Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ)
Один з найпоширеніших двигунів - двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Його встановлюють на автомобілі, кораблі, трактори, моторні човни і т. Д., В усьому світі налічуються сотні мільйонів таких двигунів. Існує два типи двигунів внутрішнього згоряння - бензинові і дизелі.
Бензинові двигуни внутрішнього згоряння працюють на рідкому пальному (бензині, гасі і т. П.) Або на пальному газі (збереженому в стислому вигляді в сталевих балонах або добувається сухою перегонкою з дерева). Проектують двигуни, де пальним буде водень.
Основна частина ДВС - один або кілька циліндрів, усередині яких відбувається спалювання палива. Звідси і назва двигуна.
Усередині циліндра рухається поршень - металевий стакан, оперезаний пружними кільцями (поршневі кільця), вкладеними в канавки на поршні. Поршневі кільця не пропускають газів, що утворюються при згорянні палива, в проміжки між поршнем і стінками циліндра. Поршень забезпечений металевим стрижнем - пальцем, він з'єднує поршень з шатуном. Шатун передає руху поршня колінчастого валу (див. Рис.).
Верхня частина циліндра сполучається з двома каналами, закритими клапанами. Через один з каналів - впускний подається горюча суміш, через інший - випускний видаляються продукти згоряння. У верхній частині циліндра поміщається свічка - пристосування для запалювання горючої суміші за допомогою електричної іскри.
Найбільшого поширення в техніці отримав чотиритактний двигун. Розглянемо його роботу. 1-й такт - впуск (всмоктування). Відкривається впускний клапан. Поршень, рухаючись вниз, засмоктує в циліндр горючу суміш. 2-й такт - стиснення. Впускний клапан закривається. Поршень, рухаючись вгору, стискає горючу суміш, при стисненні вона нагрів-
ється. 3-й такт - робочий хід. Поршень досягає верхнього положення. Суміш підпалюється електричною іскрою свічки. Сила тиску газів - розпечених продуктів горіння - штовхає поршень вниз. Рух поршня передається колінчастого валу, вал повертається, і тим самим проводиться корисна робота. Виробляючи роботу і розширюючись, продукти згоряння охолоджуються, тиск в циліндрі падає майже до атмосферного. 4-й такт - випуск (вихлоп). Відкривається випускний клапан, відпрацьовані продукти згоряння викидаються через глушник в атмосферу.
Схема роботи чотиритактного двигуна
З 4 тактів двигуна тільки один, третій, - робочий. Тому двигун забезпечують маховиком, інерційним двигуном, запасаються енергію, за рахунок якої колінчастий вал (див. Вали і осі машин) обертається протягом решти тактів. Відзначимо, що одноциліндрові двигуни встановлюють головним чином на мотоциклах. На автомобілях, тракторах для більш рівномірної роботи ставлять 4, 6, 8 і більше циліндрів на загальному валу. Двигуни з циліндрами, встановленими у вигляді зірки навколо одного вала, отримали назву зіркоподібних. Потужність зіркоподібних двигунів досягає 4 МВт. Використовують їх головним чином в авіації.
Графічне зображення ККД двигуна внутрішнього згоряння
Дизель - інший тип двигуна внутрішнього згоряння. Займання в його циліндрах відбувається при упорскуванні палива в повітря, попередньо стиснений поршнем і, отже, нагрітий до високої температури. Цим він відрізняється від бензинового двигуна внутрішнього згоряння, в якому використовується особливе .Пристрій для запалення палива.
Перший дизельний двигун був побудований в 1897 році німецьким інженером Р. Дизелем і отримав назву від його імені.
Конструктивно дизель мало чим відрізняється від бензинового двигуна внутрішнього згоряння. На малюнку видно, що у нього є циліндр,
поршень, клапани. І принцип дії дизеля той же. Але є і відмінності: в голівці циліндра знаходиться паливний клапан - форсунка. Призначення її - в певні фази обертання колінчастого вала впорскувати паливо в циліндр. Клапани, паливний насос, що живить форсунку, отримують рух від розподільного вала, який, в свою чергу, приводиться в рух від колінчастого вала двигуна.
Нехай початковим становищем поршня буде верхня мертва точка. При русі поршня вниз (1-й такт) відкривається впускний клапан, через який засмоктується повітря. Впускний клапан при зворотному ході поршня закривається і на протязі всього 2-го такту залишається закритим.
У циліндрі дизеля відбувається стиснення повітря (в бензиновому двигуні внутрішнього згоряння на цій фазі стискається горюча суміш). Ступінь стиснення в дизелях в 2-2,5 рази більше, внаслідок чого температура повітря в кінці стиснення піднімається до температури, достатньої для запалення палива. У момент підходу поршня у верхню мертву точку починається подача палива в циліндр з форсунки. Потрапляючи в гаряче повітря, мелкораспиленное паливо самозаймається. Згоряння палива (в 3-му такті) відбувається не відразу, як в бензинових двигунах внутрішнього згоряння, а поступово, протягом деякої частини ходу поршня вниз, обсяг простору в циліндрі, де паливо згорає, збільшується. Тому тиск газів під час роботи форсунки залишається постійним.
Коли поршень повертається в нижню мертву точку, відкривається випускний клапан, і тиск газів відразу падає, після чого закінчується 4-й такт, поршень повертається у верхню мертву точку. Далі цикл повторюється.
Дизельний двигун: 1 - патрубок випускних газів, 2 - форсунка, 3 - охолоджуюча рідина, 4 - поршень, 5 - повітряний фільтр, 6 - нагнітач повітря, 7 - циліндр, 8- шатун, 9 - колінчастий вал, 10 масляна ванна
Дизель відноситься до найбільш економічним тепловим двигунам (ККД досягає 44%), він працює на дешевих видах палива. Сконструйовані і побудовані двигуни потужністю до 30 ТОВ кВт. Дизелі використовуються головним чином на судах, тепловозах, тракторах, вантажівках, пересувних електростанціях.
Читати далі енциклопедію юного техніка ...