Двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми машинами, в которых скрытая термохимическая энергия сжигаемого топлива превращается в тепловую, а затем механическую энергию. Выше было показано, что на мини-тракторах могут устанавливаться как карбюраторные двигатели, так и дизели.

В качестве примера компоновки двигателя и его некоторых узлов на мотоблоках рассмотрим моторное отделение мотоблока. «Кутаиси Супер-610» с карбюраторным двигателем АЛН-330W фирмы АКМЕ (ACME, Италия), унифицированным с двигателем ЛА-300 «Ломбардини» (Lombardini, Италия), устанавливаемым на мотоблоках «Кутаиси Супер-608». Двигатель находится в передней части мотоблока и оборудован шнуровым запуском с рукояткой. Воздух для охлаждения цилиндра засасывается через воздухозаборник и нагнетается вентилятором-маховиком, закрепленным на переднем конце коленчатого вала и закрытым кожухом. Задний конец вала соединен с трансмиссией мотоблока. В нижней части двигателя находится предохранительное ограждение, одновременно являющееся упором. С правой стороны двигателя расположены прерыватель магнето, карбюратор горизонтального типа и воздушный фильтр, в котором фильтрующим элементом является капроновая сетка. Сзади воздушного фильтра установлен глушитель. Двигатель закрыт капотом, под которым расположен топливный бак. Топливопровод от бака к карбюратору оборудован краном. Двигатели «Ломбардини» применяются также на мотоблоках «Гольдони» моделей 107 и 140 и «Бедони» (Bedoni, Италия) модели «Олимпия R2» (Olimpia, Италия), а карбюраторные четырехтактные двигатели фирмы «Бриге энд Стреттон» (Brigs and Stretton, Англия) — на мотоблоках «Стоб», «Буйе», «Разант», «Норлетт» и др.

Первый отечественный дизель имеет горизонтальное расположение коленчатого вала. Мощность двигателя — 10 кВт. Он расходует на 30 % меньше горючего по сравнению с аналогичными образцами карбюраторных двигателей. Несложная, автоматически регулируемая топливная система отличается повышенной надежностью.

Применяемые зарубежом на мотоблоках дизели могут иметь горизонтальное или вертикальное расположение коленчатого вала. Фирма «Руджерини», например, уже длительное время выпускает оба указанных исполнения дизелей. Двигатель имеет горизонтально расположенный цилиндр. На верхнем конце коленчатого вала располагается вентилятор-маховик с воздухозаборником, а над ним — механизм шнурового запуска. Нижний конец коленчатого вала обеспечивает соединение двигателя с трансмиссией. Вентилятор-маховик закрыт кожухом, который в сочетании с воздушными дефлекторами направляет поток воздуха к цилиндру. Механизм запуска закрыт откидывающимся защитным кожухом, имеющим отверстия для прохода воздуха к вентилятору. Фиксация кожуха в закрытом положении осуществляется с помощью пружины. На двигателе крепятся топливный бак, воздушный фильтр, глушитель, подкачивающая помпа. Топливный насос высокого давления подает топливо к форсунке и устанавливается в расточке картера.

Работа любого двигателя внутреннего сгорания связана с периодически повторяющимися и последовательно осуществляемыми в его цилиндрах процессами впуска, сжатия, сгорания, расширения (рабочего хода) и выпуска. Совокупность этих процессов представляет собой рабочий цикл двигателя. Рабочий цикл четырехтактного двигателя осуществляется за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, а двухтактного двигателя — за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

Процесс впуска четырехтактного двигателя начинается с момента начала движения поршня вниз. К этому моменту впускной клапан уже открыт, и горючая смесь для карбюраторного двигателя или воздух для дизеля поступает в цилиндр  через канал, выполненный в его головке. Открывается впускной клапан еще до прихода поршня в крайнее верхнее положение (в. м. т.), что для двигателя УД-15, например, соответствует 10 ± 6° поворота коленчатого вала.

