Двигатель внутреннего сгорания тепловоза

Двигатели внутреннего сгорания принадлежат к наиболее распространенному и многочисленному классу тепловых двигателей, т.е. таких двигателей, в которых тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию непосредственно внутри двигателя. К двигателям внутреннего сгорания относятся поршневые и газотурбинные двигатели.

Топливо и воздух, необходимые для сгорания в поршневом двигателе, вводятся в объем цилиндра двигателя, ограниченный днищем крышки, стенками цилиндра и поршнем. Образующиеся при сгорании газы, имеющие высокую температуру, создают давление на поршень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня через шатун передается коленчатому валу, установленному в блоке, и преобразуется во вращательное движение вала.

В газовых турбинах топливо сжигается в специальной камере сгорания. Топливо в нее подается насосом через форсунку. Воздух, необходимый для горения, нагнетается в камеру сгорания с помощью компрессора, установленного на одном валу с газовой турбиной. Продукты сгорания через направляющий аппарат поступают на лопатки рабочего колеса турбины.

Газовые турбины, имеющие только вращающиеся детали, могут работать с высокой частотой вращения. Кроме того, на лопатках турбины можно более полно использовать энергию горячих газов. Основным недостатком газовых турбин является сравнительно невысокая экономичность и работа лопаток в среде газа с высокой температурой (снижение температуры газов для повышения надежности лопаток ухудшает экономичность турбины). Газовые турбины широко используются в качестве вспомогательных агрегатов в поршневых двигателях, а также как самостоятельные силовые установки. Применение жаростойких материалов позволяет повысить показатели газовых турбин и расширить область их использования.

Наиболее экономичны поршневые двигатели внутреннего сгорания. Эффективный коэффициент полезного действия (к.п.д.) лучших образцов этих двигателей достигает 0,43, в то время как к. п. д. лучших газотурбинных двигателей не превышают 0,35. Появление поршневых двигателей внутреннего сгорания во второй половине XIX в. было вызвано развитием промышленности, для которой требовался более совершенный двигатель, чем паровая машина, имеющая к.п.д. не более 0,14.