Движок термический

двигатель термический
Движки ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Роторный двигатель Ванкеля: A — впуск; B — сжатие; C — рабочий ход; D — выброс. Три рабочих хода за оборот вала.

Топливовоздушная смесь. Для действенного сгорания горючее и воздух должны быть смешаны в определенной пропорции. Общее отношение воздух/горючее меняется от 8:1 до 20:1; смесь именуется «богатой», если она содержит лишнее количество горючего, и «бедной», если в ней излишек воздуха. Наибольшая мощность достигается на богатой консистенции (10:1 либо 12:1). Сравнимо бедная смесь (14,5:1 либо 15:1) употребляется почаще и является компромиссом меж экономичностью и мощностью. В неких движках горючее и воздух перемешиваются в цилиндре неравномерно. Такая «расслоенная» смесь обеспечивает наименьшее загрязнение среды, так как поблизости свечки, где концентрация горючего выше, сжигание выходит более полным.
Остывание. Хотя основная задачка термического мотора — преобразование термический энергии в механическую работу, движки внутреннего сгорания вырабатывают больше тепла, чем могут конвертировать. Чтоб не вышло разрушение мотора из-за перегрева, нужно предугадать остывание цилиндров. Цилиндры маленьких, также авиационных движков обычно охлаждаются потоком воздуха; для улучшения остывания они имеют развитую внешнюю поверхность — ребра остывания. В огромных движках, в особенности если они находятся в замкнутом пространстве (в автомобилях либо на судах), цилиндры охлаждаются жидкостью. В качестве охлаждающей воды употребляется, обычно, вода либо какая-либо другая плохо испаряющаяся жидкость (к примеру, этиленгликоль), которая не леденеет при низких температурах и неработающем движке. Эта жидкость охлаждается в радиаторе потоком воздуха. В полезную работу преобразуется только 20-30% всего тепла, выделяющегося при сгорании горючего. Еще 30% поглощается охлаждающей системой, а остальное пропадает с выхлопными газами.
Многоцилиндровые движки. Для увеличения мощности мотора и обеспечения большей частоты рабочих ходов делают движки с несколькими цилиндрами. Они могут стоять в ряд вереницей (рядное размещение), в два ряда под углом друг к другу (V-образное), в четыре ряда (X-образное) либо по окружности (круговое). Время от времени цилиндры располагают попарно головками друг к другу (оппозитное размещение). Для движков воздушного остывания обычно выбирают круговую схему, с тем чтоб все цилиндры умеренно охлаждались потоком воздуха. Движки водяного остывания с числом цилиндров менее 6 делают рядными; при большем числе цилиндров обычно употребляют V-образную схему — она более малогабаритна.
Карбюраторные движки. Принципиальной неувязкой движков внутреннего сгорания является создание топливовоздушной консистенции. В бензиновых движках смешение воздуха с топливом происходит в карбюраторе. Обычно состав консистенции регулируется за счет конфигурации расхода горючего, но если требуется богатая смесь (к примеру, при запуске мотора), то уменьшают (дросселируют) подачу воздуха. Смесь воспламеняется искрой меж электродами свечки зажигания, установленной в головке блока цилиндров. Электронное питание обеспечивается аккумом либо маленьким электронным генератором; высочайшее напряжение, требуемое для искры, получают при помощи катушки зажигания. Клапаны четырехтактного мотора открываются и запираются кулачковым механизмом, который связан с коленчатым валом зубчатой передачей. Так как каждый клапан раскрывается и запирается один раз за два оборота коленчатого вала, кулачковый (распределительный) вал крутится вдвое медлительнее коленчатого.
