Термичното разширение на газове се използва в много устройства днес. Това са и турбореактивни двигатели, и дизелови двигатели, и карбуратори … Термичният агрегат може да бъде от два вида:
- двигател с външно горене;
- ICE (двигател с вътрешно горене).
Нека разгледаме устройството от втория тип по-подробно.
Общи характеристики
Повечето автомобили днес са оборудвани с такива устройства, при които принципът на двигателя с вътрешно горене е да отделя топлина и да я преобразува в механична работа. Този процес се извършва в цилиндри.
Най-икономичните опции са бутални и комбинирани двигатели. Могат да се използват дълго време и са сравнително малки по размер и тегло. Но недостатъкът при тях е движението на буталото, което се извършва възвратно-постъпателно с участието на колянов механизъм, което, от една страна, затруднява работата, а от друга страна е ограничител в увеличаването скоростта. Последното е най-забележимо при големи размери на двигателя.
Създаването, развитието и като цяло работата на двигател с вътрешно горене, разбира се, се основава на ефекта на термичното разширение, св които нагрятите газове извършват полезна работа. В резултат на горенето налягането в цилиндъра рязко скача и буталото се движи. Това е принципът на силово действие, който извършва термично разширение, което се използва в двигателите с вътрешно горене и други технологии.
За да може непрекъснато да се произвежда използваемата механична енергия, горивната камера трябва да се попълни със смес въздух-гориво, поради което буталото задвижва коляновия вал, а последното задвижва колелата.
Повечето коли днес са четиритактови и енергията в тях е почти напълно преобразувана в полезна енергия.
Малко история
Първият механизъм от този тип е създаден през 1860 г. от френски инженер, а две години по-късно неговият сънародник предлага използването на четиритактов цикъл, при който работата на двигател с вътрешно горене включва процесите на засмукване, компресия, горене и разширение, както и изпускане.
През 1878 г. немски физик изобретява първия четиритактов двигател с ефективност до 22%, което значително надвишава производителността на всички предшественици.
Подобен двигател започва да се разпространява широко в различни сфери на живота. Днес се използва в автомобили, селскостопански машини, кораби, дизелови локомотиви, самолети, електроцентрали и т.н.
Плюсове и минуси
Успехът се дължи главно на практическите характеристики наикономичност, компактност и добра адаптивност. Освен това двигателят е в състояние да стартира при най-нормалните условия, след което бързо ускорява и достига пълно натоварване. За превозните средства такава характеристика като значителен спирачен момент е важна.
ICE (двигателят) може да работи с различни видове гориво, от бензин до мазут.
Въпреки това, тези двигатели имат и редица недостатъци, сред които са ограничена мощност, висок шум, много често въртене на коляновия вал при стартиране, невъзможност за свързване към задвижващите колела, токсичност, възвратно-постъпателни движения на буталото.
Калъф
Корпусът е класически дизайн, състоящ се от блок на цилиндъра, тяхната глава, а в случай на разделена долна част на картера, и основна рамка с капаци. Има и моноблок дизайн. Такова разнообразие, разбира се, предполага различен подход към ремонта.
Елементите на корпуса на двигателя са основата, където са прикрепени части от механизма за синхронизация и манивела, охладителни системи, захранване, смазване и т.н.
Класификация
Най-широко използваният двигател с вътрешно горене (ICE), при който процесът се извършва в самите цилиндри. Но двигателите могат да бъдат класифицирани според различни други критерии.
Според работния цикъл те са:
- двутактов;
- четиритактов.
Според начина на образуване на сместа в двигателя с вътрешно горене, двигателят е:
- с външенобразуване (газ и карбуратор);
- двигател с вътрешно смесообразуване (дизел).
По метод на охлаждане:
- с течност;
- с въздух.
По цилиндри:
- едноцилиндров;
- двуцилиндров;
- многоцилиндров.
По местоположението им:
- ред (вертикално или наклонено);
- V-образна.
Чрез напълване на цилиндъра с въздух:
- естествено аспириран;
- презареждане.
Според честотата на въртене на двигателя с вътрешно горене (двигателя) става:
- бавно движещи се;
- увеличена честота;
- бързо движение.
По използвано гориво:
- много гориво;
- газ;
- дизел;
- бензин.
По коефициент на компресия:
- високо;
- ниско.
За цел:
- автотрактор;
- авиация;
- неподвижно;
- кораб и така нататък.
Мощност
Мощността на автомобилните единици обикновено се изчислява в конски сили. Този термин е въведен в края на осемнадесети век от английски изобретател, който следва коне, дърпащи кошници с въглища от мини. Чрез измерване на теглото на товара и височината, до която се издига, Д. Уат изчисли колко въглища може да изтегли един кон за минута от определена дълбочина. Впоследствие тази единица беше наречена добре познатия термин "конски сили". След като през 1960 г. имашеприета Международна система от единици (SI), h.p. стана спомагателна единица, която е равна на 736 W.
