Двигател с вътрешно горене (ДВГ) е вид топлинен двигател, при който горивото се възпламенява и изгаря вътре в самия двигател. Получената от разширяването на горещите газове енергия се преобразува в механична и се използва за задвижване. Най-често обаче в практиката под „двигател с вътрешно горене“ се разбира „бутален двигател с вътрешно горене“.
При двигателите с външно горене като парната машина и двигателя на Стърлинг горивният процес става извън двигателя.
Двигателите с вътрешно горене най-често се използват за задвижване на превозни средства - (автомобили, мотоциклети, кораби, локомотиви, самолети) и други подвижни машини. Те са удобни за тази цел, тъй като имат високо съотношение на мощност към маса, а горивото им - обикновено различни нефтопродукти - е с много добра плътност на енергията.
Видове.
По начина на действие двигателите с вътрешно горене се разделят на няколко групи:
Бутален двигател - изгаряното гориво задвижва бутало, движещо се възвратно-постъпателно в цилиндър. Има няколко основни разновидности:
Двутактов двигател
Четиритактов двигател
Двигател с цикъл на Ото - горивото се запалва от искра
Двигател с цикъл на Дизел - горивото се запалва от висока температура и налягане
Шесттактов двигател
Ванкелов двигател - горивото задвижва ротор, движещ се в камера със специфична форма
Двигател с непрекъснато горене
Реактивен двигател - горещите газове от изгарянето се ускоряват в струя, пряко ускоряваща двигателя
Газотурбинен двигател - подобен на реактивния, но струята завърта валове с лопатки
Най-често под двигател с вътрешно горене се разбира бутален двигател, най-широко разпространената разновидност.
Работен процес по цикъла на Ото:
1. Всмукване
2. Сгъстяване
3. Работен ход
4. Изпускане Първи такт- процес всмукване или пълнене. Този процес протича при движение на буталото от ГМТ (горна мъртва точка) до ДМТ (долна мъртва точка). Когато налягането на остатъчните газове в цилиндъра спадне значително, през всмукателния клапан, който се отваря с помощта на газоразпределителния механизъм, постъпва прясно работно вещество (горивна смес). Поради съпротивлението на пълнителната система налягането на работното вещество в цилиндъра в процеса на пълненето е по-малко от атмосферното налягане.
За да осигури максимално напълване на цилиндъра с прясно работно вещество, всмукателният клапан се отваря от 10 до 40 градуса преди ГМТ, т. е. с изпреварване, и се затваря от 20 до 70 градуса след ДМТ, т. е. със закъснение.
Втори такт - процес сгъстяване. Сгъстяването на работното вещество протича при движение на буталото от ДМТ до ГМТ след затварянето на всмукателния клапан. Тъй като надбуталното пространство намалява, налягането и температурата на работното вещество се повишават, в резултат на което в края на сгъстяването се създават благоприятни условия за възпламеняване и изгаряне на горивото. За тази цел началото на подаване на горивото (в дизеловите двигатели) или искра (в карбураторните двигатели) трябва да започне преди ГМТ, т. е. с определен ъгъл на изпреварване - от 10 до 35 градуса.
По такъв начин по време на втория такт в цилиндъра протича главно сгъстяване на работното вещество. Освен това в началото на такта продължава да постъпва в цилиндъра прясно работно вещество, а в края на същия такт започва процесът горене.
Трети такт - процес горене и разширение. Този процес протича при движение на буталото от ГМТ до ДМТ. В резултат на топлината, която се отделя при изгарянето на горивото, температурата и налягането на работното вещество се повишават значително. Под действието на високото налягане буталото се премества към ДМТ, а продуктите на горенето се разширяват, вследствие на което се получава полезна работа. Ето защо този ход на буталото се нарича работен ход.
Четвърти такт - процес изпускане. По време на този такт буталото се движи от ДМТ към ГМТ като изтласква газовете от цилиндъра на двигателя през изпускателния клапан. За да се намали работата за изтласкване на газовете, а също и да се подобри очистването на цилиндъра, изпускателният клапан се отваря на около 40-70 градуса преди ДМТ. За подобряване очистването на цилиндъра от газовете същият клапан се затваря от 10 до 35 градуса след ГМТ.
