Двигатель - это машина, которая превращает некоторую форму энергии в механическую работу. Двигатели внутреннего сгорания можно разделить по нескольким характеристикам. В зависимости от образования смеси и зажигания (термодинамический процесс), двигатели делятся на: двигатели Otto (с искровым зажиганием) и Diesel (с воспламенением от сжатия). \
Четырехтактный бензиновый двигатель выполняет рабочий цикл в четыре этапа. За это время коленчатый вал делает два оборота.
Первый цикл потребление - Зажим перемещается из ВМТ (верхняя мертвая точка) в ВМТ (нижняя мертвая точка), всасывающий клапан начинает открываться до того, как поршень попадает в ВМТ, и закрывается после того, как поршень прошел положение BDC. В цилиндре создается давление 0,7-0,9 бар, которое с помощью открытого клапана забирает свежую рабочую смесь, которая смешивается в цилиндре с продуктами сгорания, оставшимися от предыдущего процесса..
Во время сжатия зажим перемещается в ВМТ и сжимает газы в цилиндре. Давление поднимается с 11 до 18 бар и температура от 400 до 600 0C. Поршень начинает уменьшать пространство камеры цилиндра. Оба цилиндровых клапана закрыты и осуществляется сжатие топлива и воздуха.
Сжигание начинается до ВМТ и продолжается до ВДТ. Значения степени сжатия находятся в диапазоне от 6 до 11. Во время расширения сжатая топливно-воздушная смесь зажигается электрическими высоковольтными свечами зажигания непосредственно перед возвратом поршня в положение ВМТ. Давление газа сгорания в начале такта расширения составляет 40-60 бар, а температура 2000-2500 ° С..
Из-за высокого давления сгорания поршень перемещается из ВМТ в BDC, где достигается полезная механическая работа. При увеличении объема цилиндра и расширении газов сгорания давление и температура газа сгорания падают так, что в конце давление газа сгорания составляет 3-5 бар, а температура составляет 700-1000 С. Во время истощения поршень перемещается из BDC в TDC, а затем выталкивает газы цилиндра через открытый выпускной клапан. Газы сгорания находятся под давлением от 1,05 до 1,20 бар.
В зависимости от заряда в цилиндре давление перед и за выпускным отверстием может быть выше критического, и значительная часть газа выходит из-за разницы давлений. Высокое давление и температура в цилиндре двигателя являются важным предварительным условием для достижения высокой степени эффективности.
При полной мощности двигателя температура выхлопных газов составляет около 700-1000 С..
Четырехтактный дизельный двигатель имеет такой же цикл.
Первая фаза (впуск) начинается с открытия всасывающего клапана. Зажим перемещается от ВМТ к BDC, благодаря чему из-за увеличения объема над поршнем в цилиндре создается давление, так что фактическое давление в цилиндре в течение времени всасывания составляет 0,7 - 0,85 бар..
В случае турбокомпрессоров двигатели до 2 бар. Второй ход (сжатие) начинается с закрытия всасывающего клапана и заканчивается на ВМТ. Емкость впрыскиваемого рабочего тела снижается в 14-24 раза в камере сжатия.
Давление воздуха в конце сжатия составляет 30 - 60 бар, а его температура - 600 - 9000C. После сжатия начинается воздушное расширение, и топливо впрыскивается в цилиндр с давлением 90 - 2000 бар, в зависимости от устройства впрыска. Топливо разбрасывается, нагревается, смешивается с воздухом и зажигается.
Во время сгорания температура поднимается до 2000 - 25000С и давление до 60 - 120 бар. При этом такте возникают максимальные механические и термические напряжения поршневого механизма. Во время удлинения зажим переключается с BDC на TDC, тем самым сливая цилиндр через выпускной клапан. Давление, при котором проходят выхлопные газы, составляет от 1,05 до 1,20 бар. Температура газов составляет 500 - 6000С.
Двигатель Si - двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу искрового зажигания. Он использует бензин и использует цикл Отто. Дизельный (Ci) двигатель также является двигателем внутреннего сгорания, который использует дизельное топливо и работает на дизельном цикле. Дизельный двигатель не имеет искры, и чистый воздух сжимается в цилиндре, который достигает достаточной температуры, чтобы после впрыска топлива в топливный цилиндр самовоспламеняться.
Давление и температура в дизельном цилиндре выше, чем у двигателей Si, а также степень эффективности. Расход топлива в двигателе Ci ниже, но первоначальные затраты и расходы на техническое обслуживание выше. Дизельный двигатель также тяжелее и чаще всего устанавливается на транспортных средствах большой мощности - грузовиках, автобусах, локомотивах и т. Д..