Где применяют двигатели внутреннего сгорания: сферы и примеры

Двигатели внутреннего сгорания применяют везде, где машине нужен собственный источник механической энергии без провода к электросети. Это легковые и грузовые автомобили, автобусы, мотоциклы, тракторы и комбайны, строительная и коммунальная техника, речные и морские суда, тепловозы, самолёты и вертолёты, бензопилы и триммеры, дизельные и газопоршневые электростанции. Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает прямо в рабочей камере, и давление газов толкает поршень или вращает турбину. Сферы применения делятся по типу мотора. Лёгкую технику с быстро меняющейся нагрузкой чаще оснащают бензиновыми двигателями, потому что они легче и быстрее набирают обороты. Грузовики, тракторы, спецтехника, суда и тепловозы почти всегда дизельные: дизель тратит меньше топлива на ту же работу, и КПД современных дизелей, по данным Википедии, достигает 40–45 %.

Какой двигатель стоит в каждой сфере

Школьный ответ на вопрос о применении ДВС сводится к перечню видов транспорта. Для практики полезнее знать, какой двигатель стоит в каждом классе техники, как он нагружен и в каких единицах там считают расход. Единица расхода подсказывает режим точнее любого описания. Литры на 100 км говорят о дороге, литры на моточас говорят о работе на месте, литры на гектар говорят о поле.

В большинстве сфер стоит одинаковый по устройству поршневой четырёхтактный двигатель, и появился он давно. По статье Википедии о ДВС, газовый двигатель Ленуара относится к 1860 году, четырёхтактный двигатель Отто — к 1876-му. Устройство и такты разобраны в статье о том, что такое ДВС. От сферы к сфере меняется режим, и именно он решает, какой мотор поставить и как потом его обслуживать.

Легковые машины и мототехника: бензин и переменная нагрузка

Легковой автомобиль почти никогда не работает в одном режиме: разгон, торможение, светофор, пробка, снова разгон. Как это сказывается на топливе, видно по разбору Министерства энергетики США, где энергия бензина разнесена по статьям потерь отдельно для города и трассы. В городе до колёс доходит 14–20 % энергии топлива, и 6 % уходит на холостой ход. На трассе до колёс доходит 22–30 %, а потерь на холостом ходу нет. Двигатель один и тот же, разница в полтора раза набирается только режимом.

Для такой работы нужен лёгкий мотор, который быстро набирает обороты, и здесь бензиновый двигатель удобнее. Доля дизелей среди легковых машин сильно зависит от страны и от времени. В статье Википедии о дизельном двигателе приводятся данные около 2007 года: в среднем по Евросоюзу дизельные автомобили давали 50 % продаж легковых машин, во Франции 70 %, в Великобритании 38 %, в России не более 2 %. С тех пор в Европе дизель сильно сдал. По данным Европейской ассоциации автопроизводителей ACEA, его доля в новых регистрациях легковых машин в ЕС составила 11,9 % в 2024 году и 8,9 % в 2025-м.

На мотоциклах, мопедах, лодочных моторах, бензопилах и триммерах стоят самые маленькие ДВС, и среди них много двухтактных. У двухтактного двигателя рабочий цикл укладывается в один оборот коленвала, поэтому при той же мощности он проще и легче четырёхтактного. Платить за это приходится расходом и выхлопом. В статье Википедии о ДВС сказано, что из-за плохих экологических и экономических показателей двухтактные двигатели с искровым зажиганием применяют всё реже.

Чем различаются карбюратор, распределённый и непосредственный впрыск на легковых моторах, разобрано в статье о видах впрыска. Оборудование для этого класса собрано на странице водородного генератора на легковой автомобиль.

Почему грузовики и тяжёлая техника почти всегда на дизеле

По данным, которые приводит Википедия, в 2007 году почти весь грузовой автотранспорт и автобусный парк России имел дизельные двигатели. Там же указаны даты появления самого двигателя: патент Рудольф Дизель получил 23 февраля 1892 года, первый практически применимый образец испытали 28 января 1897 года. Тракторы, тепловозы, суда и карьерные самосвалы в большинстве своём тоже дизельные. Причины видны, если сравнить два типа двигателя по тому, что важно машине под постоянной нагрузкой.

