Поршневой двигатель внутреннего сгорания


Поршнево́й дви́гатель внутреннего сгорания — разновидность двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршней преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом[1]. Все поршневые ДВС генерируемую механическую энергию для выполнения работы передают только посредством вращения.[2].

Реже встречаемые разновидности поршневого ДВС - свободнопоршневые генераторы газа и дизель-молоты. Первые вырабатываемую энергию сразу используют для сжатия газа (магистральные и промышленные компрессоры), вторые - в энергию тяжёлого поршня, передающего с каждым ударом энергию забиваемой свае.

Поршневой ДВС является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, военной, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок, газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий. Мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах от нескольких ватт (двигатели авиа-, мото- и судомоделей) до 75 000 кВт (судовые двигатели).

В рамках технической термодинамики работа поршневых двигателей внутреннего сгорания в зависимости от особенностей их циклограмм описывается термодинамическими циклами Отто, Дизеля, Тринклера, Аткинсона или Миллера.

Поршневые ДВС, являясь машинами периодического действия (рабочие процессы в их камерах сменяют друг друга), классифицируются прежде всего по тактности (такт - это одно движения поршня (вверх или вниз), по времени он занимает пол-оборота коленчатого вала).

Разработаны и применяются (применялись) 2-х, 4-х и 6-тактные двигатели, то есть полный рабочий цикл в них происходит за 1, 2 и 3 оборота коленчатого вала соответственно. Поскольку рабочий ход является единственным тактом с выделением энергии, то повышение мощности двигателя при равных показателях цикла (индикаторное давление) возможно путём уменьшения тактности.