Цилиндр и головка цилиндра двигателя воздушного охлаждения (мотоцикл «Москва» М1А). 
Гильза цилиндра Цили́ндр поршневого двигателя внутреннего сгорания представляет собой рабочую камеру объемного вытеснения.
Цилиндр в сборе с головкой и шатунно-поршневой группой. Внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев и обычно выполняются отдельно:
Пространство между ними называется зарубашечным, в двигателе с водяным охлаждением тут циркулирует охлаждающая жидкость.
В подавляющем большинстве случаев рубашки цилиндров выполняются в виде одной отливки для всего ряда цилиндров и называются блоком цилиндров. Рубашки и корпус блока цилиндров изготавливают обычно из того же материала, что и станина двигателя.[1] Блоки цилиндров в большинстве случаев не имеют вставных гильз, отливаются целиком.[2]
Внутренняя поверхность втулки или гильзы цилиндра является рабочей и называется зеркало цилиндра. Она подвергается специальной обработке (хонингование, хромирование, азотирование)[3] с высокой точностью и имеет очень высокую чистоту. Иногда на зеркало цилиндра наносят специальный микрорельеф, высота которого составляет доли микрометров. Такая поверхность хорошо удерживает масло и способствует снижению трения боковой поверхности поршня и колец о зеркало цилиндра[4]. В современных конструкциях поверхность часто подвергают отбеливающему переплаву лазером с образованием слоя белого чугуна высокой твёрдости. Высокий ресурс[5] таких цилиндров не требует ремонтных размеров.[6]
Гильзы отливают[7] из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Существует варианты гальванического покрытия хромом или никосилом алюминиевого цилиндра (объединённого конструктивно с головкой) на двигателях небольшой размерности.[8][9]
Цилиндры двухтактных двигателей отличаются по конструкции от цилиндров 4-х тактных двигателей наличием выпускных и продувочных окон[10]. Кроме того, у цилиндров двухтактных двигателей двойного действия имеется в наличии нижняя крышка для образования рабочей полости под поршнем[11].
Цилиндр и головка цилиндра двигателя воздушного охлаждения (мотоцикл «Москва» М1А). Гильза цилиндра Цили́ндр поршневого двигателя внутреннего сгорания представляет собой рабочую камеру объемного вытеснения.
Работа двигателя внутреннего сгорания. Внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев и обычно выполняются отдельно:
Пространство между ними называется зарубашечным, в двигателе с водяным охлаждением тут циркулирует охлаждающая жидкость.
В подавляющем большинстве случаев рубашки цилиндров выполняются в виде одной отливки для всего ряда цилиндров и называются блоком цилиндров. Рубашки и корпус блока цилиндров изготавливают обычно из того же материала, что и станина двигателя.[1] Блоки цилиндров в большинстве случаев не имеют вставных гильз, отливаются целиком.[2]
Внутренняя поверхность втулки или гильзы цилиндра является рабочей и называется зеркало цилиндра. Она подвергается специальной обработке (хонингование, хромирование, азотирование)[3] с высокой точностью и имеет очень высокую чистоту. Иногда на зеркало цилиндра наносят специальный микрорельеф, высота которого составляет доли микрометров. Такая поверхность хорошо удерживает масло и способствует снижению трения боковой поверхности поршня и колец о зеркало цилиндра[4]. В современных конструкциях поверхность часто подвергают отбеливающему переплаву лазером с образованием слоя белого чугуна высокой твёрдости. Высокий ресурс[5] таких цилиндров не требует ремонтных размеров.[6]
Гильзы отливают[7] из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Существует варианты гальванического покрытия хромом или никосилом алюминиевого цилиндра (объединённого конструктивно с головкой) на двигателях небольшой размерности.[8][9]
Цилиндры двухтактных двигателей отличаются по конструкции от цилиндров 4-х тактных двигателей наличием выпускных и продувочных окон[10]. Кроме того, у цилиндров двухтактных двигателей двойного действия имеется в наличии нижняя крышка для образования рабочей полости под поршнем[11].
wikiredia.ru
Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:
В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваза[en]. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и искровое зажигание. Кривошипно-шатунного механизма в конструкции двигателя ещё не было.
Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. В конструкции двигателя появился кривошипно-шатунный механизм. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто с братом построили копию газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.
В 1876 г. Николаус Август Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.
Мотоцикл Даймлера с ДВС 1885 года В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885, а в 1886 году — на первом автомобиле.
Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898—1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.
В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р. А. Корейво строит и патентует во Франции двухтактный дизель с противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на заводах Нобелей.
В 1896 году Чарльз В. Харт и Чарльз Парр разработали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему зажигания и мощность 30 л. с. на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой[1].
Дэн Элбон с его прототипом сельскохозяйственного трактора Ivel Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элборна 1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.
В 1903 году состоялся полёт первого самолёта братьев Орвила и Уилбура Райт. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом бензинового инжекторного двигателя.
На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже «Вандал», построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для «Товарищества Братьев Нобель», были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120 л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».
В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (ЩЭЛ1).
Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по проекту профессора Ю. В. Ломоносова по личному указанию В. И. Ленина в 1924 году на немецком заводе Эсслинген (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
Поршневой ДВС 
Газотурбинный ДВС ДВС классифицируют:
Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению цилиндров, коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддува (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма, по направлению и частоте вращения коленчатого вала, по отношению диаметра цилиндра к ходу поршня, по степени быстроходности (средней скорости поршня).
Энергия передаётся на коленчатый вал двигателя от расширяющихся газов во время рабочего хода. Сжатие топливо-воздушной смеси до объёма камеры сгорания повышает эффективность работы двигателя и увеличивает его КПД, но увеличение степени сжатия также увеличивает вызываемое сжатием нагревание рабочей смеси согласно закону Шарля.
Если топливо легковоспламеняемое, вспышка происходит до достижения поршнем ВМТ. Это, в свою очередь, заставит поршень провернуть коленвал в обратном направлении — такое явление называют обратной вспышкой.
Октановое число является мерой процентного содержания изооктана в гептан-октановой смеси и отражает способность топлива противостоять самовоспламенению под воздействием температуры. Топливо с более высокими октановыми числами позволяют двигателю с высокой степенью сжатия работать без склонности к самовоспламенению и детонации и, стало быть, иметь более высокую степень сжатия и более высокий КПД.
Работа дизельных двигателей обеспечивается самовоспламенением от сжатия в цилиндре чистого воздуха или бедной газовоздушной смеси, неспособной к самостоятельному горению (газодизель) и отсутствия в заряде топлива до последнего момента.
Одним из основополагающих конструктивных параметров ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра (или наоборот). Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1, на дизельных моторах ход поршня, как правило, тем больше диаметра цилиндра, чем больше двигатель. Оптимальным с точки зрения газодинамики и охлаждения поршня является соотношение 1 : 1. Чем больше ход поршня, тем больший крутящий момент развивает двигатель и тем ниже его рабочий диапазон оборотов. Наоборот, чем больше диаметр цилиндра, тем выше рабочие обороты двигателя и тем ниже его крутящий момент на низких оборотах. Как правило, короткоходные ДВС (особенно гоночные) имеют больший крутящий момент на единицу рабочего объема, но на относительно высоких оборотах (больше 5000 об/мин.). При большем диаметре цилиндра/поршня сложнее обеспечить должный теплоотвод от донышка поршня ввиду его больших линейных размеров, но при высоких рабочих оборотах скорость поршня в цилиндре не превышает скорости поршня более длинноходного на его рабочих оборотах.
Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае — гомогенность.
Также, существует способ смесеобразования путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих форсунок (инжектор). Существуют системы одноточечного (моновпрыск), и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осуществляется плунжерно-рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных системах смесеобразование осуществляется с помощью электронного блока управления (ЭБУ), управляющего электрическими бензиновыми форсунками.
Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования свечи зажигания. В разогретый в цилиндре воздух от адиабатического сжатия (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через форсунку впрыскивается порция топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыление, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела. Так как дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что, в сочетании с длительным горением, обеспечивающим постоянное давление рабочего тела, благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50 % в случае с крупными судовыми двигателями.
Дизельные двигатели являются менее быстроходными и характеризуются большим крутящим моментом на валу. Также некоторые крупные дизельные двигатели приспособлены для работы на тяжёлых топливах, например, мазутах. Запуск крупных дизельных двигателей осуществляется, как правило, за счёт пневматической схемы с запасом сжатого воздуха, либо, в случае с дизель-генераторными установками, от присоединённого электрического генератора, который при запуске выполняет роль стартера.
Вопреки расхожему мнению, современные двигатели, традиционно называемые дизельными, работают не по циклу Дизеля, а по циклу Тринклера — Сабатэ со смешанным подводом теплоты.
Недостатки дизельных двигателей обусловлены особенностями рабочего цикла — более высокой механической напряжённостью, требующей повышенной прочности конструкции и, как следствие, увеличения её габаритов, веса и увеличения стоимости за счёт усложнённой конструкции и использования более дорогих материалов. Также дизельные двигатели за счет гетерогенного сгорания характеризуются неизбежными выбросами сажи и повышенным содержанием оксидов азота в выхлопных газах.
Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:
Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
Предложен изобретателем Ванкелем в начале XX века. Основа двигателя — треугольный ротор (поршень), вращающийся в камере особой 8-образной формы, исполняющий функции поршня, коленвала и газораспределителя. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. За один оборот двигатель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя. Строился серийно фирмой НСУ в Германии (автомобиль RO-80), ВАЗом в СССР (ВАЗ-21018 «Жигули», ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526), Маздой в Японии (Mazda RX-7, Mazda RX-8). При своей принципиальной простоте имеет ряд существенных конструктивных сложностей, делающих его широкое внедрение весьма затруднительным. Основные трудности связаны с созданием долговечных работоспособных уплотнений между ротором и камерой и с построением системы смазки.
В Германии в конце 70-х годов XX века существовал анекдот: «Продам НСУ, дам в придачу два колеса, фару и 18 запасных моторов в хорошем состоянии».
Наиболее распространённым типом комбинированных двигателей является поршневой с турбонагнетателем. Турбонагнетатель или турбокомпрессор (ТК, ТН) — это нагнетатель, который приводится в движение выхлопными газами. Получил своё название от слова «турбина» (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение). Это устройство состоит из двух частей: роторного колеса турбины, приводимого в движение выхлопными газами, и центробежного компрессора, закреплённых на противоположных концах общего вала. Струя рабочего тела (в данном случае, выхлопных газов) воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение вместе с валом, который изготовляется единым целым с ротором турбины из сплава, близкого к легированной стали. На валу, помимо ротора турбины, закреплён ротор компрессора, изготовленный из алюминиевых сплавов, который при вращении вала позволяет нагнетать воздух в цилиндры ДВС. Таким образом, в результате действия выхлопных газов на лопатки турбины одновременно раскручиваются ротор турбины, вал и ротор компрессора. Применение турбокомпрессора совместно с промежуточным охладителем воздуха (интеркулером) позволяет обеспечивать подачу более плотного воздуха в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема). Часто при применении в двигателе турбокомпрессора говорят о турбине, не упоминая компрессора. Турбокомпрессор — это одно целое. Нельзя использовать энергию выхлопных газов для подачи воздушной смеси под давлением в цилиндры ДВС при помощи только турбины. Нагнетание обеспечивает именно та часть турбокомпрессора, которая именуется компрессором.
На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор вырабатывает небольшую мощность и приводится в движение малым количеством выхлопных газов. В этом случае турбонагнетатель малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания. Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся намного больше воздуха.
Турбонагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, поскольку тому что турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в противном случае, была бы (большей частью) потеряна.
