Малогабаритный двигатель — это общее название широкого спектра маломощных двигателей внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом, используемых для питания газонокосилок , генераторов , бетономешалок и многих других машин, которым требуются независимые источники питания. [1] Эти двигатели часто имеют простую конструкцию, например, одноцилиндровый бензиновый двигатель с воздушным охлаждением, шнуровым стартером, зажиганием от разряда конденсатора и карбюратором с гравитационной подачей топлива.
Двигатели аналогичной конструкции и рабочего объема также используются в небольших транспортных средствах, таких как мотоциклы , мотороллеры , вездеходы и картинги .
Двигатели имеют небольшие как физические размеры, так и выходную мощность по сравнению с более крупными автомобильными двигателями . Выходная мощность обычно составляет менее 11 кВт (15 л. с.). Самые маленькие из всех используются в ручных садовых машинах, таких как триммеры и бензопилы , рабочий объем которых составляет всего 24 куб. см (1,5 куб. дюйма). [2] Стоимость производства часто является ключевым фактором для небольших двигателей, что приводит к относительно простым конструкциям (по сравнению, например, с автомобильными двигателями).
Наиболее распространенная конфигурация — одноцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением . Цикл сгорания может быть двухтактным (что приводит к более легкому двигателю при заданной выходной мощности) [3] [4] или четырехтактным (что обеспечивает более низкий уровень выбросов выхлопных газов ). [5] [6] Топливо обычно бензин или дизельное . [7]
В 1973 году небольшой двигатель Ванкеля (роторный), произведенный NSU, использовался в газонокосилке. [8]
При использовании системы ручного стартера (например, ручного стартера с тяговым шнуром) требуется только базовая электрическая система, поскольку единственное назначение системы — питание свечи зажигания. В старых двигателях для этого использовалось магнето , в то время как в новых двигателях часто используется система зажигания с разрядом конденсатора (CDI) с катушкой зажигания. [9] Эти системы не требуют аккумулятора или системы зарядки. [10]
До изобретения ручного стартера зубчатый шкив был прикреплен к маховику двигателя ; оператор вручную наматывал веревку вокруг шкива, а затем дергал веревку, чтобы провернуть двигатель так, чтобы он запустился. После введения в действие обгонной муфты в 1960-х годах «импульсный» или «заводной» стартер был популярен в течение короткого периода времени. [11] Они использовали тяжелую пружину, которую оператор натягивал с помощью вращающейся рукоятки кривошипа. [12] Однако эти системы были потенциально опасны, поскольку можно было оставить стартер заведенным и готовым к непреднамеренному запуску двигателя, даже спустя долгое время после того, как рукоятка была заведена.
Электрический запуск, который стал более распространенным с течением времени, требует более сложной электрической системы. Эти двигатели также требуют стартерный двигатель , аккумулятор для его питания и генератор для поддержания заряда аккумулятора.
В бензиновых двигателях часто используются простые топливные системы, состоящие из поплавкового карбюратора с топливным баком, расположенным над ним (так что топливо подается самотеком, что позволяет избежать необходимости в топливном насосе ). Иногда топливный бак располагается под карбюратором, а топливо подается с помощью вакуума двигателя или пульсаций давления в картере.
Дизельные двигатели используют впрыск топлива . [13]
Большинство небольших двигателей используют регулятор для поддержания постоянной скорости двигателя при изменяющихся нагрузках. Некоторые двигатели также имеют механизм, позволяющий пользователю регулировать скорость двигателя. Вместо того, чтобы напрямую управлять открытием дроссельной заслонки карбюратора , это обычно достигается путем регулировки регулятора, который, в свою очередь, регулирует скорость двигателя выше или ниже.
Наиболее распространенной конструкцией является конфигурация с верхним расположением клапанов , которая используется, например, в моделях Honda GX с 1980-х годов. [14]
Вместо этого в некоторых двигателях используется конфигурация с боковым расположением клапанов , ввиду ее простоты как в производстве, так и в базовом обслуживании. [ требуется ссылка ] В некоторых двигателях последних лет, например, в серии Honda GC, теперь используется конфигурация с верхним расположением кулачков . [15]
Малые двигатели могут иметь коленчатый вал, ориентированный как горизонтально, так и вертикально, в зависимости от предполагаемого применения. Двигатели с вертикальной осью изначально были разработаны для роторных газонокосилок, но размер этого большого рынка стимулировал предложение дешевых двигателей, и теперь они также используются для других целей, таких как генераторы.
Четырьмя крупнейшими производителями малых двигателей для энергетического оборудования в 2019 году были Briggs & Stratton , Honda , Kawasaki и Kohler . Другими крупными игроками являются: Kubota, Yamaha и Liquid Combustion Technology. [16]
Ремонт небольших двигателей в рамках профессиональной деятельности. Хотя коммерческие учебные заведения часто рекламируют это как отдельную работу, это также может быть навыком, который кто-то использует как часть более крупной работы, например, автомобильный или сельскохозяйственный механик. При работе с небольшими двигателями необходимо соблюдать различные меры предосторожности. [17]
Малые двигатели, из-за их простой конструкции и отсутствия систем контроля выбросов , используемых в более крупных двигателях, выбрасывают непропорционально большое количество загрязняющих веществ в воздух , особенно летучих органических соединений и оксида углерода . По оценкам, более 10% загрязнения оксидом углерода в США в 2011 году приходилось на малые двигатели. [18]
В ответ на это некоторые юрисдикции, в частности, штат Калифорния, ввели все более строгие правила выбросов для малых двигателей. В 2021 году Калифорния фактически запретила продажу малых двигателей, используемых в садовом оборудовании, с 1 января 2024 года. [19]
Основной альтернативой небольшим двигателям является использование электродвигателей, работающих от аккумуляторных батарей .
