Тепловое расширение газов сегодня используется во множестве устройств. Это и турбореактивные моторы, и дизели, и карбюраторы… Тепловой агрегат может быть двух типов:
- двигатель с внешним сгоранием;
- ДВС (двигатель внутреннего сгорания).
Рассмотрим подробно устройство второго типа.
Общая характеристика
На большинстве автомобилей сегодня установлены такие устройства, где принцип двигателя внутреннего сгорания заключается в выделении теплоты и преобразовании ее в механическую работу. Этот процесс выполняется в цилиндрах.
Самыми экономичными вариантами являются поршневые и комбинированные моторы.
Они могут эксплуатироваться в течение долгого времени и имеют относительно небольшие размеры и вес. Но минусом в них является движение поршня, происходящее возвратно-поступательным образом при участии кривошипно-шатунного механизма, который, с одной стороны, делает работу более сложной, а с другой - является ограничителем в увеличении частоты вращения. Сильнее всего последнее заметно при больших габаритах мотора.
Создание, развитие и, в целом, работа двигателя внутреннего сгорания, безусловно, основаны на эффекте теплового расширения, при котором нагретые газы выполняют полезную работу. В результате сгорания давление в цилиндре резко подскакивает, и поршень перемещается. В этом и заключается принцип силового воздействия, при котором выполняется тепловое расширение, использующееся в ДВС и других технологиях.
Большинство автомобилей сегодня являются четырехтактными, и энергия в них почти полностью превращается в полезную.
Немного истории
Первый механизм подобного типа был создан в 1860 году французским инженером, а два года спустя его соотечественник предложил применять четырехтактный цикл, где работа двигателя внутреннего сгорания включала в себя процессы всасывания, сжатия, горения и расширения, а также выхлоп.
В 1878 году немецкий физик изобрел первый четырехтактник, коэффициент полезного действия которого доходил до 22%, что в значительной степени превосходило характеристики всех предшественников.
Достоинства и недостатки
Главным образом успех объясняется практическими характеристиками, заключающимися в экономичности, компактности и хорошей приспособляемости. Помимо этого, двигатель способен запускаться в самых обычных условиях, после чего быстро ускоряется и доходит до полной нагрузки. Для транспортных средств важна такая его характеристкиа, как значительный тормозной момент.
ДВС (двигатель) способен работать на разных видах топлива, от бензина до котельного мазута.
Однако эти моторы имеют и ряд недостатков, среди которых выделяются ограниченная мощность, большой шум, очень частое вращение коленвала при пуске, невозможность соединения с ведущими колесами, токсичность, поршневые возвратно-поступательные движения.
Корпус
Корпус представляет собой классическую конструкцию, состоящую из блока цилиндров, их головки, а в случае разъемной нижней части картера, и фундаментальной рамы с крышками. Бывает и моноблочная конструкция. Такое разнообразие, естественно, предполагает и отличающийся подход к ремонту.
Элементы моторного корпуса являются базой, куда крепятся детали ГРМ и кривошипно-шатунного механизма, систем охлаждения, питания, смазки и так далее.
Классификация
Наибольшее распространение получил ДВС (двигатель внутреннего сгорания), в котором процесс происходит в самих цилиндрах. Но моторы могут классифицироваться и по другим различным признакам.
По способу рабочего цикла они бывают:
- двухтактные;
- четырехтактные.
По способу образования смеси в ДВС двигатель бывает:
- с внешним образованием (газовый и карбюраторный);
- мотор с внутренним образованием смеси (дизельный).
По способу охлаждения:
- с жидкостным;
- с воздушным.
По цилиндрам:
- одноцилиндровый;
- двухцилиндровый;
- многоцилиндровый.
По их расположению:
- рядный (вертикальный или наклонный);
- V-образный.
По наполнению цилиндра воздухом:
- без наддува;
- с наддувом.
По частоте вращения ДВС (двигатель) бывает:
- тихоходный;
- повышенной частоты;
- быстроходный.
По применяемому топливу:
- многотопливный;
- газовый;
- дизельный;
- бензиновый.
По степени сжатия:
- высокого;
- низкого.
По назначению:
- автотракторный;
- авиационный;
- стационарный;
- судовой и так далее.
Мощность
Мощность автомобильных агрегатов обычно рассчитывается в лошадиных силах.
Этот термин был введен в конце восемнадцатого века английским изобретателем, который следил за лошадьми, вытягивающими корзины с углем из шахт. Измерив вес груза и высоту, на которую его поднимают, Д. Уатт рассчитал, сколько угля лошадь может вытянуть за минуту с определенной глубины. Впоследствии эта единица и была названа известным всем термином «лошадиная сила». После того как в 1960 году была принята Международная система единиц (СИ), л.с. стала вспомогательной единицей, которая равна 736 Вт.