Однако существует технологическое ограничение, известное как «турбояма» («турбозадержка») (за исключением моторов с двумя турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры или при использованием турбины с изменяемой геометрией, в автоспорте также применяется принудительный разгон турбины с помощью системы рекуперации энергии[2]). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно из-за того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой инерцией, будет затрачено определённое время, а также из-за того, что чем больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём установки системы дополнительного охлаждения турбокомпрессора антифризом).
Двухтактный цикл 
Схема работы четырёхтактного двигателя, цикл Отто1. впуск2. сжатие3. рабочий ход4. выпуск Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.
Рабочий цикл четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания занимает два полных оборота кривошипа или 720 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ), состоящий из четырёх отдельных тактов:
Изменение рабочих тактов обеспечивается специальным газораспределительным механизмом, чаще всего он представлен одним или двумя распределительными валами, системой толкателей и клапанами, непосредственно обеспечивающими смену фазы. Некоторые двигатели внутреннего сгорания использовали для этой цели золотниковые гильзы (Рикардо), имеющие впускные и/или выхлопные окна. Сообщение полости цилиндра с коллекторами в этом случае обеспечивалось радиальным и вращательным движениями золотниковой гильзы, окнами открывающей нужный канал. Ввиду особенностей газодинамики — инерционности газов, времени возникновения газового ветра такты впуска, рабочего хода и выпуска в реальном четырёхтактном цикле перекрываются, это называется перекрытием фаз газораспределения. Чем выше рабочие обороты двигателя, тем больше перекрытие фаз и чем оно больше, тем меньше крутящий момент двигателя внутреннего сгорания на низких оборотах. Поэтому в современных двигателях внутреннего сгорания всё шире используются устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в процессе работы. Особенно пригодны для этой цели двигатели с электромагнитным управлением клапанами (BMW, Mazda). Имеются также двигатели с переменной степенью сжатия (SAAB AB), обладающие большей гибкостью характеристики.
Двухтактные двигатели имеют множество вариантов компоновки и большое разнообразие конструктивных систем. Основной принцип любого двухтактного двигателя — исполнение поршнем функций элемента газораспределения. Рабочий цикл складывается, строго говоря, из трёх тактов: рабочего хода, длящегося от верхней мёртвой точки (ВМТ) до 20—30 градусов до нижней мёртвой точки (НМТ), продувки, фактически совмещающей впуск и выхлоп, и сжатия, длящегося от 20—30 градусов после НМТ до ВМТ. Продувка, с точки зрения газодинамики, слабое звено двухтактного цикла. С одной стороны, невозможно обеспечить полное разделение свежего заряда и выхлопных газов, поэтому неизбежны либо потери свежей смеси, буквально вылетающей в выхлопную трубу (если двигатель внутреннего сгорания — дизель, речь идёт о потере воздуха), с другой стороны, рабочий ход длится не половину оборота, а меньше, что само по себе снижает КПД. В то же время длительность чрезвычайно важного процесса газообмена, в четырёхтактном двигателе занимающего половину рабочего цикла, не может быть увеличена. Двухтактные двигатели могут вообще не иметь системы газораспределения. Однако, если речь не идёт об упрощённых дешёвых двигателях, двухтактный двигатель сложнее и дороже за счёт обязательного применения воздуходувки или системы наддува, повышенная теплонапряжённость ЦПГ требует более дорогих материалов для поршней, колец, втулок цилиндров. Исполнение поршнем функций элемента газораспределения обязывает иметь его высоту не менее ход поршня + высота продувочных окон, что некритично в мопеде, но существенно утяжеляет поршень уже при относительно небольших мощностях. Когда же мощность измеряется сотнями лошадиных сил, увеличение массы поршня становится очень серьёзным фактором. Введение распределительных гильз с вертикальным ходом в двигателях Рикардо было попыткой сделать возможным уменьшение габаритов и массы поршня. Система оказалась сложной и дорогой в исполнении, кроме авиации, такие двигатели нигде больше не использовались. Выхлопные клапаны (при прямоточной клапанной продувке) имеют вдвое большую теплонапряжённость в сравнении с выхлопными клапанами четырёхтактных двигателей и худшие условия для теплоотвода, а их сёдла имеют более длительный прямой контакт с выхлопными газами.