КПД приведён по статье Википедии о дизельном двигателе. Температура вспышки взята из таблицы ГОСТ 305-2013 для летней и межсезонной марок.

Если топливо у машины — основная статья расходов, разница в КПД решает выбор двигателя. По оценке, приведённой в той же статье Википедии, дизель экономичнее бензинового двигателя на 30–40 %. Высокий момент на низких оборотах позволяет тронуть гружёный прицеп или протащить плуг, не раскручивая мотор. Менее летучее топливо снижает риск пожара, и для судов и тепловозов это отдельный аргумент. Почему солярку не поджечь спичкой, разобрано в статье «Горит ли солярка».

Обратная сторона видна в той же таблице. Высокое давление сжатия требует массивных деталей. Обороты ограничены временем, за которое топливо успевает смешаться с воздухом и сгореть. Грузовику это не мешает, а для мопеда это решающий довод в пользу бензина. Как дизель обходится без искры и почему топливо в нём воспламеняется от сжатого воздуха, разобрано в статьях о принципе работы дизеля и о том, почему в дизеле нет свечей зажигания.

Модели под Газели, грузовики, тягачи и автобусы собраны на странице водородной установки на грузовик.

Тракторы, комбайны и спецтехника: работа в моточасах

Сельское хозяйство исторически главный потребитель дизелей. Статья «Дизель» в третьем издании Большой советской энциклопедии, выходившем в 1969–1978 годах, называет тракторостроение отраслью, на которую приходятся наибольшие объёмы их применения.

Пробега в привычном смысле у трактора нет. Он часами тянет плуг, культиватор или сеялку, и двигатель держит высокую нагрузку на почти постоянных оборотах. Поэтому ресурс и обслуживание здесь считают в моточасах, а расход на полевых работах удобнее всего мерить на гектар обработанной площади. Так его считали и в нашем наблюдении на тракторе Кировец К-700 с культиватором: литры на 100 км для поля ничего не говорят. Условия, фотографии и цифры по этому трактору и по New Holland T8.330 собраны в разделе кейсов.

Экскаватор, погрузчик, грейдер или коммунальная машина нагружены иначе. Короткие циклы полной нагрузки чередуются с простоями, во время которых двигатель продолжает работать. На холостом ходу в цилиндре дизеля воздуха в несколько раз больше нужного, но температура цикла низкая, и часть топлива не догорает. Из этого недогоревшего остатка и складываются отложения. Как они образуются, разобрано в статье о нагаре в дизельном двигателе.

Страницы по этим классам техники: водородный генератор на трактор и комбайн и водородная установка на спецтехнику.

Электростанции: постоянные обороты при меняющейся нагрузке

Второе крупное применение ДВС вне транспорта — выработка электричества там, где сети нет или на неё нельзя положиться. БСЭ упоминает дизели как передвижные и стационарные энергетические установки в районах, удалённых от линий электропередачи. Газовые поршневые двигатели, по данным Википедии, широко применяются в электростанциях малой и средней мощности, работающих на природном газе.

Режим здесь противоположен автомобильному. Частота тока жёстко связана с частотой вращения генератора: n = 60 × f / p, где f означает частоту тока, а p число пар полюсов. Чтобы генератор с двумя парами полюсов выдавал 50 Гц, вал должен вращаться с частотой 1500 об/мин. Поэтому двигатель электростанции держит постоянные обороты, а меняется только нагрузка, которую задают подключённые потребители.

Отсюда главный риск для ДГУ: долгая работа на малой загрузке. Ниже 30 % номинала двигатель не выходит на температуру полного сгорания, и часть топлива не догорает. Сколько это стоит, видно на двух установках, разобранных в статье о расходе топлива дизельного генератора: на четверти нагрузки киловатт-час обходится дороже, чем в самой экономичной точке, на 48 % у малой установки на 30 кВт и на 43 % у большой на 410 кВт. Там же приведены их паспортные цифры и порядок расчёта. Подбор оборудования для ГПУ и ДГУ описан на странице водородной установки на генератор.

