Всі двигуни перетворять якусь енергію в роботу. Двигуни бувають різні - електричні, гідравлічні, теплові і т.д., в залежності від того, який вид енергії вони перетворять в роботу. ДВС - двигун внутрішнього згоряння, це тепловий двигун, в якому в корисну роботу перетворюється теплота згоряє в робочій камері палива, всередині двигуна. Також існують двигуна із зовнішнім згорянням - це реактивні двигуни літаків, ракет і т.д. в цих двигунах згоряння зовнішнє, тому вони називаються двигунами із зовнішнім згорянням.

Але простий обиватель частіше стикається з двигуном автомобіля і розуміють під двигуном саме поршневий двигун внутрішнього згоряння. У поршневому ДВС, сила тиску газів, що виникає при згорянні палива в робочій камері, впливає на поршень, який здійснює зворотно-поступальний рух в циліндрі двигуна і передає зусилля на кривошипно-шатунний механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала . Але це дуже спрощений погляд на ДВС. Насправді, в ДВС зосереджені складні фізичні явища, розуміння яких присвятили себе багато видатних учених. Щоб ДВС працював, в його циліндрах, змінюючи один одного, відбуваються такі процеси, як подача повітря, уприскування і розпорошення палива, його змішування з повітрям, займання утворилася суміші, поширення полум'я, видалення відпрацьованих газів. На кожен процес відводиться кілька тисячних часток секунди. Додайте до цього процеси, які протікають в системах ДВС: теплообмін, протягом газів і рідин, тертя і знос, хімічні процеси нейтралізації відпрацьованих газів, механічні та теплові навантаження. Це далеко не повний перелік. І кожен з процесів повинен бути організований найкращим чином. Адже з якості протікають в ДВС процесів складається якість двигуна в цілому - його потужність, економічність, гучність, токсичність, надійність, вартість, вага і розміри.

Двигуна внутрішнього згоряння бувають різні: 2-х танктние , 4-х тактний , дизельні , Бензинові, зі змішанням харчуванням, карбюраторні , інжекторні і т.д. і це далеко не повний список! Як бачите, варіантів двигунів внутрішнього згоряння дуже багато, але якщо стоїть торкнутися класифікацію ДВС, то для докладного розгляду всього обсягу матеріалу знадобиться мінімум 20-30 сторінок - великий обсяг, чи не так? І це тільки класифікація ...

Принциповий ДВС автомобіля НИВА

1 - Щуп для виміру рівня масла в картері
2 - Шатун
3 - маслозаборнік
4 - Насос шестерний
5 - Провідна шестерня насоса
6 - Привідний вал НШ
7 - Підшипник ковзання (вкладиш)
8 - Вал колінчастий
9 - Манжета хвостовика колінчастого вала
10 - Болт для кріплення шківа
11 - Блок, служить для приводу генератора, насоса водяного охолодження
12 - Ремінь клинопасової передачі
13 - Провідна зірочка КШМ
14 - Зірочка привода НШ
15 - Генератор
16 - Лобова частина ДВС
17 - Натяжитель цепи
18 - Вентилятор
19 - Ланцюг приводу ГРМ
20 - Клапан впускний
21 - Клапан випускний

22 - Зірочка розподільного вала
23 - Корпус розподільного вала
24 - Вал розподільний ГРМ
25 - Пружина клапана
26 - Кришка ГРМ
27 - Кришка заливна
28 - Штовхач
29 - Втулка клапан
30 - Головка блоку циліндрів
31 - Пробка системи охолодження
32 - Свічка запалювання
33 - Прокладка головки блоку циліндрів
34 - Поршень
35 - Корпус манжети
36 - Манжета
37 - Півкільце від ОСАЦВ зміщення
38 - Кришка опори колінчастого вала
39 - Маховик
40 - Блок циліндрів
41 - Кришка картера зчеплення
42 - Піддон картера

Жодна область діяльності непорівнянна з поршневими ДВС за масштабами, кількістю людей зайнятих в розробці, виробництві і експлуатації. У розвинених країнах діяльність чверті самодіяльного населення прямо або побічно пов'язана з поршневим двигунобудування. Двигунобудування, як виключно наукомістка область, визначає і стимулює розвиток науки і освіти. Загальна потужність поршневих двигунів внутрішнього згоряння становить 80 - 85% потужності всіх енергоустановок світової енергетики. На автомобільному, залізничному, водному транспорті, в сільському господарстві, будівництві, засобах малої механізації, ряді інших областей, поршневий ДВС як джерело енергії поки не має належної альтернативи. Світове виробництво тільки автомобільних двигунів безперервно збільшується, перевищивши 60 мільйонів одиниць на рік. Кількість вироблених в світі малорозмірних двигунів також перевищує десятки мільйонів на рік. Навіть в авіації поршневі двигуни домінують за сумарною потужністю, кількістю моделей і модифікацій і кількості встановлених на літаки двигунів. У світі експлуатується кілька сотень тисяч літаків з поршневими ДВС (бізнес-класу, спортивних, безпілотних і т.д.). У США на частку поршневих двигунів припадає близько 70% потужності всіх двигунів, встановлених на цивільних літальних апаратах.

Але з часом все змінюється і скоро ми побачимо і будемо експлуатувати принципово інші типи двигунів, які буде мати високі експлуатаційні показники, високий ККД, простота конструкції і головне - екологічність. Так, все вірно, головним мінусом двигуна внутрішнього згоряння є його екологічна характеристика. Хоч як би відточували роботу ДВС, які б системи не впроваджували, він все одно виявляється істотний вплив на наше здоров'я. Так, тепер можна з упевненістю сказати, що існуюча технологія моторобудування відчуває "стелю" - це такий стан, коли та, чи інша технологія повністю вичерпала свої можливість, повністю вижато, все що можна було зробити - вже зроблено і з точки зору екології принципово НІЧОГО вже не змінити в існуючих типах ДВС. Постає питання: чи потрібно повністю міняти принцип роботи двигуна, його енергоносій (нафтові продукти) на щось нове, принципово інше ( водень, електрика, енергія атома, гравітацію, інерцію і т.д. ). Але, на жаль, це справа не одного дня чи навіть року, потрібні десятиліття ...

Поки ще не одне покоління вчених і конструкторів досліджуватимуть і вдосконалювати стару технологію поступово підходячи все ближче і ближче до стінки, через яку вже буде неможливо перескочити (фізично це не можливо). Ще дуже довго ДВС буде давати роботу тим, хто його виробляє, експлуатує, обслуговує і продає. Чому? Все дуже просто, але в той же час цю просту істину далеко не всі розуміють і приймають. Головна причина уповільнення впровадження принципово інших технологій - капіталізм. Так, як би це дивно не звучало, але саме капіталізм, та система, яка як здається повинна бути зацікавлена ​​в нових технологіях, гальмує розвиток людства! Все дуже просто - потрібно заробляти. Як же бути з тими нафтовими вишками, нафтозаводи і доходами?

ДВС «ховали» неодноразово. У різний час на зміну йому приходили електродвигуни на акумуляторах, паливні елементи на водні і багато іншого. ДВС незмінно перемагав в конкурентній боротьбі. І навіть проблема вичерпання запасів нафти і газу - це не проблема ДВС. Існує необмежене джерело палива для ДВС. За останніми даними, нафта може відновлюватися, а що це значить для нас?

При одних і тих же конструктивних параметрах у різних двигунів такі показники, як потужність, крутний момент і питома витрата палива, можуть відрізнятися. Це пов'язано з такими особливостями, як кількість клапанів на циліндр, фази газорозподілу і т. П. Тому для оцінки роботи двигуна на різних оборотах використовують характеристики - залежність його показників від режимів роботи. Характеристики визначаються дослідним шляхом на спеціальних стендах, так як теоретично вони розраховуються лише приблизно.

Як правило, в технічній документації до автомобіля наводяться зовнішні швидкісні характеристики двигуна (рисунок ліворуч), що визначають залежність потужності, крутного моменту і питомої витрати палива від числа оборотів коленвала при повній подачі палива. Вони дають уявлення про максимальних показниках двигуна.

Показники двигуна (спрощено) змінюються з наступних причин. Зі збільшенням числа оборотів коленвала росте крутний момент завдяки тому, що в циліндри надходить більше палива. Приблизно на середніх оборотах він досягає свого максимуму, а потім починає знижуватися. Це відбувається через те, що зі збільшенням швидкості обертання коленвала починають грати істотну роль інерційні сили, сили тертя, аеродинамічний опір впускних трубопроводів, яке погіршується наповнення циліндрів свіжим зарядом паливо-повітряної суміші, і т. П.

Швидке зростання крутного моменту двигуна вказує на хорошу динаміку розгону автомобіля завдяки інтенсивному збільшенню сили тяги на колесах. Чим довше величина моменту знаходиться в районі свого максимуму і не знижується, тим краще. Такий двигун більш пристосований до зміни дорожніх умов і рідше доведеться перемикати передачі.

Потужність зростає разом з обертовим моментом і навіть, коли він починає знижуватися, продовжує збільшуватися завдяки підвищенню оборотів. Після досягнення максимуму потужність починає знижуватися з тієї ж причини, по якій зменшується крутний момент. Обороти трохи вище максимальної потужності обмежують регулюючими пристроями, так як в цьому режимі значна частина палива витрачається не на вчинення корисної роботи, а на подолання сил інерції і тертя в двигуні. Максимальна потужність визначає максимальну швидкість автомобіля. В цьому режимі автомобіль не розганяється і двигун працює тільки на подолання сил опору руху - опору повітря, опору коченню і т. П.

Величина питомої витрати палива також змінюється в залежності від оборотів коленвала, що видно на характеристиці. Питома витрата палива повинен знаходитися якомога довше поблизу мінімуму; це вказує на хорошу економічність двигуна. Мінімальний питома витрата, як правило, досягається трохи нижче середніх оборотів, на яких в основному і експлуатується автомобіль при русі в місті.

Пунктирною лінією на графіку вище показані більш оптимальні характеристики двигуна.

Статті по темі:
1. Короткий огляд основних видів конструкцій і тенденцій розвитку бензинових двигунів;
2. Альтернативне паливо - паливо майбутнього і сьогодення .