Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу. Горение происходит внутри рабочей камеры, отсюда название.
ДВС
Преобразование химической энергии топлива в механическую. Такты: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. КПД 25-40%.
🗺️ Mind Map
Принцип работы
Топливо смешивается с воздухом и воспламеняется в цилиндре. Расширяющиеся газы толкают поршень, который через шатун вращает коленчатый вал. Энергия передаётся на колёса автомобиля или винт самолёта.
Четырёхтактный цикл — основа большинства современных ДВС:
1. Впуск — поршень движется вниз, всасывая топливно-воздушную смесь через открытый впускной клапан.
2. Сжатие — клапаны закрыты, поршень движется вверх, сжимая смесь в 8-12 раз (бензин) или 14-25 раз (дизель).
3. Рабочий ход — искра (бензин) или высокое давление (дизель) воспламеняют смесь. Газы расширяются, толкая поршень вниз. Единственный такт, производящий работу.
4. Выпуск — поршень движется вверх, выталкивая отработавшие газы через выпускной клапан.
Типы ДВС
| Тип | Зажигание | Степень сжатия | КПД | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Бензиновый | Искровое (свеча) | 8-12 | 25-35% | Легковые авто, мотоциклы |
| Дизельный | От сжатия | 14-25 | 35-45% | Грузовики, корабли, тепловозы |
| Роторный (Ванкеля) | Искровое | 9-10 | 20-30% | Спорткары (Mazda RX) |
| Двухтактный | Искровое | 6-8 | 15-25% | Бензопилы, скутеры |
История развития
Николаус Отто создал первый практичный четырёхтактный двигатель в 1876 году. Рудольф Дизель запатентовал двигатель с воспламенением от сжатия в 1893-м. Феликс Ванкель представил роторный двигатель в 1957 году.
К 2020-м годам ДВС достигли пика эффективности: турбонаддув, непосредственный впрыск, изменяемые фазы газораспределения. Средний КПД вырос с 15% (начало XX века) до 40%+ (современные дизели).
Ключевые характеристики
Мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.) или киловаттах. 1 л.с. ≈ 0,735 кВт. Современные автомобильные ДВС: 70-700 л.с.
Крутящий момент (Н·м) определяет тяговые способности. Дизели выдают максимум момента при низких оборотах, бензиновые — при высоких.
Рабочий объём — сумма объёмов всех цилиндров. От 0,6 л (микролитражки) до 8+ л (грузовики, американские маслкары).
Экологические проблемы
ДВС выбрасывают CO₂, оксиды азота (NOx), твёрдые частицы. Нормы Euro 6 (2014) и China 6 (2020) ограничивают выбросы. Каталитические нейтрализаторы снижают токсичность на 90%+.
К 2035 году ЕС планирует запретить продажу новых автомобилей с ДВС. Гибриды и электромобили вытесняют классические моторы в легковом сегменте.