В роторных двигателях расширяющиеся при сгорании топлива газы воздействуют на вращающуюся деталь — ротор. Роторные двигатели применяются на автомобилях реже, чем поршневые, они делятся на газотурбинные и роторно-поршневые.
Общее устройство и основные параметры поршневых двигателей
Автомобильный поршневой двигатель представляет собой комплекс механизмов и систем, служащих для преобразования тепловой энергии сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую работу. Такой двигатель имеет кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, системы охлаждения, смазки, питания, а карбюраторные двигатели, кроме того, систему зажигания. Перечисленные механизмы и системы карбюраторного двигателя и дизеля показаны на рис. 6—9.

Рис. 6. Продольный разрез двигателя автомобиля «Москвич-412»:
/ — ведомая звездочка механизма газораспределения; 2 — гильза цилиндров; 3 — распределительный вал; 4 — головка блока цилиндров; 5 <— блок цилиндров; 6 —• маховик; 7 — поддон картера; 8 — маслоприемник; 9 — коленчатый вал; 10 — ведущая звездочка механизма газораспределения; // — шкив; 12 — храповик; 13 — цепь механизма газораспределения; 14 — звездочка натяжного устройства

Автомобильные поршневые двигатели выполняются многоцилиндровыми. Схема одноцилиндрового двигателя, работающего по четырехтактному циклу, показана на рис. 10. Цилиндр 5, закрытый сверху головкой 7, закреплен на картере 4. К картеру прикреплен поддон 1, служащий емкостью для масла. В цилиндре находится поршень,6, соединенный пальцем 12 с верхней головкой шатуна 13. Поршень в цилиндре уплотнен кольцами 11. Нижняя головка шатуна соединена с шатунной шейкой 14 коленчатого вала 3. Коленчатый вал имеет также две коренные шейки 17, опорами которых служат подшипники 2, расположенные в картере. Шатунная шейка вала соединена с коренными шейками щеками 15. К фланцу коленчатого вала прикреплен маховик 16. В головке 7 размещены клапаны 5 и 10, служащие для
 

Рис. 7. Поперечный разрез двигателя автомобиля «Москвич-412»:
/ — крышка головки цилиндров; 2 — ось коромысел; 3 — крышка маслоналивной горловины; 4 — распределительный вал; 5 — патрубок отбора картерных газов; 6 — кран отопления кузова; 7 — карбюратор; 8 — впускной трубопровод; 9 — блок цилиндров; 10 — масло-измерительный стержень; 11 и 14 — подушки передней опоры двигателя; 12 — маслоприем-иик; 13 — поддон картера; 15 — выпускной трубопровод; 16 — головка блока

Рис. 8. Продольный разрез двигателя ЯМЗ-236:
/ — маслоприемник; 2 — масляный насос; 3 — шестерня газораспределения; 4 — шкив; .5 — распределительный вал; 6 — вентилятор; 7 — воздушный фильтр; 8 — топливный насос высокого давления; 9 — топливоподкачивающий насос; 10 — ось толкателей; 11 — маховик; 12 — коленчатый вал; 13 — поддон картера

впуска горючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Воспламенение рабочей смеси в карбюраторных двигателях осуществляется свечой 9. В двигателях с воспламенением от сжатия в головке установлена форсунка, через которую в цилиндр впрыскивается топливо.
Сгорание рабочей смеси в цилиндре сопровождается повышением температуры и давления газов. Давление газов, воспринимаемое перемещающимся вниз поршнем, можно представить в виде сосредоточенной силы К- Разложим эту силу на две составляющие, одна из
Рис. 9. Поперечный разрез двигателя ЯМЗ-236:
/ — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — выпускной трубопровод; 5 — форсунка; в — топливный насос высокого давления; 7 — воздушный фильтр; 8 — впускной трубопровод; 9 — впускной клапан; 10 — блок цилиндров; // — ось толкателей; 12 — распределительный вал