Самой простой с точки зрения порядка работы и самой сложной с точки зрения конструкции является система Корейво, представленная в СССР и в России, в основном, тепловозными дизелями серий Д100 и танковыми дизелями ХЗТМ. Такой двигатель представляет собой симметричную двухвальную систему с расходящимися поршнями, каждый из которых связан со своим коленвалом. Таким образом, этот двигатель имеет два коленвала, механически синхронизированные; тот, который связан с выхлопными поршнями, опережает впускной на 20—30 градусов. За счёт этого опережения улучшается качество продувки, которая в этом случае является прямоточной, и улучшается наполнение цилиндра, так как в конце продувки выхлопные окна уже закрыты. В 30х — 40х годах XX века были предложены схемы с парами расходящихся поршней — ромбовидная, треугольная; существовали авиационные дизели с тремя звездообразно расходящимися поршнями, из которых два были впускными и один — выхлопным. В 20-х годах Юнкерс предложил одновальную систему с длинными шатунами, связанными с пальцами верхних поршней специальными коромыслами; верхний поршень передавал усилия на коленвал парой длинных шатунов, и на один цилиндр приходилось три колена вала. На коромыслах стояли также квадратные поршни продувочных полостей. Двухтактные двигатели с расходящимися поршнями любой системы имеют, в основном, два недостатка: во-первых, они весьма сложны и габаритны, во-вторых, выхлопные поршни и гильзы в зоне выхлопных окон имеют значительную температурную напряжённость и склонность к перегреву. Кольца выхлопных поршней также являются термически нагруженными, склонны к закоксовыванию и потере упругости. Эти особенности делают конструктивное исполнение таких двигателей нетривиальной задачей.
Двигатели с прямоточной клапанной продувкой оснащены распределительным валом и выхлопными клапанами. Это значительно снижает требования к материалам и исполнению ЦПГ. Впуск осуществляется через окна в гильзе цилиндра, открываемые поршнем. Именно так компонуется большинство современных двухтактных дизелей. Зона окон и гильза в нижней части во многих случаях охлаждаются наддувочным воздухом.
В случаях, когда одним из основных требований к двигателю является его удешевление, используются разные виды кривошипно-камерной контурной оконно-оконной продувки — петлевая, возвратно-петлевая (дефлекторная) в разнообразных модификациях. Для улучшения параметров двигателя применяются разнообразные конструктивные приёмы — изменяемая длина впускного и выхлопного каналов, может варьироваться количество и расположение перепускных каналов, используются золотники, вращающиеся отсекатели газов, гильзы и шторки,, изменяющие высоту окон (и, соответственно, моменты начала впуска и выхлопа). Большинство таких двигателей имеет воздушное пассивное охлаждение. Их недостатки — относительно невысокое качество газообмена и потери горючей смеси при продувке, при наличии нескольких цилиндров секции кривошипных камер приходится разделять и герметизировать, усложняется и удорожается конструкция коленвала.
Недостатком двигателя внутреннего сгорания является то, что он развивает наивысшую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.
Кроме того, двигателю внутреннего сгорания необходимы система питания (для подачи топлива и воздуха — приготовления топливо-воздушной смеси), выхлопная система (для отвода выхлопных газов), также не обойтись без системы смазки (предназначена для уменьшения сил трения в механизмах двигателя, защиты деталей двигателя от коррозии, а также совместно с системой охлаждения для поддержания оптимального теплового режима), системы охлаждения (для поддержания оптимального теплового режима двигателя), система запуска (применяются способы запуска: электростартерный, с помощью вспомогательного пускового двигателя, пневматический, с помощью мускульной силы человека), система зажигания (для воспламенения топливо-воздушной смеси, применяется у двигателей с принудительным воспламенением).
