Поршневой двигатель

Поршневой двигатель (ПД) – это тепловой двигатель внутреннего сгорания, в котором преобразование тепловой энергии в работу осуществляется с помощью поршня.

Классификация ПД

ПД классифицируются по нескольким признакам:

1) По организации рабочего процесса различают двух- и четырёхтактные двигатели.

Двухтактные двигатели более простые. Они не имеют отдельных тактов впуска и выпуска, из-за чего плохо охлаждаются и не могут использоваться на мощных силовых установках, их применяют в мотоциклах и мопедах.

Четырёхтактные двигатели более сложные они имеют четыре самостоятельных такта: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Такие двигатели применяют в автомобилях и самолётах.

2) По расположению цилиндров различают рядные, V-образные, Т-образные, Х-образные и другие, а также звездообразные. В авиации получили применение звездообразные двигатели потому, что они хорошо сочетаются с формой фюзеляжа. Недостатком звездообразных двигателей является различные условия смазки верхних и нижних цилиндров (в верхние смазка подаётся под давлением, а в нижние стекает самотёком).

3) По виду применяемого топлива различают  двигатели легкого топлива (бензиновые) с воспламенением от искры и двигатели тяжёлого топлива (дизельные) с воспламенением от сжатия. Из-за высоких давлений внутри цилиндра стенки цилиндров выполняют более массивными и тяжёлыми. Дизельные двигатели нашли применение в грузовых автомобилях и тепловозах. В авиации применяют бензиновые двигатели.

4) По месту смесеобразования различают двигатели с внутренним смесеобразованием (с непосредственным впрыском) – в них ТВС создаётся в цилиндре (топливо впрыскивается через форсунку, а воздух подаётся через впускной клапан) и двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) – в них ТВС создаётся в карбюраторе, а затем через впускной клапан подаётся в цилиндр. В авиации применяют как карбюраторные двигатели (АШ-62ИР – самолёт Ан-2), так и двигатели с внутренним смесеобразованием (АШ-82Т – самолёт Ил-14).

5) По высотности различают невысотные и высотные двигатели. У невысотных воздух (или ТВС) подаётся в цилиндр с атмосферным давлением, такие двигатели применяются в автомобилях. У высотных двигателей воздух (или ТВС) перед подачей в цилиндр предварительно сжимается в нагнетателе, что позволяет сохранить мощность с подъёмом на высоту, такие двигатели применяются в авиации.

6) По способу охлаждения различают двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением. В авиации используют воздушное охлаждение за счёт скоростного напора. В автомобилях используют жидкостное охлаждение с помощью воды или антифриза.

Основные элементы ПД

ПД состоит из следующих основных узлов и систем:

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ). Включает в себя цилиндр, поршень, поршневой палец и поршневые кольца.

Цилиндр образует камеру сгорания ПД и направляет движения поршня. Поршень преобразует тепловую энергию в работу. Поршневой палец крепит поршень к шатуну. Поршневые кольца уплотняют поршень в цилиндре и обеспечивают смазку поршня и зеркала гильзы цилиндра.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Включает в себя коленчатый вал (кривошип) и шатун.

Шатун преобразует возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал воспринимает мощность от отдельных поршней и передаёт её на редуктор.

[pic 1]

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм:

1 – поршень, 2 – шатун, 3 – коленчатый вал.

Механизм газораспределения (МГР). Предназначен для своевременного открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов. Включает в себя впускной и выпускной клапаны и механизм их открытия и закрытия.

Редуктор. Предназначен для понижения частоты вращения, передаваемой на воздушный винт.