которых 0. действует вдоль шатуна, а другая /V прижимает поршень к стенке цилиндра. Сила N вызывает износ цилиндра и боковой поверхности поршня. Для равномерного распределения бокового давления между противолежащими стенками цилиндра в некоторых двигателях ось коленчатого вала смещают относительно оси цилиндров по направлению действия силы N (дезаксиальные кривошипно-шатунные механизмы). Составляющая <2, приложенная к шатунной шейке, раскладывается также на две силы Г и С. Сила С воспринимается опорами

Рис. 10. Схема поршневого одноцилиндрового двигателя внутреннего сго-
. рания:
а — продольный разрез; б — поперечный разрез

вала, а сила Т, приложенная на радиусе г, создает крутящий момент двигателя.
Размер кривошипа коленчатого вала определяется радиусом г, равным расстоянию между осями шатунной и коренной шеек. Длина шатуна / является расстоянием между осями его верхней и нижней головок. Отношение г/1 в автомобильных двигателях составляет 1/3,5— 1/4,5. Ход поршня S равен удвоенному радиусу кривошипа. Ход поршня S и диаметр цилиндра D являются важными параметрами двигателя, определяя его размеры. Отношение S/D изменяется в двигателях в пределах 0,7—2,2. Если S/D < 1,0, то двигатель называют короткоходным. Большинство современных автомобильных двигателей являются короткоходными.
Объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра и обозначается Vh-Сумма рабочих объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя. Рабочий объем двигателя, выраженный в литрах, называется литражом двигателя. По рабочему объему двигатели разделяют на микролитражные (до 1 л), малолитражные (до 2 л), среднелитраж-ные (до 3—4 л) и большого литража (свыше 4 л).
Объем, образующийся над поршнем при его нахождении в в. м. т., называется объемом камеры сгорания или объемом камеры сжатия и обозначается Vc. Таким образом, полный объем цилиндра
v^vh+vc.
Отношение" полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия е = Уа/Ус. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха при перемещении поршня из н."м. т. в в. м. т. Повышение степени сжатия позволяет увеличить мощность двигателя и улучшить его экономичность. Повышение степени сжатия ограничивается главным образом свойствами топлив, токсичностью отработавших газов и нагрузкой на детали кривошипно-шатунного механизма. Карбюраторные автомобильные двигатели имеют в среднем степени сжатия 6,5—10, а дизели 15—22 .* .
Эффективный крутящий момент Ме многоцилиндрового двигателя является результирующим моментом касательных сил, действующих на каждую шатунную шейку коленчатого вала. Величина Ме зависит от давления газов и рабочего объема двигателя. У карбюраторных малолитражных двигателей эффективный крутящий момент на коленчатом валу равен 70—120 Н • м, у карбюраторных двигателей грузовых автомобилей 200—450 Н-м, у дизелей грузовых автомобилей большой грузоподъемности 500 • 2500 Н-м.
Мощность двигателя зависит от эффективного крутящего момента Ме и от угловой скорости <м„ коленчатого вала и определяется по формуле =4^, где Ые в кВт.
Максимальная угловая скорость коленчатых валов карбюраторных двигателей отечественных грузовых автомобилей составляет 300—380 рад/с, карбюраторных двигателей легковых автомобилей 420—630 рад/с, а дизелей 190—300 рад/с.
Литровая мощность определяется как отношение эффективной
мощности к рабочему объему двигателя: Лгл = ^, где Ыл в кВт/л.
Этот параметр характеризует использование рабочего объема двигателя и составляет 15—22 кВт/л для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей, 22—44 кВт/л для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и 11—22 кВт/л для дизелей. Чем выше литровая мощность, тем совершеннее двигатель. Однако при увеличении литровой мощности ^ возрастают нагрузки на кривошипно-шатунный механизм..
Экономичность работы двигателя по расходу топлива оценивается удельным эффективным расходом топлива це. Этот параметр показывает количество топлива в граммах, расходуемого на единицу мощности за 1 ч. Для карбюраторных автомобильных двигателей удельный эффективный расход топлива составляет 280—340 г/(кВт • ч), а для дизелей 220—260 г/(кВт • ч).