К обработке отверстий в различных деталях, в том числе в деталях двигателя (отверстий головки блоков цилиндров (ГБЦ), гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерён) и т. д., предъявляются высокие требования. Используются высокоточные технологии шлифования и хонингования.
www-wikipediya.ru
СОДЕРЖАНИЕ
1. Теоретическая часть. 2
1. Назначение, конструкция, условия работы, материалы блоков и блок-картеров судовых ДВС.. 2
2. Цилиндровые втулки 4-х тактных и 2-х тактных дизелей. Их устройство. Материал. Способ изготовления. 4
3. Способы посадки цилиндровых втулок в блок цилиндров и их уплотнение. Обеспечение взрывобезопасности в картере. 5
4. Характерные повреждения блоков-цилиндров и цилиндровых втулок. Способы их ремонта. 12
5. Правила техники безопасности при монтаже блоков-цилиндров и блоков-картеров и цилиндровых втулок. 15
2. Графическая часть. 17
1. Начертить блок-картер ДВС 6NVD48U в сборе со втулкой. 17
2. Начертить виды уплотнений цилиндровых втулок. 17
3. Начертить предохранительный клапан картера и суфлера. 18
Список литературы.. 19
Современный дизель представляет собой сложную тепловую машину, состоящую из определенных групп деталей, механизмов, систем и устройств. Современный двигатель состоит из неподвижных деталей двигателя, которые называются остовом дизеля, КШМ – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательные движения коленвала, КШМ состоит из следующих деталей: поршень с пальцем, шатун, коленвал, кольца.
Механизм газораспределения – служит для организации обмена процесса газообмена в дизелях. Механизм наддува служит для принудительной подачи топлива в цилиндр двигателя. Топливные системы дизелей служат для подачи топлива в цилиндры двигателя. Смазочные системы двигателей служат для подачи масла к трущимся деталям для уменьшения силы трения при работе двигателя. Системы охлаждения – служат для отвода тепла при работе двигателя. Системы реверса и механизмы реверса – служат для применения направления вращения коленвала дизеля или для изменения направления вращения гребных винтов. Газоотводные системы дизеля служат для отвода выхлопных газов дизеля в атмосферу. Системы контроля параметров за работой дизеля – служат для измерения основных параметров дизеля при его работе. Системы управления дизелем служат для выпуска, регулирования частоты вращения, реверсирования и остановки дизеля. Системы ДУ и ДАУ – служат для дистанционного, автоматизированного управления дизелем.
Остов представляет собой совокупность неподвижных деталей, соединненых между собой и образующих корпус двигателя, на котором располагаются все устройства и механизмы дизеля. Остов двигателя состоит из следующих деталей: фундаментальная рама – служит для размещения коленвала двигателя, для образования ванны для масла, для закрепления дизеля на судовом фундаменте. Фундаментальная рама является основанием всего двигателя.
Станина – служит для образования картерного пространства двигателя, в котором вращается коленвал. Станина ставится на фундаментную раму и скрепляется с ней с помощью болтов. Сверху станины устанавливается блок цилиндров и скрепляется с помощью анкерных связей.
Блок цилиндров служит для размещения цилиндровых втулок, для размещения поршней и для образования пространства.
Крышки цилиндров – служат для образования камер сгорания и для размещения клапанов двигателя, если крышка цилиндров является общей на все цилиндры или общей на 2 цилиндра, то такие крышки называются головками.
Детали остова судовых ДВС соединяются между собой болтами, шпильками и с помощью анкерных связей.
Анкерная связь – это длинный болт с резьбой на обоих концах, предназначенный для скрепления фундаментальной рамы и блок-картера. Анкерные связи применяются не на всех дизелях, и их применение связано с обеспечением общей жесткости остова двигателя.
