Двигатели внутреннего сгорания

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Один из самых распространенных тепловых двигате-
лей - двигатель внутреннего сгорания (ДВС),
существующий в двух вариантах: в виде бензинового ДВС и
дизеля.

Бензиновый ДВС работает на жидком горючем
(бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе
(сохраняемом в усатом виде в стальных баллонах).
Сегодня проектируются ДВС, в которых в качестве
горючего будет использоваться водород.

Основная часть ДВС - один или несколько цилиндров,
внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда, к
слову сказать, и название двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень - металлический
Итакан, опоясанный пружинящими кольцами, которые не
Пропускают газы, образовавшиеся при сгорании топлива,
дпромежутки между поршнем и стенками цилиндра. Пордвень
снабжен металлическим стержнем - пальцем, который
соединяет поршень с шатуном. Последний передает
движение поршня коленчатому валу. Верхняя часть
цилиндра сообщается с двумя клапанами. Через один из
клапанов - впускной - подается горючая смесь, через
другой - выпускной - удаляются продукты сгорания. Здесь
же помещается свеча - приспособление для зажигания
горючей смеси посредством электрической искры.

Наибольшее распространение в технике получил
четырехтактный ДВС.

1-ый такт - впуск (всасывание). Открывается
впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в
цилиндр горючую смесь.

2-ой такт - сжатие. Впускной клапан закрывается.
Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, которая
при сжатии нагревается.

3-ий такт - рабочий ход. Смесь поджигается
электрической искрой свечи. Сила давления газов
(раскаленных продуктов сгорания) толкает поршень вниз.
Движение поршня передается коленчатому валу, вал
поворачивается, и тем самым совершается полезная
работа. Производя работу и расширяясь, продукты
сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти
до атмосферного.

4-ый такт - выпуск (выхлоп). Открывается выпускной
клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются
через глушитель в атмосферу.

Из четырех тактов только один - третий - является
рабочим. Поэтому двигатель снабжают маховиком
(инерционным двигателем, запасающим энергию), за счет
которого коленчатый вал вращается в течение остальных
тактов.

Дизель - другой тип ДВС. Воспламенение в его
цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух,
предварительно сжатый поршнем и, следовательно,
нагретый до высокой температуры. Это основное отличие
дизеля от обычного бензинового двигателя внутреннего
сгорания. Первый дизельный двигатель был построен в
1897 году немецким ученым Рудольфом Дизелем
(1858-1913), по имени которого и называется.


ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Использовать внутреннюю энергию - это значит
совершить за счет нее полезную работу, то есть
превращать внутреннюю энергию в механическую. В
простейшем опыте, который заключается в том, что в
пробирку наливают немного воды и доводят ее до кипения
(причем пробирка изначально закрыта пробкой), пробка
под давлением образовавшегося пара поднимается вверх и
выскакивает. Другими словами, энергия топлива переходит
во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь,
совершает работу, выбивая пробку. Так внутренняя
энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки.

Если пробирку заменить прочным металлическим
цилиндром, а пробку поршнем, который плотно прилегает к
стенкам цилиндра и способен свободно перемещаться вдоль
них, то получится простейший тепловой двигатель.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых
внутренняя энергия топлива превращается в механическую
энергию.

История тепловых машин уходит в далекое прошлое
Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке
дс нашей эры, великий греческий механик и математик
Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью
пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены
спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского
ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола
сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола
наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась
в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал
ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки
представлял собой цилиндр, по которому как поршень
скользило ядро.

Примерно тремя столетиями позже в Александрии -
культурном и богатом городе на африканском побережье
Средиземного моря - жил и работал выдающийся ученый
Герон, которого историки называют Героном
Александрийским. Герон оставил несколько сочинений,
дошедших до нас, в которых он описал различные машины,
приборы, механизмы, известные в те времена.

В сочинениях Герона есть описание интересного
прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он
представляет собой полый железный шар, закрепленный
так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из
закрытого котла с кипящей водой пар по трубке