Впускной клапан остается открытым не только при ходе поршня вниз, но и в течение некоторого времени при обратном его ходе. Это способствует дополнительному поступлению горючей смеси (воздуха) в цилиндр за счет сил инерции потока. Продолжительность открытия впускного клапана после прохождения поршнем н. м. т. составляет для двигателя УД-15 46 ± 6°. При впуске выпускной клапан закрыт. При сжатии поршень 5 движется к в. м. т., а следовательно, в цилиндре повышаются давление и температура смеси (воздуха). В конце процесса сжатия, при положении поршня около в. м. т., на свечу карбюраторного двигателя подается высокое электрическое напряжение, обеспечивающее возникновение искры между ее электродами. Для дизеля в этот момент осуществляется впрыск топлива форсункой, в цилиндр. Таким образом, осуществляются процессы принудительного воспламенения смеси в карбюраторном двигателе и самовоспламенения в дизеле. Момент подачи напряжения на свечу (угол опережения зажигания) составляет для двигателя УД-15 33 ± 1° до в. м. т. При горении смеси в цилиндре резко повышаются температура и давление продуктов сгорания, которые, воздействуя на поршень, заставляют его перемещаться вниз. Таким образом, в цилиндре совершается процесс расширения. Поршень через поршневой палец и шатун передает давление продуктов сгорания иа шатунную шейку коленчатого вала. Это вызывает вращение коленчатого вала, располагающегося в картере. Впускной и выпускной клапаны в процессе расширения закрыты. Только в конце хода поршня к н. м. т. открывается выпускной клапан и происходит свободное истечение продуктов сгорания из цилиндра. Для двигателя УД-15, например, момент открытия выпускного клапана соответствует 46 ± 6° до н. м. т.

Процесс выпуска осуществляется при движении поршня к в. м. т., в течение которого продукты сгорания выталкиваются поршнем через открытый выпускной клапан в выхлопную трубу и глушитель. Процессом выпуска заканчивается цикл работы четырехтактного двигателя, но выпускной клапан продолжает оставаться открытым еще в течение некоторого времени после того, как поршень прошел положение в. м. т. Это перекрытие в работе впускного и выпускного клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания и подготовке к совершению следующего цикла. Момент закрытия выпускного клапана, например, для двигателя УД-15 соответствует 10 ± 6 после в. м. т.

На мини-тракторах используются также двухтактные двигатели, карбюраторные и дизели, в которых очистка цилиндра от продуктов сгорания (продувка) осуществляется соответственно горючей смесью или воздухом, предварительно сжатыми в картере (кривошипной камере). В связи с этим подобные двигатели называются также двигателями с кривошипно-камерной продувкой. Цилиндр и картер двигателя представляют собой части единого объема, разделяющиеся между собой движущимся поршнем и сообщающиеся перепускным каналом. При движении поршня к в. м. т. в двигателе совершаются одновременно два процесса. В картере образуется разрежение, и воздух поступает в карбюратор, куда подается и топливо для образования горючей смеси. После карбюратора горючая смесь через впускной канал поступает в картер двигателя. В дизеле воздух поступает непосредственно в картер. Над поршнем совершается процесс сжатия, при этом давление и температура горючей смеси (воздуха) повышаются. В конце хода поршня в карбюраторном двигателе осуществляется принудительное воспламенение смеси, а в дизеле — впрыск топлива форсункой и самовоспламенение. Угол опережения зажигания составляет, например, для двигателя мотокультиватора МК-1 19° до в. м. т.

В результате сгорания давление в цилиндре повышается и в начале процесса расширения достигает максимального значения, которое, например, для двигателя Д-300 равно 3 МПа. Под действием давления продуктов сгорания поршень перемещается вниз к н. м. т., передает движение через поршневой палец, шатун и шатунную шейку на коленчатый вал двигателя; продукты сгорания при этом расширяются. Впускной канал перекрывается боковой поверхностью поршня, объем под поршнем уменьшается, и горючая смесь (воздух) в картере сжимается. В конце процесса расширения поршень своей верхней кромкой открывает выпускное окно — продукты сгорания истекают из цилиндра и давление в нем снижается. Происходит свободный выпуск продуктов сгорания. При дальнейшем движении к н. м. т. поршень открывает продувочное окно, и горючая смесь (воздух) под избыточным давлением 9,8 — 39,2 кПа подается из картера через специальную проточку в поршне, а затем по перепускному каналу в цилиндр двигателя. Продукты сгорания вытесняются из цилиндра — осуществляется его продувка. Наибольшее открытие перепускного канала, а следовательно, и наибольшая подача горючей смеси (воздуха) на продувку соответствуют положению поршня в н. м. т., когда проходное сечение канала полностью совпадает с проточкой.

