Главная » Статьи » Физика |
«Бензиновый двигатель внутреннего сгорания» Бензиновые
двигатели произвели переворот в транспортных средствах в начале 20 столетия.
Они пришли на смену паровым и газовым автомобильным двигателям, а также
использовались в
летательных аппаратах до появления реактивной авиации. (На гоночных мотоциклах устанавливают небольшие, но мощные бензиновые двигатели.)
Введение Бензиновые двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания: топливо, сгорая в них, обеспечивает движущую энергию. При этом пары бензина смешиваются с воздухом и воспламеняются искрой. Для такой горючей смеси характерно взрывное сгорание, что вызывает быстрое расширение образующихся газов. В большинстве бензиновых двигателей газы заставляют поршень двигаться внутри цилиндра и вращать вал. В больших двигателях последовательно работают несколько поршней и цилиндров, обеспечивая плавное вращающее усилие. В роторных бензиновых двигателях, не имеющих цилиндров, газы непосредственно вращают ротор.
Двухтактный двигатель - простейший вид
цилиндровых бензиновых двигателей, используемых в некоторых малолитражных
автомобилях, многих мотоциклах и газонокосилках. Рабочий цикл каждого поршня
состоит из двух тактов. Сначала поршень движется вверх по цилиндру, сжимая топливовоздушную смесь в находящемся над ним
объеме. Одновременно новая порция смеси всасывается под поршень. Искра высокого
напряжения воспламеняет сжатую смесь, и взрывные газы возвращают поршень
вниз. Это - второй такт рабочего цикла. Двигаясь вниз, поршень толкает
находящуюся под ним свежую горючую смесь к продувочному окну, ведущему в
пространство над цилиндром. Эта свежая смесь выталкивает отработавшие газы
через выпускное окно, а сама сжимается при следующем движении поршня вверх.В верхнем положении поршень блокирует
выпускное окно, перекрывая выход газам. Оно открывается, когда поршень
достигает своей нижней точки. От положения поршня зависит и открытие/закрытие
окна впуска
горючей смеси и продувочного окна.Движение поршня вверх-вниз обеспечивает
вращение т. п. коленчатого вала. На нем крепится тяжелый маховик (маховое
колесо), продолжающий вращаться после достижения поршнем нижнего положения.
Таким образом, маховик преобразует «приливы» энергии от опускания поршня в
плавное непрерывное движение и заставляет поршень вновь подниматься внутри
цилиндра во время второго такта каждого цикла. (Строение роторного
мотоциклетного двигателя RE5 фирмы «Судзуки», мощностью
более 46 кВт. Все описания синхронизированы с порядком цифровых значений на изображении.)
В таких
двигателях рабочий цикл каждого поршня состоит из четырех тактов. При первом
ходе вниз (такт впуска) горючая смесь всасывается в полость над поршнем. Затем
поршень поднимается, сжимая смесь (такт сжатия). Сжатая смесь воспламеняется
искрой и заставляет поршень идти вниз (рабочий такт). После этого поршень вновь поднимается,
на этот раз вытесняя отработавшие газы. После завершения четвертого хода (такта выпуска) цикл повторяете I
сначала.Хотя четырехтактный двигатель эффективнее двухтактного, лишь около 1/3 энергии топлива преобразуется в полезную движущую энергию, а остальная тратится впустую. 3десь главная проблема связана с возвратно-поступательным движением поршней (взад-вперед). Эти движения ускоряются до
достижения высокой скорости сначала в одном направлении, а потом в другом.
Двигаясь взад-впереднесколько
тысяч раз в минуту, каждый поршень расходует часть энергии, полученной при
сжигании топлива. О На ходе впуска четырехтактного цикла поршень идет вниз, а через впускной клапан поступают пары бензина и воздух. Во время такта сжатия поршень движется вверх, и впускной клапан закрывается. Искра воспламеняет горючую смесь, заставляя поршень опускаться вниз во время рабочего такта. В течение такта выпуска поршень поднимается вверх и вытесняет отработавшиеся газы наружу. Роторные двигатели С целью повышения кпд двигателя было предпринято множество попыток создать конструкцию, где несколько деталей совершают возвратно-поступательное движение. Пока лучшей разработкой такого рода является роторный двигатель Ванкеля. Принцип его работы такой же, что и у четырехтактного двигателя, но здесь при сгорании горючей смеси вращается трехгранный ротор, причем всегда в одном и том же направлении.В 1964 г. появился первый серийный автомобиль с двигателем Ванкеля, с которым связывались надежды на значительноеуменьшение расхода топлива. Однако и у этих двигателей есть недостатки, в первую очередь изнашивание вершин ротора, что приводит к просачиванию газов между ими и кожухом ротора. Нынешние двигатели Ванкеля потребляют больше бензина, чем поршневые. Но более совершенная конструкция этих двигателей в будущем может повысить эффективность их работы.
| |
Просмотров: 8322 | Комментарии: 12
| Теги: |
Всего комментариев: 1 | ||
| ||