Двигателем называют агрегат, преобразующий какой-нибудь определенный вид энергии в механическую. В двигателе внутреннего сгорания, который относится к тепловым машинам, в механическую энергию преобразуется тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива.
Пары и мельчайшие капельки топлива, смешанные со строго определенным количеством воздуха, образуют горючую смесь, при сгорании которой выделяется большое количество теплоты. Резкое увеличение температуры при этом вызывает значительное повышение давления продуктов сгорания, которое используют для перемещения поршня. Прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма.
Двигатели различают в зависимости от происходящего в них рабочего цикла (процесса). Рабочий цикл представляет собой совокупность периодически повторяющихся процессов, которые непрерывно совершаются в цилиндре работающего двигателя. Цикл состоит из процессов впуска, сжатия, рабочего хода ( сгорания и расширения ) и выпуска. Часть цикла, которая совершается за один ход поршня, называется тактом.
Если рабочий цикл совершается в течение двух ходов поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то цикл называют двухтактным, а если за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, — четырехтактным. Двухтактный цикл обычно используют для небольших по мощности двигателей мотоциклов и мопедов. Большинство же автомобильных двигателей работают по четырехтактному циклу.
Автомобильные двигатели имеют 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 12 цилиндров. В зависимости от расположения цилиндров различают рядные, V-образные, W-образные (многорядные) и двигатели с противолежащими цилиндрами (типа "боксер").Рядным называют двигатель, цилиндры которого расположены один за другим в одном ряду так, что оси цилиндров находятся в одной вертикальной, наклонной или горизонтальной плоскости.У V -образных двигателей цилиндры расположены в два ряда, причем плоскости, в которых находятся оси цилиндров, могут образовывать между собой угол 30, 60 или 90 градусов. Если угол между этими плоскостями равен 180 градусов, то двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами.
По типу используемого топлива двигатели различают бензиновые, дизельные и работающие на газу.
В зависимости от системы питания (подачи горючей смеси) двигатели различают карбюраторные и инжекторные.
Двигатель состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и систем питания, зажигания, охлаждения и смазки.
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и передает воспринятые поршнем усилия трансмиссии автомобиля. Он состоит из цилиндра с головкой (рисунок 1), поршня с поршневыми кольцами и пальцем, шатуна, коленчатого вала, маховика и картера, в который заливают масло для смазки трущихся деталей двигателя. Части кривошипно-шатунного механизма устанавливаются в блоке двигателя, газораспределительного механизма - в блоке или головке двигателя.
В цилиндрах установлены поршни, связанные с помощью шатунов с коленчатым валом двигателя. Верхняя головка шатуна соединена посредством поршневого пальца с поршнем, а нижняя — с шейкой кривошипа коленчатого вала. Поршни уплотнены в цилиндрах поршневыми кольцами.
На заднем конце коленчатого вала укреплен маховик, представляющий собой массивный чугунный диск, а на переднем конце — детали приводов распределительного вала и вентилятора. Коленчатый вал установлен в коренных подшипниках.
Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск в цилиндры горючей смеси и выпуск отработавших газов. Эти процессы осуществляются с помощью впускного и выпускного клапанов, которые в закрытом положении удерживаются пружинами, прижимающими клапаны к седлам, а открываются кулачками вращающегося распределительного вала. При подъеме (отходе от седла) впускного клапана цилиндр соединяется с коллектором впуска горючей смеси, и происходит впуск, а в случае подъема выпускного клапана из цилиндра совершается выпуск отработанных сгоревших газов.
Рисунок 1 - Принципиальная схема четырехтактного карбюраторного двигателя
Для того чтобы установить газораспределение, т. е. обеспечить своевременное открытие и закрытие клапанов, распределительный и коленчатый валы соединяют между собой шестеренчатой или цепной передачей при строго определенных положениях кулачков и соответствующего им кривошипа одного из цилиндров.