конфигурация двигателя описывает фундаментальные принципы работы, по которым классифицируются двигатели внутреннего сгорания.
Поршневые двигатели часто классифицируют по расположению цилиндров, клапанам и распределительным валам. Двигатели Ванкеля часто классифицируются по количеству присутствующих роторов. Газотурбинные двигатели часто делятся на турбореактивные, двухконтурные, турбовинтовые и турбовальные.
Прямые двигатели, также известные как рядные двигатели, имеют все цилиндры, выровненные в один ряд вдоль коленчатого вала без смещения. Когда прямой двигатель установлен под углом, его иногда называют «наклонным двигателем». Типы прямых двигателей включают:
V-образные двигатели, также известные как Vee-двигатели, имеют цилиндры, выровненные в двух отдельных плоскостях или «рядах», так что они выглядят как V-образные, если смотреть вдоль оси коленчатого вала. Типы двигателей V включают:
Плоские двигатели, также известные как "горизонтально-оппозитные" или "оппозитные" двигатели, имеют цилиндры, расположенные в два ряда по обе стороны от одного коленчатого вала. Типы плоских двигателей включают:
Двигатель с оппозитными поршнями похож на двигатель с оппозитным двигателем в том, что пары поршней коаксиальны, а не используют общий коленчатый вал, а используют одну камеру сгорания на пару поршней. Конфигурация коленчатого вала варьируется в зависимости от конструкции оппозитного двигателя. Одна компоновка имеет плоский / оппозитный двигатель в центре и добавляет дополнительный оппозитный поршень на каждом конце, поэтому на каждом цилиндре есть два поршня с каждой стороны.
Двигатели W имеют цилиндры в конфигурации, в которой ряды цилиндров напоминают букву W, так же как цилиндры двигателя V напоминают букву V. Типы двигателей W. включают:
Двигатель X - это, по сути, два двигателя V, соединенные общим коленчатым валом. Они обычно использовались в самолетах во время Второй мировой войны. Большинство из них были существующие двигатели V-12, преобразованные в конфигурацию X-24.
Двигатели типа U состоят из двух отдельных прямых двигателей (в комплекте с отдельными коленчатыми валами), соединенных шестернями или цепями. Большинство двигателей U имеют четырехцилиндровые двигатели (т. Е. Два двухрядных двигателя вместе взятых), такие как четырехъядерные двигатели и сдвоенные сдвоенные двигатели
Аналогично двигателям U, Двигатели H состоят из двух отдельных плоских двигателей, соединенных шестернями или цепями. Двигатели H производятся с числом цилиндров от 4 до 24.
Радиальные двигатели имеют единственный коленчатый вал с цилиндрами, расположенными в форме плоской звезды вокруг одной и той же точки на коленчатом валу. Эта конфигурация обычно использовалась в самолетах с 5 цилиндрами с воздушным охлаждением.
Двигатель Delta Engine имеет три (или несколько) цилиндров с противоположными поршнями, выровненными в трех отдельных плоскостях или «рядах», так что при просмотре они кажутся находящимися в Δ по оси главного вала. Ярким примером этого типа компоновки является Napier Deltic.
Менее распространенные конфигурации включают механизм Swashplate с механизмом K-Cycle, в котором пары поршни имеют противоположную конфигурацию, разделяя цилиндр и камеру сгорания.
Большинство четырехтактных двигателей имеют тарельчатые клапаны, хотя некоторые авиационные двигатели имеют золотниковые клапаны. Клапаны могут быть расположены в блоке цилиндров (боковые клапаны ) или в головке блока цилиндров (верхние клапаны ). Современные двигатели неизменно относятся к последней конструкции. На цилиндр может быть два, три, четыре или пять клапанов, при этом количество впускных клапанов превышает количество выпускных клапанов в случае нечетного числа. Интерференционные двигатели - это такие двигатели, в которых клапан может столкнуться с поршнем, если фазы газораспределения были неправильными.