Процесс продувки продолжается и при обратном движении поршня от н. м. т. к в. м. т. до момента закрытия продувочного окна. Выпускное окно закрывается с некоторым запаздыванием после продувочного, что обуславливает дополнительный выпуск, а значит, некоторую потерю горючей смеси, (воздуха). Продолжительность процессов впуска и выпуска для двухтактных двигателей значительно меньше, чем для четырехтактных. При кривошипно-камерной продувке это ухудшает процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания, уменьшает количество смеси (воздуха), поступающей в него, что может служить причиной пропуска воспламенения, т. е. перебоев в работе двигателя. Это особенно заметно по мере прикрытия дроссельной заслонки. Общее устройство двигателей мини-тракторов, их механизмов и узлов рассмотрим на примере некоторых конструкций.

Картер четырехтактного двигателя ЗИД-3 мотоблока СОТ отливается из алюминиевого сплава. В нижней части к нему крепится масляный поддон, на внешней стороне которого выполнены ребра, способствующие охлаждению масла. Внутри картера установлен масляный лоток, который делит объем картера на две части: в верхней осуществляется вращение коленчатого и распределительного валов, в нижней устанавливаются плунжерный масляный насос и фильтр. Коленчатый вал — стальной кованый, устанавливается в картере на двух шариковых подшипниках. На удлиненном носке вала располагается вентилятор-маховик и выполняется лыска для прерывателя первичной цепи магнето; другой носок предназначен для ведущей звездочки цепной трансмиссии мотоблока. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого с помощью распределительных шестерен. К картеру двигателя крепится чугунный цилиндр, имеющий алюминиевую головку. В приливе цилиндра монтируются детали газораспределительного механизма. Двигатель закреплен на двух кронштейнах на подвижной каретке рамы, что дает возможность регулировать натяжение цепи ведущей звездочки.

Четырехтактный карбюраторный двигатель УД-15 имеет съемный цилиндр, устанавливаемый на картере туннельного типа и закрытый кожухом. Картер двигателя представляет собой литую неразборную конструкцию, поддон которой выполнен съемным. Неразборный картер имеют также двигатели «Руджерини» серий RF и RF/V. Такой картер обладает большей жесткостью, по сравнению с разборным, и, как правило, — меньшей массой. В поддоне располагается масляная ванна. Распределительные шестерни не имеют специальной полости для своей установки, а располагаются непосредственно в картере, куда в соответствующие расточки устанавливаются масляный насос и магнето. Вентилятор-маховик двигателя располагается на переднем носке коленчатого вала. В головке цилиндра выполнена камера сгорания с боковым расположением свечи зажигания. К головке крепится глушитель, а под крышкой головки располагаются на оси коромысла клапанов и выходят своими концами стержни клапанов и толкатели.

В модификации двигателя для мотоблока МТЗ-05 применена система шнурового запуска, в связи с чем шестерня с рычагом запуска заменены другим механизмом, который вынесен на передний конец коленчатого вала. Рукоятка управления положением воздушных жалюзи также расположена с противоположной стороны кожуха вентилятора.

В отличие от двигателя УД-15 картер и оребренный цилиндр четырехтактного карбюраторного двигателя ДМ-1 мотоблока МБ-1 представляют собой единый блок — отливку из алюминиевого сплава. В блок вставлена чугунная гильза, образующая с поршнем и головкой блока рабочий объем двигателя. В приливе блока выполнены каналы для подачи горючей смеси и удаления продуктов сгорания, размещены клапаны газораспределительного механизма, а в приливе выполнена клапанная коробка. Картер не имеет отсоединяемого поддона, съемным элементом его является боковая крышка, открывающая доступ в его внутреннюю полость, где размещаются коленчатый вал, шатун с крышкой, коренной шарикоподшипник, распределительный вал и шестерня его привода, а также центробежный регулятор частоты вращения коленчатого вала с рычагом привода дроссельной заслонки и маслоразбрызгиватель. В головке блока, над клапанами, выполнена полость, где установлена свеча зажигания.

Конструкция двигателя со съемным цилиндром, картером, имеющим отделяемый поддон, и с нижним расположением клапанов присуща многим моделям, предназначенным для установки на мотоблоки, например карбюраторному четырехтактному двигателю СА-250 фирмы «Ко Ти Емме» (Со Ti Етте, Италия); компоновка узлов и монтажные размеры его даны на рис. 3.1. Свеча зажигания 1 в головке цилиндра 8 двигателя расположена так же, как у двигателя ДМ-1. Оребренный снаружи цилиндр 9 является съемным и закреплен в верхней части картера 12. Вентилятор-маховик закрыт кожухом 5, а шкив шнурового запуска установлен на переднем конце коленчатого вала 11. Над кожухом вентилятора расположен топливный бак 2 с двумя раздельными полостями и топливным краном 4, а с левой стороны двигателя установлены карбюратор горизонтального типа 6, воздушный фильтр 3 и магнето 7 двигателя. В съемном поддоне 14 картера расположена сливная пробка 13 для масла, уровень которого контролируется с помощью щупа 10.

Разрез двухтактного двигателя Д-300 мотоблока «Риони-2» представлен на рис. 3.2. Картер двигателя имеет вертикальный разъем, и обе его половины центрируются между собой кольцевым замком. На картере установлен цилиндр двигателя, имеющий неразделенную полусферическую камеру сгорания, выполненную в головке, в верхней части которой расположены свеча и деком-прессионный краник 1, облегчающий запуск. К картеру двигателя 13 крепится кожух вентилятора-маховика 10,соосность при этом достигается с помощью кольцевого замка. Кожух образует две полости, одна из которых служит для размещения вентилятора-маховика 8, а во второй 9 (коробка) — расположены распределительные шестерни 7, обеспечивающие привод центробежного регулятора 3 и магнето 4. Полость распределительных шестерен закрыта крышкой, а к кожуху маховика крепятся регулятор 3 частоты вращения коленчатого вала и магнето. Вентилятор-маховик и ведущая шестерня 7 устанавливаются соответственно на конусной и цилиндрической частях заднего (удлиненного) носка коленчатого вала 18, на конце которого размещена шестерня запуска 5. Передний носок служит для передачи вращения от двигателя на трансимссию мотоблока, а сам коленчатый вал установлен в корпусе двигателя на четырех шариковых подшипниках 15.

 Рис. 3.2. Продольный разрез двигателя Д-300:
1 — декомпрессионный краник; 2 — головка 1индра; 3 — регулятор; 4 — магнето: 5 — шестерня запуска; 6 — вспомогательный подшипник; 7 — ведущая (распределительная) шестерня; 8 — вентилятор-маховик; 9 — коробка распределительных шестерен; 10 — кожух вентилятора-маховика; 11 — уплотнение; 12 — болт крепления двигателя; 13, 14 — картер и его винт; 15 — шариковый подшипник; 16 — крышка переднего подшипника: 17 — сальник; 18 — коленчатый вал; 19 — поршневой палец; 20 — стопорное кольцо; 21 — поршень; 22 — шпилька крепления глушителя; 23, 24 — выпускной и перепускной  каналы:  25 — ребро охлаждения

Двухтактный карбюраторный двигатель мотокультиватора МК-1 (рис. 3.3) имеет съемный цилиндр 7 с двумя перепускными 9, впускным и выпускным каналами. В головке 3 цилиндра, соединение которой с цилиндром уплотняется прокладкой 4, выполнена камера сгорания, а картер 18 двигателя имеет вертикальный разъем по оси цилиндра. Передача вращения от коленчатого вала 20, установленного в картере на двух шарикоподшипниках 12, на клиноременно-цепную трансмиссию мотокультиватора осуществляется через редуктор, находящийся под крышкой 16 и изготовленный как одно целое с двигателем. Первичным валом редуктора служит коленчатый вал 20 двигателя, на конце которого расположена ведущая шестерня 13. Эта шестерня входит в зацепление с ведомой шестерней 15 выходного вала 17, уплотняемого в крышке редуктора сальником 14.