2. Цилиндровые втулки 4-х тактных и 2-х тактных дизелей. Их устройство. Материал. Способ изготовления
В 4-х тактных ДВс полный рабочий чикл совершается за два оборота и за 4 хода поршня. При работе ДВС в цилиндре происходит ряд последовательных процессов, которые обеспечивают работу двигателя. Рабочий цикл складывается из 4-х последовательных тактов: 1-впуск, 2 – сжатии е, 3 - рабочий ход, 4 – выхлоп.
Совокупность строго определенных и последовательных тактов, происходящих в цилиндре двигателя называется рабочим циклом.
Такт – это есть процесс, происходящий в цилиндре двигателя за 1 ход поршня.
Для того, чтобы лучше уяснить процессы, происходящие в цилиндре двигателя, строят индикаторную диаграмму. Она строится в координатах оси Р-V, где Р – ось давления, V – ось объема. Индикаторная диаграмма 4-х тактного дизеля показывает, как изменяется давление газа в цилиндре в зависимости от хода поршня. Ро – атмосферное давление, Ро - 760 мм рт. Столба = 1 технич. Атмосфере = 1 кг/см2 =100 КПА = 1 МПа.
1 такт. Впуск. При движении поршня от В.М.Т. до Н.М.Т. при открытом всасывающем клапане свежий воздух поступает в цилиндр двигателя и происходит процесс наполнения – впуск свежего заряда воздуха.
2 такт. Сжатие. При сжатии поршень перемещается от Н.М.Т. до В.М.Т. и сжимает свежий заряд воздуха, в результате чего его давление и температура повышаются.
3 такт. Рабочий ход. После того, как сгорело 60% впрыснутого топлива и давление цилиндра резко повысилось, поршень двигается от В.М.Т. до Н.М.Т. и происходит рабочий ход.
4 такт. Выхлоп. С приходом поршня в Н.М.Т. открывается выхлопной клапан и происходит процесс выхлопа.
Рабочий цикл 2-х тактного дизеля происходит за два хода поршня и за один оборот коленвала. При ходе поршня от В.М.Т. до Н.М.Т. в цилиндре происходит сжатие воздуха. Выпуск отработанных газов и наполнение в цилиндр свежего заряда воздуха происходит тогда, когда поршень находится в районе Н.М.Т.
2-х тактные дизели от 4-х тактных отличаются следующими конструктивными особенностями:
1) у 2-х тактных дизелей на крышке цилиндров нет клапанов
2) Цилиндровые втулки в нижней своей части у 2-х тактных дизелей имеют продувочные и выхлопные окна. Выхлопные окна делаются всегда выше продувочных.
3) Окна цилиндровой втулки открываются стенками поршня.
4) у 2-х тактных дизелей имеется продувочный насос (воздушный насос), который создает давление продувочного воздуха.
Проблема взрывов в картерах является актуальной как для тепловых двигателей, так и для механизмов разного назначения (редукторы, насосы, паросиловые установки, компрессоры). В этой статье содержится описание причин, обстоятельств и последствий взрывов в картерах, способы их выявления и предотвращения.
Опасность возникновения взрывов, как правило, возникает при повышении температуры в движущихся частях механизмов имеющих принудительную смазку. «Зона перегрева» — область, где генерируется тепло от трения деталей машин и механизмов при обилии смазки. Взрывы возникают у поршней, у поршневых пальцев, во втулках, в коренных и мотылёвых подшипниках, в цепных приводах и т.п. «Зона перегрева» является началом цепочки событий, которая ведёт к возможному взрыву. Обычно они возникают в результате аспектов влияющих на трение в узлах механизмов, таких как зазоры в подшипниках, недостаточная смазка движущихся частей (поршень-втулка цилиндра, ползун-полозья, крейцкопф и т.п.). Подшипники с нарушенным зазором часто из-за дефицита смазки приводят к быстрому перегреву. Возможны и другие изотермические причины, при которых приток смазочного масла к тому или иному узлу становится затруднённым, но, какова бы ни была первопричина, следствием является стремительное возрастание температуры у «горячей точки». Назначение смазочного масла не только в уменьшении трения движущихся частей, но и в отводе тепла, генерируемого в процессе трения.
