают.

По ГОСТ Р 53638—2009 каждому типу двигателя присваивается условное обозначение Входящие в него буквы означают: Ч — четырехтактный; Д — двухтактный; Р — реверсивный (отсутствие буквы Р указывает на то, что двигатель нереверсивный); С — судовой с реверсивной муфтой; II — с редукторной передачей; Н — с наддувом.

Цифры, стоящие перед буквами, указывают число цилиндров, а после них — диаметр цилиндра (в числителе) и ход поршня (в знаменателе) в сантиметрах. Например, марка двигателя 6ЧРП 25/34 расшифровывается так: шестицилиндровый четырехтактный реверсивный с редукторной передачей с диаметром цилиндра 25 см и ходом поршня 34 см.

1. Назначение и классификация автомобильных двигателей. Типы двигателей по виду топлива, количеству тактов, числу и расположению цилиндров, способу смесеобразования и воспламенения

Как известно, на сегодняшний день существует большое количество различных типов двигателей внутреннего сгорания. Указанные типы силовых агрегатов являются источником энергии для транспортных средств, механизмов и агрегатов, а также отличаются по производительности, конструкции, по назначению и т.д.

В наших предыдущих статьях мы уже рассматривали всевозможные виды двигателей, которые устанавливаются на автомобили. Далее мы намерены поговорить о том, какая существует классификация двигателей внутреннего сгорания.

Общая классификация двигателей

Начнем с того, что двигатели внутреннего сгорания классифицируют по ряду признаков и особенностей. Прежде всего, силовые установки отличаются по своему назначению. ДВС бывают:

• стационарного типа;
• двигатели на транспорте;

Первые широко используются в качестве приводного механизма для различных насосов, генераторов, и т.д. Второй тип можно встретить на автомобилях, мотоциклах, судах, самолетах, поездах и других видах воздушных, наземных и водных транспортных средств. Отметим, что данная классификация не затрагивает реактивные, водородные и ракетные двигатели, распространяясь на массовые агрегаты.

Также силовые установки отличаются по типу используемого топлива. Двигатели могут работать на:

• жидком и легком топливе (бензин, дизтопливо, спирт);
• жидком тяжелом топливе (мазут, соляровое масло, газойль)
• газовом топливе;
• использовать горючее комбинированного типа, когда в двигателе одновременно используется жидкое топливо и газ (например, газодизель);
• применяется сразу несколько видов топлива для многотопливного ДВС (агрегат работает как на бензине, так и на керосине и т.д.);

Также двигатели внутреннего сгорания можно разделить по тому, как реализовано преобразование тепловой энергии в результате сжигания топлива в механическую полезную работу. Двигатели бывают:

• поршневыми ДВС (сгорание и преобразование тепловой энергии в механическую работу происходит в цилиндре двигателя;
• газотурбинные двигатели (в таких двигателях топливо сгорает в особой камере сгорания, после тепловая энергия преобразуется в механическую на лопатках турбинного колеса;
• двигатели комбинированного типа, в которых топливо сгорает в цилиндрах поршневого двигателя, при этом такой двигатель является генератором газа. Это значит, что тепловая энергия только частично превращается в механическую в цилиндре, а также частично преобразование происходит на лопатках турбинного колеса (например, турбопоршневой двигатель).

Еще двигатели внутреннего сгорания отличаются по способу смесеобразования. Силовые агрегаты бывают:

• моторы с внешним смесеобразованием (рабочая смесь образуется не в цилиндре). Если просто, это карбюраторные бензиновые и газовые двигатели, а также инжекторные двигатели с впрыском топлива во впускной коллектор.
• установки с внутренним смесеобразованием (на такте впуска в цилиндр отдельно подается воздух, затем прямо в камеру сгорания впрыскивается топливо, а рабочая смесь образуется уже в самом цилиндре). Такое смесеобразование происходит в дизельных двигателях, в бензиновых установках с искровой системой зажигания и газовых двигателях, где реализована подача горючего в цилиндр перед началом сжатия.