Частота вращения выходного вала 17 редуктора составляет 2200 мин^-1, коленчатого — 6000 мин^-1. Противоположный, не соединенный с редуктором конец коленчатого вала служит местом установки бесконтактного электронного магнето 21, вентилятора-маховика 30, закрытого кожухом 31, и шнурового стартера с рукояткой 25.

Двухтактный карбюраторный двигатель «1Z11 Гутброд» также имеет вертикальный разъем картера по оси цилиндра. На картер крепятся цилиндр и кожух вентилятора-маховика. Внутри кожуха вентилятора двигателя установлен пневматический регулятор частоты вращения коленчатого вала.

 Рис. 3.3. Продольный разрез двигателя и шестеренного редуктора мотокультиватора МК-1:
1 — дефлектор; 2 — свеча зажигания; 3 — головка цилиндра; 4 — прокладка; 5 — компрессионные кольца; 6 — кольцевая пружина; 7 — цилиндр; 8 — проточка юбкн поршня: 9 — перепускной канал; 10 — ролики; 11 — шатунная шейка; 12 — шарикоподшипник; 13, 15 — ведущая и ведомая шестерни; 14 — сальник: 16 — крышка; 17 — выходной вал; 18 — картер; 19 — провод высокого напряжения; 20 — коленчатый вал; 21 — статор электронного магнето; 22 — постоянный магнит; 23 — крыльчатка вентилятора; 24 — стакан; 25 — рукоятка стартера; 26 — шнур; 27 — барабан; 28 — пружина; 29 — храповик: 30 — вентилятор-маховик (ротор магнето); 31 — кожух вентилятора-маховика;   32 — поршневой  палец;   33 — поршень;   34 — наконечник свечи

Продольный разрез дизеля 1Д90ТА представлен на рис. 3.4. В отличие от рассмотренных этот двигатель имеет переднюю крышку картера 1, в которой находятся регулятор частоты вращения 2, топливный насос высокого давления 4 и масляный насос 18, приводимые от вала 3, который соосно с коленчатым валом размещен в передней части картера. Двигатель имеет специальный вентилятор 5, не совмещенный в единой конструкции с маховиком 10, который расположен на заднем конце коленчатого вала. Форсунка двигателя 6 и запальное устройство 7 помещены на головке 8 цилиндра 9, в которой выполнена в виде усеченного конуса камера сгорания неразделенного типа. Цилиндр 9 крепится к картеру 17 на шпильках. Картер двигателя имеет вертикальный разъем по оси цилиндра, что хорошо видно из рис. 3.5. Нижняя часть картера предназначена для забора масла из кривошипно-шатунной камеры. В задней половине картера выполнена полость, являющаяся местом установки маховика 10 (см. рис. 3.4, а в верхней части картера сделаны проточки, входящие в состав перепускных каналов 11 для подачи воздуха в цилиндр двигателя. Передняя крышка 3 (рис. 3.5) крепится к картеру 4 двигателя, а ее положение фиксируется штифтами. Вал привода 23 топливного насоса 7 соединяется с коленчатым валом 12 (см. рис. 3.4) двигателя, имеющим на переднем конце внутренние шлицы. На валу 3 привода (см. рис 3.12) имеются кулачок 11 (рис. 3.5) и червяк 12 (см. позицию 19 на рис. 3.4), осуществляющие привод соответственно топливного 4 (см. рис. 3.4) и масляного насосов. Нижняя часть передней крышки выполняет роль масляной ванны. На переднем конце вала привода располагается также шкив, соединенный ремнем с вентилятором и гидронасосом.

Рис. 3.4. Продольный разрез дизеля 1Д90ТА

Рис. 3.5. Картер двигателя 1Д90ТА и механизмы, размещенные в его передней крышке:
1— сальник; 2 и 21 — крышки; 3 — передняя крышка картера; 4 — картер; 5 — пробка; 6 — заливная горловина для масла; 7 — топливный насос; 8 — втулка; 9 — обойма; 10 — штифт; 11 — кулачок привода топливного насоса; 12 — червяк привода масляного насоса; 13 — штифт; 14 — болт; 15 — ось грузика регулятора; 16 — грузик регулятора; 17 — обойма грузиков; 18 — передняя крышка картера; 19 — подшипник качения; 20 — кольцо; 22 — сальник;  23 — вал привода; 24 — пружинный механизм регулятора;  25 — гайка

Карбюраторный двухтактный двигатель «1Z11 Гутброд» вместе со штангой управления представляет собой энергетический модуль MJ-5 (см. рис. Мотоблок «Мепол-Терра» и система орудий к нему (лицензия фирмы «Гутброд»)), конструкция которого позволяет быстро осуществлять его установку на технологические модули Т-19, Т-20, Т-6В и ротационную мотокосилку ZTR-48. При установке MJ-5 на мотокосилку ZTR-48 необходимо, например, чтобы нижний конец вертикально расположенного коленчатого вала двигателя своими шлицами вошел в ведомую часть центробежной муфты сцепления, расположенной во фланце 5 мотокосилки (рис. 3.6). Одновременно надо следить, чтобы палец скобы штанги управления 4 двигателя 1 попал в специальное отверстие во фланце 5. Рычаг 2 быстродействующего зажима поворачивается в отверстии штифта 3 фланца двигателя таким образом, чтобы пружинная скоба 7 своим загнутым концом вошла в зацепление со штифтом 6 фланца мотокосилки. Затем рычаг зажима переводится в вертикальное положение. Палец скобы фиксируется во фланце мотокосилки специальным болтом, и на этом подсоединение к ней силового модуля MJ-5 заканчивается.

К верхней части картера двигателя «1Z11 Гутброд» (см. рис. Мотоблок «Мепол-Терра» и система орудий к нему (лицензия фирмы «Гутброд»)) крепится топливный бак емкостью 3 л, являющийся одновременно облицовкой двигателя. На картере, имеющем разъем по оси цилиндра, крепится сам цилиндр, в головке которого расположена камера сгорания. На верхнем конце коленчатого вала располагается магдино, а выше — вентилятор-маховик и пусковое устройство с ручным приводом.

Основные технические данные описанных и некоторых других двигателей, применяемых на мини-тракторах, представлены ранее, в табл. 1.1 —1.3. Представленные двигатели, как карбюраторные четырех-(4-К) и двухтактные (2-К), так и дизели четырех-(4-Д) и двухтактные (2-Д), имеют воздушное охлаждение и центральный кривошипно-шатунный механизм, т. е. ось цилиндра в них пересекает ось коленчатого вала. Все двигатели, кроме МК-1, «1Z11 Гутброд» и «Руджерини» серии RF/V, имеют вертикальное расположение цилиндра. В двигателях «1Z11 Гутброд» и серии RF/V цилиндры располагаются горизонтально, а коленчатые валы — вертикально. Двигатель МК-1 имеет наклонное расположение цилиндра (под углом 40° к горизонту). В качестве основной системы запуска двигателей применяется шнуровой. Для двигателя Д-300 предусматривается запуск только с помощью рычага, некоторые модели двигателей могут дополнительно запускаться с помощью рукоятки. Двигатель 1Д90ТА, устанавливаемый на микротракторе TZ-4K-14, в качестве основного имеет систему электрического запуска, а на двигателях фирм «Ломбардини» и «Руджерини» электрозапуск устанавливается по заказу.

Учитывая широкое распространение мини-тракторов для сельскохозяйственных работ, а также любительского и декоративного садоводства, многие зарубежные фирмы выпускают двигатели упрощенных конструкций. Мощности этих двигателей могут достигать 3,6—4,4 кВт, а срок их службы 300—400 мото-ч, хотя есть модели упрощенных двигателей, срок службы которых значительно выше.

Часть потребителей предъявляет повышенные требования к экологическим качествам двигателей, в связи с этим некоторые фирмы устанавливают на двигателях эффективные глушители,  что приводит к некоторому снижению развиваемой ими мощности, а в США для пешеходных тракторов, газонокосилок и снегоочистителей с 1977 г. в законодательном порядке установлен допустимый уровень шума 65 дБ на расстоянии 15,2 м от агрегата.