ДВГ — Двигатель внутреннего сгорания¶

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС, устаревшее сокращение ДВГ) — тепловая машина, в которой химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу за счёт сгорания топливовоздушной смеси непосредственно внутри рабочей камеры двигателя. В отличие от наружного сгорания (паровые машины, газовые турбины), процесс тепловыделения происходит внутри цилиндра, что обеспечивает более высокую компактность и КПД. ДВС является основным типом силовой установки в автомобильном, железнодорожном, авиационном и водном транспорте, а также применяется в электроэнергетике и сельскохозяйственной технике.

¶Принцип работы

Рабочий цикл ДВС основан на последовательных процессах: подготовка топливовоздушной смеси, её сжатие, воспламенение (или самовоспламенение), расширение рабочих газов и удаление отработавших газов. В бензиновых двигателях смесь поджигается свечой зажигания, в дизельных — происходит самовоспламенение топлива, впрыснутого в сжатый и нагретый воздух.

По числу тактов рабочего цикла различают двухтактные и четырёхтактные двигатели. Четырёхтактный цикл включает такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска; двухтактный объединяет впуск и выпуск с рабочим ходом, что упрощает конструкцию, но снижает экономичность.

¶Классификация

ДВС классифицируются по нескольким признакам:

• По виду топлива: бензиновые, дизельные, газовые (сжиженный нефтяной газ, природный газ), карбюраторные, мазутные, роторно-поршневые.
• По способу смесеобразования: с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные) и с внутренним (дизельные).
• По типу воспламенения: с принудительным поджигом (бензиновые) и с самовоспламенением (дизельные).
• По числу цилиндров: одноцилиндровые и многоцилиндровые; рядные, V-образные, оппозитные, звёздообразные.
• По назначению: транспортные (автомобильные, авиационные, судовые, железнодорожные), стационарные (электростанции, компрессоры), специальные.
• По типу охлаждения: жидкостные и воздушные.

¶Основные конструктивные элементы

Ключевые узлы ДВС: цилиндр и поршень, кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, система зажигания (для бензиновых), система питания, система смазки, система охлаждения и выхлопная система. Корпус двигателя состоит из блока цилиндров и головки блока; в головке расположены камера сгорания и клапаны.

¶История

Первые патенты на двигатели внутреннего сгорания были получены в начале XIX века. В 1801 году француз Филипп Лебон запатентовал идею газового двигателя; в 1804 году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил поршневой двигатель, работающий на водороде. В 1860 году бельгиец Этьен Ленуар создал первый коммерчески успешный ДВС, а в 1876 году немец Николаус Отто разработал четырёхтактный цикл, ставший основой большинства современных двигателей. В 1886 году Карл Бенц и Готтлиб Даймлер независимо друг от друга применили бензиновый ДВС на транспортных средствах, положив начало автомобильной промышленности. В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель запатентовал двигатель, работающий на принципе самовоспламенения.

В России работы по созданию ДВС начались в конце XIX века. Русский инженер Огнеслав Костович в 1896 году построил авиационный бензиновый двигатель. В 1903 году на Путиловском заводе (с 1922 года — Кировский завод) под руководством инженера Александра Крылова и конструктора Ивана Грибова был создан первый русский дизель для подводных лодок. В советский период крупнейшими производителями ДВС стали заводы ЗИЛ, ЗМЗ, ВАЗ (лицензия Fiat), КамАЗ, ЯМЗ.

¶Применение

ДВС остаётся доминирующим типом силовой установки в мире. В автомобильной отрасли бензиновые и дизельные двигатели составляют подавляющее большинство парка легковых и грузовых автомобилей. В авиации ДВС применяются в поршневых самолётах и вертолётах; в судоходстве — в качестве главных и вспомогательных двигателей. Стационарные ДВС используются в резервных и пиковых электростанциях, приводах компрессоров и насосов.

¶Экология и перспективы

Основные экологические проблемы, связанные с ДВС, — выбросы оксидов азота, углеводородов, оксида углерода и твёрдых частиц. Стандарты Евро-4, Евро-5 и Евро-6, действующие в том числе в России, существенно ужесточили требования к чистоте выхлопа, что привело к широкому внедрению катализаторов, сажевых фильтров и систем каталитической нейтрализации.

В XXI веке наблюдается рост интереса к электрическим силовым установкам, однако ДВС продолжает совершенствоваться: развиваются системы прямого впрыска, турбонаддува, гибридные схемы, а также работа на альтернативных видах топлива — сжатом природном газе, биодизеле, синтетическом топливе.

¶История

Источники:

• «Большая советская энциклопедия», статья «Двигатель внутреннего сгорания»
• К.Н. Поляков, «Двигатели внутреннего сгорания», учебник для вузов
• Г.В. Евдокимов, «Двигатели внутреннего сгорания», М.: Машиностроение
• «Энциклопедия техники», топливно-энергетический комплекс