§ 18. Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания
Двигателями внутреннего сгорания называются тепловые двигатели, в которых процессы сгорания топлива и превращения полученного тепла в механическую работу происходят внутри самого двигателя, в его цилиндре.
Жидкое распыленное топливо и воздух, необходимый для его сгорания, поступают в цилиндр двигателя, где эта рабочая смесь воспламеняется и сгорает. Образующиеся при этом продукты сгорания (газы) имеют высокие давления и температуру. Стремясь расшириться, газы давят на поршень, расположенный в цилиндре, и тем самым производят механическую работу, вызывая прямолинейное движение поршня вдоль оси цилиндра. При помощи кривошипно-шатунного механизма движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя и передается исполнительному механизму (валопроводу, электрогенератору и т. д.). Процесс превращения тепловой энергии, заключенной в рабочей смеси, в механическую энергию, периодически повторяющийся за каждый оборот (или за каждые два оборота) коленчатого вала, носит название рабочего цикла двигателя.
Классификация двигателей. Судовые ДВС классифицируют по следующим основным признакам.
По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, и четырехтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Ходом поршня называется расстояние, проходимое поршнем от одного крайнего положения (например, верхнего) до другого крайнего положения (например, нижнего).
По способу действия — двигатели простого и двойного действия. В первых рабочий цикл совершается только в одной полости рабочего цилиндра — над поршнем, во вторых — в двух полостях рабочего цилиндра — над поршнем и под поршнем.
По способу наполнения рабочего цилиндра свежей рабочей смесью — двигатели без наддува, у которых всасывание рабочей смеси или воздуха производится поршнем (четырехтактные) или рабочий цилиндр наполняется продувочным воздухом нормального давления (двухтактные), и двигатели с наддувом, у которых рабочая смесь или воздух подается в цилиндр под повышенным давлением при помощи специального нагнетателя.
По роду применяемого топлива — двигатели тяжелого жидкого топлива (моторное, дизельное топливо, соляровое масло), двигатели легкого жидкого топлива (бензин, керосин) и двигатели газообразного топлива.
По способу воспламенения рабочей смеси — двигатели с принудительным воспламенением, в которых воспламенение рабочей смеси происходит от электрической искры, и двигатели с самовоспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели), в цилиндре которых воздух сжимается и нагревается настолько, что впрыскиваемое в него тяжелое жидкое топливо самовоспламеняется.
По способу образования рабочей смеси — двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых рабочая смесь приготовляется вне цилиндра, а зажигание ее в цилиндре происходит от электрической искры, и двигатели с внутренним смесеобразованием (компрессорные и бескомпрессорные дизели), у которых рабочая смесь приготовляется внутри цилиндра и самовоспламеняется от сжатия воздуха. В настоящее время наибольшее применение в морском флоте находят бескомпрессорные дизели, как наиболее экономичные. Карбюраторные и газовые двигатели встречаются еще на легких речных и озерных катерах, а компрессорные сняты с производства.
По быстроходности, т. е. по средней скорости хода поршня, различают двигатели тихоходные (до 6,5 м/с), средней быстроходности (6,5—9 м/с) и быстроходные (более 9 м/с). Средней скоростью хода поршня называется путь, проходимый поршнем в секунду за один оборот коленчатого вала.
По назначению судовые двигатели разделяют на главные и вспомогательные. Первые работают на гребной вал или главный электрогенератор, а вторые приводят в движение вспомогательные механизмы энергетической установки (электрогенераторы, насосы, компрессоры и т. д.). В качестве главных двигателей используют как двухтактные, так и четырехтактные бескомпрессорные дизели, в качестве вспомогательных — только четырехтактные дизели.