Поршневой дизельный двигатель состоит из следующих основных элементов: неподвижные детали, составляющие остов
– фундаментная рама, станина, цилиндры, цилиндровые крышки;
Подвижные детали (поршневая и шатунная группы) – поршни, поршневые штоки, шатуны, коленчатый вал. Во время работы двигателя элементы кривошипно-шатунного механизма (KLUM) занимают различные положения. Положения КШМ, при которых ось шатуна лежит в плоскости кривошипа, называются мертвыми точками, так как в этих положениях приложенная к поршню сила Р не может вызвать вращения вала. Мертвым точкам соответствуют крайние положения поршня в цилиндре, при которых расстояние поршня до оси коленчатого вала наибольшее – верхняя мертвая точка (ВМТ), или наименьшее – нижняя мертвая точка (НМТ).Расстояние, проходимое поршнем между мертвыми точками, называется ходом поршня S, а расстояние между осями шеек кривошипа
коленчатого вала – радиусом кривошипа R. При перемещении поршня объем цилиндра изменяется. Характерными объемами являются: объем камеры сжатия Vc (объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ), рабочий объем цилиндра Vs (объем описываемый поршнем за один ход) и полный объем цилиндра (рабочий объем) Va = Vc + Vs. Отношение объема в начале сжатия к объему в конце сжатия называется степенью сжатия ε = Va / Vc. В дизельных двигателях химическая энергия нефтяного топлива преобразуется в тепловую энергию непосредственно в внутри рабочего цилиндра. Поступающие в цилиндр воздух и впрыскиваемое топливо образуют горючую смесь, которая самовоспламеняется благодаря высокой температуре в конце сжатия и химической реакции углеводородов топлива с кислородом воздуха. При сгорании образуются газообразные продукты, имеющие высокое давление и температуру. Преобразование тепловой энергии в механическую происходит посредством передачи работы расширения продуктов сгорания на поршень. Поступательно-возвратное движение поршня, в свою очередь, посредством кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Создаваемый на валу крутящий момент совершает полезную работу, преодолевая внешнее сопротивление соединенного с валом потребителя энергии (гребной винт, вспомогательные механизмы – генератор, компрессор и пр.). Комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся и определяющих работу двигателя, называется рабочим циклом, а совокупность всех изменений рабочего тела в цилиндре – индикаторным процессом.
Благодаря рациональному использованию химической энергии топлива непосредственно в цилиндрах двигателя (без промежуточного
рабочего тела) и высокого срабатываемого перепада температур [Tmax (Тz) – Tmin (Tb) = 900 – 1100° С] эффективный кпд в современных дизелях достигает 45 – 55 %, что существенно превышает кпд всех иных тепловых двигателей.