Суда, тепловозы и авиация

На воде и на железной дороге ДВС вытеснили паровую машину. БСЭ пишет, что в речном флоте теплоходы и дизельэлектроходы практически вытеснили пароходы. Тепловозы на момент выхода энциклопедии составляли около 50 % локомотивов советских железных дорог. Для этой техники есть отдельные требования и в стандарте на топливо. ГОСТ 305-2013 распространяется на топливо для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Для тепловозных и судовых дизелей он задаёт более высокую температуру вспышки, чем для дизелей общего назначения.

Диапазон судовых двигателей самый широкий из всех сфер: от подвесного лодочного мотора до дизеля морского контейнеровоза. На верхнем краю стоит Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, который Википедия называет самым большим дизелем в мире: 14 цилиндров в ряд, рабочий объём 25 480 литров, мощность 108 920 л. с. при 102 об/мин, сухая масса 2300 тонн. Там же он назван ДВС с самым высоким КПД — более 50 % на постоянном режиме. По рабочему объёму это почти в 16 тысяч раз больше легкового мотора на 1,6 литра.

Авиацию тоже создали на мощных и лёгких ДВС. Википедия называет винтовой и реактивный самолёты и вертолёт среди видов транспорта, которые с их появлением стало возможно построить. Поршневые двигатели сегодня остались в основном на лёгких самолётах и вертолётах. Крупная авиация летает на газотурбинных, которые тоже относятся к двигателям внутреннего сгорания.

Вопросы, которые задают чаще всего

Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания? На тракторах и комбайнах, строительной и коммунальной технике, мотоциклах и мопедах, речных и морских судах, тепловозах, самолётах и вертолётах, в бензопилах и триммерах, на дизельных и газопоршневых электростанциях. Всем этим машинам нужна механическая энергия там, где нет электросети или тянуть провод неудобно.

Для чего нужны двигатели внутреннего сгорания? Чтобы превращать энергию топлива в механическую работу прямо на машине: вращать колёса, гребной винт, вал генератора, насоса или компрессора. Запас энергии машина возит с собой в баке, и на заправке он пополняется за несколько минут.

Почему на грузовиках ставят дизель, а на легковых чаще бензин? Грузовик большую часть времени работает под нагрузкой, и для него важнее расход и момент на низких оборотах. КПД современного дизеля, по данным Википедии, достигает 40–45 %, у бензинового он ниже. Легковой машине с частыми разгонами и остановками важнее лёгкий мотор, который быстро набирает обороты.

Где сейчас применяют двухтактные двигатели? На малой технике, где важны масса и простота: на бензопилах, триммерах, части мопедов и лодочных моторов. На другом краю шкалы двухтактными делают крупнейшие малооборотные судовые дизели. На легковых автомобилях двухтактные бензиновые моторы почти не встречаются из-за расхода и выхлопа.

Какой двигатель внутреннего сгорания самый большой? Судовой дизель Wärtsilä-Sulzer RTA96-C для крупных контейнеровозов и танкеров: 14 цилиндров, рабочий объём 25 480 литров, мощность 108 920 л. с. при 102 об/мин. По данным Википедии, у этого же двигателя самый высокий КПД среди всех ДВС — более 50 % на постоянном режиме.

Куда смотреть дальше

Если вопрос о сферах применения возник из-за конкретной машины, дальше удобнее идти по её классу: ссылки на страницы классов стоят в разделах выше. Водородный генератор ВГА ставится на поршневые ДВС, которые работают на дизеле, бензине, газе (ГБО) и метане. Условий три: двигатель исправен, клапаны не прогорели, топливные датчики работают. Модель подбирают по объёму двигателя и виду техники.

Монтаж оплачивается отдельно: 15 000 ₽ на лёгкой технике и 25 000 ₽ на тяжёлой, НДС не облагается. Полный прайс и условия для юридических лиц собраны на странице стоимости.