Тарельчатые клапаны открываются с помощью распределительного вала, который вращается на половине скорости коленчатого вала. Это может быть цепь, шестерня или зубчатый ремень, приводимый от коленчатого вала, и он может располагаться в картере (где он может обслуживать один или несколько рядов цилиндров) или в головке блока цилиндров.
Если распределительный вал расположен в картере, для управления верхними клапанами потребуется клапанный механизм из толкателей и коромысел. Механически проще боковые клапаны, в которых штоки клапанов опираются непосредственно на распределительный вал. Однако это приводит к плохому потоку газа в головке блока цилиндров, а также к проблемам с нагревом и не подходит для использования в автомобилях, см. Двигатель с плоской головкой.
В большинстве современных автомобильных двигателей распределительный вал размещается на головке блока цилиндров в конструкции с верхним распределительным валом (OHC). В головке блока цилиндров может быть один или два распредвала; конструкция с одним распредвалом называется верхним распредвалом (SOHC). Конструкция с двумя распределительными валами на головку блока цилиндров называется двойным верхним распределительным валом (DOHC). Обратите внимание, что распределительные валы подсчитываются на головку блока цилиндров, поэтому V-образный двигатель с одним распределительным валом в каждой из двух головок цилиндров по-прежнему является конструкцией SOHC, а V-образный двигатель с двумя распределительными валами на головку блока цилиндров - это DOHC, или неофициально «четырехкулачковый». "двигатель.
С верхними распределительными валами клапанный механизм будет короче и легче, поскольку толкатели не требуются. Некоторые конструкции верхнего распределительного вала все еще имеют коромысла ; это облегчает регулировку механических зазоров.
Конструкция с четырьмя клапанами на цилиндр обычно имеет два клапана для впуска и два для выпуска, что требует двух распределительных валов на ряд цилиндров. Если в головке блока цилиндров имеется два распределительных вала, кулачки иногда могут опираться непосредственно на толкатели кулачков на штоках клапанов (толкатели). Толкатели кулачков способствуют снижению шума, гашению вибрации, амортизации ударов и переносу осевой нагрузки. Это последнее устройство является наиболее безынерционным, обеспечивает беспрепятственное прохождение газа в двигателе и является обычным устройством для высокопроизводительных автомобильных двигателей. Это также позволяет расположить свечу зажигания в центре головки блока цилиндров, что способствует лучшим характеристикам сгорания. При превышении определенного количества клапанов эффективная площадь покрытия уменьшается, поэтому четыре - это наиболее частое число. Нечетное количество клапанов обязательно означает, что на стороне впуска или выпуска должно быть на один клапан больше. На практике это неизменно впускные клапаны - даже в конструкциях с четными головками впускные клапаны часто больше по размеру, чем выпускные.
Очень большие двигатели (например, судовые двигатели ) могут иметь либо дополнительные распредвалы, либо дополнительные кулачки на распределительном валу, чтобы двигатель мог работать в любом направлении. Кроме того, можно использовать другие манипуляции с клапанами, например, для торможение двигателем, например, в Jake Brake.
Недостатком верхних кулачков является то, что для привода кулачков требуется гораздо более длинная цепь (или ремень), чем в случае распредвала, расположенного в блоке цилиндров, обычно это натяжитель. тоже нужен. Обрыв ремня может привести к выходу двигателя из строя, если поршни коснутся открытых клапанов в верхней мертвой точке.
Двигатели Ванкеля (иногда называемые роторными двигателями) можно классифицировать на основе количество присутствующих роторов. Большинство серийных двигателей Ванкеля имеют два ротора, однако производятся также двигатели с одним, тремя и четырьмя роторами. Двигатели Ванкеля также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они безнаддувными или с турбонаддувом.
. Большинство двигателей Ванкеля работают на бензине, однако были исследованы прототипы двигателей, работающих на дизельном топливе и водороде.
Газотурбинные двигатели, в основном используемые для самолетов, обычно делятся на следующие категории: