Двигатель внутреннего сгорания


Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — разновидность 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 энергию сгорания топлива в механическую работу[1]. Существует большое число разнообразных двигателей с внутренним сгоранием, отличающихся назначением, способом отдачи мощности, и другими параметрами.
Мощные и лёгкие, двигатели внутреннего сгорания позволили создать не существовавшие до этого виды транспорта[2] (автомобиль, мотоцикл, винтовой и реактивный самолёты, вертолёт, ракету, космический корабль, газотурбоход, судно на воздушной подушке), улучшить экономичность и экологичность[3] корабельных силовых установок и локомотивов. Моторизация привела к ускорению темпа жизни людей, возникновению целой автомобильной культуры (США); в военном деле позволила разработать необычайно разрушительные машины смерти (танк, истребитель, бомбардировщик, ракеты с обычной и ядерной боеголовкой, подводную лодку с торпедами и другие)[4]. Альтернативное семейство двигателей внешнего сгорания имеет раздельное топливо и рабочее тело, обуславливающее необходимость сравнительно медленной передачи тепла сгорания от продуктов сгорания рабочему телу — поэтому их удельная мощность значительно ниже.

Тепловые машины (в основном, паровые) с момента появления отличались большими габаритами и массой, обусловленными применением внешнего сгорания (требовались котлы, конденсаторы, испарители, теплообменники, тендеры, насосы, водяные резервуары и др.), в то же время основная (функциональная) часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика[5]. 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.


Поршневой ДВС V-образной компоновки
Роторный ДВС
Газотурбинный ДВС
Поршневой двигатель звездообразной компоновки на сборке (США, 1942 год)
Реактивные ДВС F-1 на ракете Сатурн-5
Работа двигателя Отто
Работа двигателя Ванкеля
Пример транспорта, двигатель которого переведён на питание газом
Работа четырёхтактного дизельного двигателя. Клапаны: слева — впуск воздуха; справа — выхлопные газы.
Турбореактивный ДВС:
1. Забор воздуха
2. Компрессор низкого давления
3. Компрессор высокого давления
4. Камера сгорания
5. Расширение рабочего тела в турбине и сопле
6. Горячая зона
7. Турбина
8. Зона входа первичного воздуха в камеру сгорания
9. Холодная зона
10. Входное устройство
По принципу действия огнестрельное оружие также является поршневым ДВС[24]
Внешняя скоростная характеристика 2,7-литрового шестицилиндрового двигателя Porsche Boxster
Скоростные характеристики ДВС с количественным регулированием: 1- внешняя, 2 и 3 — частичные при различных положениях дроссельной заслонки. При количественном регулировании максимум крутящего момента при снижении мощности смещается в область низких оборотов.
Скоростные характеристики ДВС с качественным регулированием (обычно дизели): 1 — абсолютная, 2 — внешняя, 3 и 4 — частичные при различной цикловой подаче. При качественном регулировании (нет дросселя) максимум крутящего момента остаётся примерно в том же районе частот вращения при разной мощности.