Интернет журныл о промышленности в Украине

3. Як працює двигун внутрішнього згоряння



Як же працює двигун внутрішнього згоряння?

Кожен з вас, ймовірно, знає, як стріляє гармата. Ствол гармати схожий на закриту з одного кінця трубу. У нього закладається спочатку пороховий заряд, а потім снаряд. Щоб вистрілити з гармати, пороховий заряд підпалюють. Для цього в старовину до маленької дірочки, просвердленої в закритій частині стовбура, підносили запалений гніт (рис. 5). Порох спалахує і, швидко згораючи, утворює величезну кількість розжареного газу. Газ з величезною силою тисне на денце снаряда і викидає снаряд зі ствола.

Сила вибуху пороху настільки велика, що снаряд з гармати летить часто на кілька десятків кілометрів. Вловити і використовувати енергію цього вибуху для приведення в рух будь-якої машини вкрай важко. Занадто значна енергія вибуху пороху. Щоб використовувати цю енергію, вибух треба приборкати.

Уявімо собі іншу машину, яка в своїй основі мало відрізняється від щойно розглянутої гармати, але енергію якої можна використовувати. Візьмемо таку ж трубу, як стовбур гармати, також закриту з одного боку, тільки значно коротше (рис. 6, а) і міцно зміцнимо її. У цю трубу-циліндр помістимо замість пороху, щоб не отримати занадто сильного вибуху, вибухова речовина слабший - наприклад, суміш парів бензину з повітрям. Замість снаряда вставимо добре пригнаних металеву пробку - поршень, який вільно ходить всередині циліндра.

При пострілі з такою "гармати" пробка-поршень піде уздовж циліндра з силою, значно меншою, ніж снаряд зі звичайної гармати. Якщо при цьому на поршень помістити вантаж, поршень підніме його на деяку висоту. Таким чином, наша "гармата" зробить корисну роботу.

Однак в техніці найчастіше двигун працює безперервно і зазвичай обертає різні механізми. Подивимося, чи не можна за допомогою нашої найпростішої вибуховий машини обертати колесо. Для цього поршень за допомогою важеля треба уперти в колесо (рис. 6, б). Тоді при пострілі колесо повернеться. Але щоб знову зробити таку ж роботу, треба "перезарядити гармату" вибуховою речовиною і знову всунути в циліндр поршень.

Постараємося зробити це не вручну, а механічно.

Знову всунути поршень в циліндр не так вже й складно. Якщо ми важіль уже не упрём, а приєднаємо шарніром до поршня і до масивного колесу - маховика, то при першому ж "постріл" (якщо постріл досить сильний) колесо повернеться, отримає розгін і, обертаючись далі за інерцією, знову за допомогою важеля зажене поршень в циліндр (рис. 6, в).

Тепер треба тільки знову впустити в циліндр пари бензину, і "гармата" заряджена для наступного пострілу. Для цього в закритому дні циліндра зроблено отвір для впуску бензинового пара. Відкриватися цей отвір має тільки в той момент, коли поршень увійде в циліндр. Таким чином, перезаряджаючи машину, можна змусити її працювати безперервно, періодично підпалюючи бензинові пари в циліндрі.

Так працює найпростіший двигун внутрішнього згоряння. Як видно, за своєю дією він дещо нагадує гармату, хоча винахідники двигуна внутрішнього згоряння, створюючи мотор, йшли не від гармати, а від парової машини, в якій поршень пересувається в циліндрі під тиском водяної пари.

У сучасному двигуні внутрішнього згоряння є всі складові частини вищеописаної схеми. В циліндрі двигуна ходить поршень (рис. 7). Він з'єднаний з допомогою ричага- шатуна з колінчастим валом, на який насаджено важке колесо маховик. Рух поршня по циліндру передається через шатун на колінчастий вал. Вал влаштований таким чином, що переводить прямолінійний рух поршня в обертальний рух махового колеса. Останнє робиться дуже важким, щоб, отримавши розгін під час спалаху газу, пересувати поршень назад в циліндр до нового спалаху. Такий пристрій передачі від поршня до колесу більш зручно, ніж безпосереднє з'єднання важеля з колесом, як це було зображено на малюнку 6, е. Бензинові пари надходять в циліндр через отвір, яке закривається клапаном (Б). Гази, що залишаються в циліндрі після згоряння парів бензину, - так звані відпрацьовані гази - виходять назовні через інший отвір, що закривається іншим клапаном (А). Суміш парів бензину з повітрям або, як її ще називають, горюча суміш підпалюється за допомогою електричної іскри.

За такою схемою працював перший газовий двигун, сконструйований в 1860 році.

У циліндр цього двигуна надходив газ, змішаний З повітрям. Запалювався він електричною іскрою. Для того щоб поршень і циліндр не перегріватися від постійно повторюваних спалахів, циліндр зовні охолоджувався водою. Як кажуть, на циліндр одягається "водяна сорочка". Ця перша газова машина увійшла в історію під влучним прізвиськом "пожирателя газу", так як вона витрачала величезну кількість газу, а в корисну роботу перетворювала менше 5 відсотків тепла від його згоряння. Основна маса тепла неслася з охолоджувальною водою. Такий газовий двигун виявився невигідним. В життя увійшов інший спосіб спалювання горючої суміші, здійснюваний при так званому чотиритактний процесі роботи двигуна.






Як же працює двигун внутрішнього згоряння?