Синхронизация операций во времени. Для более полного и действенного использования энергии жарких газов воспламенение горючего в цилиндре, как и другие операции, должно происходить в строго определенные моменты времени. В большинстве движков воспламенение делается незадолго до окончания хода сжатия, так как сгорание горючего не происходит одномоментно. Время, требуемое для сгорания горючего, находится в зависимости от конструкции мотора (приемущественно от размеров цилиндра). В маленьких двухтактных движках камера сгорания малогабаритная, пламя стремительно обхватывает весь объем, и лучший момент зажигания только ненамного опережает момент конца хода сжатия. В огромных двух- и в четырехтактных движках расстояние от искрового зазора свечки до концов камеры сгорания больше, и, соответственно, должно быть больше опережение зажигания. Но для огромных цилиндров увеличивается возможность детонации — раннего, самопроизвольного и нерегулируемого горения либо даже взрыва горючего, что может вызвать опасное повышение температуры и давления в камере сгорания. Потому на практике выбирают наименьшее опережение зажигания, чем определенное на теоретическом уровне. Момент появления искры задается прерывателем-распределителем, который приводится во вращение от распределительного вала. Регулировка момента зажигания относительно положения поршня осуществляется за счет поворота корпуса распределителя. Величина опережения зажигания определяется в градусах поворота распределительного вала относительно положения, соответственного нахождению поршня в верхней мертвой точке. Данная величина составляет от 2 до 10. В четырехтактном движке нужно синхронизировать моменты открытия впускных и выпускных клапанов. Эти клапаны открываются до соответственного хода и запираются после его окончания. Так, если б впускной клапан закрылся в момент заслуги поршнем нижней точки, цилиндр не до конца заполнился бы топливовоздушной консистенцией. Потому клапан не запирается, пока не начнется движение поршня ввысь для сжатия консистенции, и в цилиндр успевает поступить больше горючего (т.е. жертвуют некой степенью сжатия ради роста подачи горючего). Более преждевременное открытие и позже закрытие клапанов приводит к ненужным утечкам горючего с выхлопными газами и неполному расширению товаров сгорания, но эти утраты перекрываются повышением подачи горючего.
Степень сжатия. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания именуется степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем больше сила, толкающая поршень. Степень сжатия у авто карбюраторных движков меняется в спектре от 7:1 до 11:1.
Дизельные движки. При сжатии газа его температура увеличивается. Это увеличение температуры в движках Р. Дизеля (1858-1913) употребляется для воспламенения топливовоздушной консистенции. В цилиндре такового мотора происходит сжатие только воздуха, а горючее впрыскивается под высочайшим давлением в конце хода сжатия. Потому в дизельных движках не нужна система зажигания, нет сложностей с опережением зажигания и можно использовать сравнимо доступное дизельное горючее заместо дорогого продукта высочайшей переработки нефти — бензина. Не требуется и карбюратор, так как нет подготовительного смешивания горючего с воздухом. Но из-за высочайшей степени сжатия конструкция должна быть прочнее (и тяжелее); нужно также обеспечить впрыск горючего под огромным давлением. Высочайшая степень сжатия в дизельных движках (до 20:1) обусловливает и поболее высочайший КПД. Потому дизельные движки используют в тех случаях, когда важен не столько вес, сколько экономичность и высочайшая мощность: на кораблях, грузовиках и жд локомотивах.
Роторный двигатель Ванкеля. Принципно другой тип бензинового двигателя был реализован в 1957 Ф. Ванкелем. Конструктивно двигатель относительно прост и допускает изготовка в всех размерах. Поршни изменены ротором примерно треугольного сечения, который крутится в камере специальной формы (поверхность камеры выполнена по эпитрохоиде), в какой расположены свеча зажигания и впускные и выпускные отверстия. Такая конструкция позволяет выполнить четырехтактный цикл без внедрения специального механизма газораспределения. В этом движке можно использовать дешевенькие сорта горючего; он практически не делает вибраций. Главное преимущество мотора Ванкеля — малые размеры при данной мощности. В движке в два раза меньше передвигающихся частей, чем в поршневом, и, как следует, он потенциально надежнее и дешевле в производстве.
ЛИТЕРАТУРА
Казанджан П.К. Теория движков летательных аппаратов. Киев, 1975 Стечкин Б.С. Теория термических движков. М., 1977 Вырубов Д.Н. и др. Движки внутреннего сгорания. М., 1983 Ефимов С.И. и др. Движки внутреннего сгорания. М., 1985

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество.
2000.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *