Тепловые двигатели

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Один из самых распространенных тепловых двигателей — 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, промежутки 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.