Атмосфера внутри картера двигателя или любого другого механизма в процессе нормальной работы представляет собой смесь воздуха и механически генерируемого масляного тумана, частицы которого достаточно велики и трудновоспламенимы. Хотя это не исключено в полной мере, маловероятно, что эти шарики создадут взрывоопасную смесь. Тем не менее, существует устойчивое мнение, что обычный, создаваемый механическим путём масляный туман внутри картера представляет собой взрывоопасную смесь. Однако необходима ещё одна причина, предшествующая возникновению реальной опасности взрыва — «горячая точка». Независимо от причины возникновения «зоны перегрева», частицы смазочного масла, присутствующие в прилегающей зоне, будут испаряться при контакте с перегретой областью. Испаряющееся масло будет конденсироваться в более прохладном месте картера, не обязательно отдалённом от перегретой области, и образовывать более опасную разновидность тумана, состоящего из более мелких фракций и в большей степени взрывоопасных. Этот туман легко идентифицируется — он чрезвычайно плотен и обладает белесым оттенком. Картеры современных морских двигателей и механизмов, как правило, полностью закрыты и вентиляционные гусаки расположены в верхней части машинного отделения, либо вообще за его пределами, что существенно затрудняет визуальный контроль над изменением цвета и развивающейся насыщенностью выхлопных паров со стороны обслуживающего персонала и своевременное принятие предупреждающих мер.
На практике, физическое состояние неисправных узлов механизмов, в которых происходит зарождение «зоны перегрева», существенно усугубляют образование масляного тумана, генерируемого за счет термических процессов. Возникает возможность образования взрывоопасной концентрации масляного тумана в воздухе, при которой для взрыва будет достаточен только источник воспламенения. «Горячая точка» (зона перегрева), которая первоначально генерировала масляный туман, теперь может спровоцировать взрыв. Интенсивность взрыва будет зависеть от многих факторов, включая плотность, степень и объем взрывоопасной среды.
mirznanii.com
Фантастический 36-клапанный 6 цилиндровый V образный двигатель Maserati. Самой главной его особенностью является головки блока двигателя с 6 клапанами на цилиндр! Такой мотор существовал только, как опытный экземпляр и никогда не появлялся в серийном производстве, а жаль. Он был создан, как полигон для обкатки новых передовых технологий Maserati. Так например в головке блока была впервые применена система пальцевого привода сразу трех клапанов, от одного распределительного вала.
Так как все движущиеся части клапанного механизма очень легкие, износ направляющих, седел, клапанов и распредвала минимален. В связи с тем, что клапаны имеют разные углы установки в камере сгорания, создается очень сильный вихревой эффект, который помогает смешивать топливо с воздухом и как следствие двигатель имеет малый расход топлива, из за лучшего и более полного его сгорания.
Рабочий объем: 2.0 литра.
Фантастическая мощность: 261 л.с. при 7200 оборотов в минуту.
Низкое давление наддува: 0,8 бар. Используется 2 турбонаддува.
Клапанов на цилиндр: 6
Угол наклона впускных внутренних клапанов: 11.25 градусов.Угол наклона внешнего впускного клапана: 3 градуса.Угол наклона выпускных внутренних клапанов: 10.5 градусов.Угол наклона внешнего выпускного клапана: 2.5 градусов.Количество распредвалов 4 шт (по два на головку)
Расход топлива 200 граммов на 1 лс в час.
Подведя итоги можно сказать, что у Maserati получился очень передовой и инновационный двигатель, клапанный механизм которого, обладал малой инерцией и долгим сроком службы, наполнение цилиндров с такой схемой превосходит наполнение головок с 4 клапанами на цилиндр, при том, что расход топлива на лошадиную силу уменьшается. Жалко только, что по непонятным причинам, Maserati не стала производить подобные моторы серийно и остановилась на изготовлении такого же силового агрегата, но с привычными 4-х клапанными головками.
zero-100.ru