Также двигатели классифицируют и по способу воспламенения рабочей топливно-воздушной смеси. Смесь может воспламеняться:

• от внешнего источника, которым выступает электрическая искра на свече зажигания;
• от сжатия, где смесь воспламеняется от высоких температур во время сильного сжатия воздуха и топлива в цилиндре (например, дизельный ДВС);
• агрегаты с форкамерно-факельным зажиганием. В таких форкамерных моторах имеется две камеры сгорания. В первой (малой) камере смесь воспламеняется от искры, затем дальнейшее воспламенение основного заряда в основной (большой) камере происходит благодаря распространению фронта пламени из малой камеры.
• двигатели, которые работают по принципу первичной подачи небольшого количества жидкого топлива (самовоспламеняется от сжатия), в результате чего удается поджечь и основной заряд, который состоит из газового топлива (газодизельный двигатель).

Добавим, что также поршневые двигатели делятся по способу осуществления рабочего цикла. Моторы бывают 2-х и 4-х тактными. Силовые агрегаты могут быть атмосферными (впуск воздуха происходит благодаря разрежению в цилиндрах) и с наддувом, когда воздух нагнетается принудительно под давлением.

Что касается наддува, двигатели бывают компрессорными и турбированными, а также могут сразу иметь оба решения. Моторы с турбокомпрессором получают газовую турбину, которая работает благодаря воздействию отработавших газов.

Агрегаты с механическим компрессором конструктивно оснащены устройством, которое приводится в действие от двигателя, забирая у него часть энергии. Комбинированный тип предполагает, что двигатель одновременно имеет и турбокомпрессор, и механический нагнетатель.

Еще следует упомянуть различия по способу регулирования подачи топлива в цилиндры при изменении нагрузки. Существуют двигатели с регулированием смеси по:

• качеству;
• количеству;
• смешанного типа;

В первом случае речь идет об изменении состава смеси с учетом нагрузок и режимов работы ДВС. Во втором случае состав не меняется, при этом подается только большее или меньшее количество. В двигателях со смешанным регулированием меняется как состав смеси, так и количество, что зависит от нагрузок на агрегат.

Также нужно упомянуть и различия моторов по способу охлаждения. Двигатели бывают с жидкостным охлаждением, воздушным охлаждением и комбинированным охлаждением. Еще отдельного внимания заслуживает и система смазки. Например, в двухтактных моторах смазка сгорает прямо в цилиндрах, тогда как в четырехтактных двигателях масло практически не попадает в камеру сгорания.

Напоследок отметим, что классификация автомобильных двигателей затрагивает поршневые ДВС (бензиновые, дизельные и газовые), карбюраторные и инжекторные, с внешним смесеобразованием или прямым впрыском топлива, с воспламенением от искры или с воспламенением от сжатия.

Также на некоторых авто можно встретить газотурбинные, форкамерные или роторно-поршневые двигатели, однако сегодня такие агрегаты нельзя назвать массовыми применительно к автоиндустрии.

Техническое обслуживание автомобилей

Классификация, общее устройство и основные параметры двигателя

Общее устройство и рабочий процесс двигателя

Классификация, общее устройство и основные параметры двигателя

Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращение ее в механическую работу происходит непосредственно в его цилиндрах.

Эти двигатели классифицируют: – по способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров; – по способу выполнения рабочего цикла — на четырех- и двухтактные; – по числу цилиндров — на одно-, двух- и многоцилиндровые; – по расположению цилиндров — на двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и на V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называется с противолежащими цилиндрами, или оппозитным); – по способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением; – по виду применяемого топлива — на бензиновые (карбюраторные), дизельные, газовые и многотопливные.

В зависимости от вида применяемого топлива способы воспламенения рабочей смеси в двигателях различны: – в карбюраторных двигателях смесь, приготовленная из паров бензина и воздуха, и в газовых двигателях смесь, состоящая из сжатого или сжиженного горючего газа и воздуха, воспламеняется электрической искрой; – в дизелях мелкораспыленное дизельное топливо, впрыснутое в цилиндры, самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха без постороннего источника зажигания; – в многотопливных двигателях (ЗИЛ-645), конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива, воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени его сжатия.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Двигатели внутреннего сгорания состоят из механизмов и систем, общее устройство и принцип работы которых рассмотрен на примере четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Основными частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы питания, смазочная система и системы охлаждения и зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и состоит из цилиндра, головки, являющейся как бы крышкой, закрывающей цилиндр сверху, поршня с кольцами и пальцем, который соединяет поршень с верхней головкой шатуна. Нижняя головка шатуна соединена с коленчатым валом, на заднем конце которого установлен маховик.