Двигатели внутреннего сгорания: интеллектуальные решения для современных машин
Подробное рассмотрение устройства и принципа работы поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые находят широкое применение в различной технике - от автомобилей до тепловозов и морских судов. Описание основных узлов, механизмов и процессов, происходящих в бензиновых и дизельных двигателях.
От тракторов до тепловозов: принцип работы двигателей внутреннего сгорания
1. Как устроен основной узел поршневого двигателя - цилиндр с поршнем?
Основными узлами поршневого двигателя являются цилиндр с движущимися в них поршнями и крышка цилиндра с клапанами газораспределения. Между крышкой и поршнем находится камера сгорания, в которой происходит сжатие и воспламенение горючей смеси, создающее давление на поршень и вращение коленчатого вала.
2. Как происходит процесс газораспределения в четырехтактном двигателе?
В четырехтактных двигателях процесс газораспределения осуществляется с помощью распределительного вала, который открывает и закрывает впускные и выпускные клапаны в определенные моменты поворота коленчатого вала. Например, в двигателе ЗИЛ-130 впускной клапан открывается за 21 градус до верхней мертвой точки поршня, а закрывается за 75 градусов после нижней мертвой точки. Это обеспечивает лучшее наполнение цилиндра смесью.
3. Чем отличается работа дизельного двигателя от карбюраторного?
Основное отличие дизельных двигателей в том, что они имеют систему непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания, в которой воздух предварительно сжимается до высоких температур, достаточных для самовоспламенения топлива. Также поршни дизельных двигателей имеют более массивную конструкцию. Камеры сгорания дизелей могут быть разделенными и нераздельными, что влияет на процесс смесеобразования.
4. Чем отличаются двухтактные двигатели от четырехтактных?
В двухтактных двигателях рабочий цикл совершается за 2 такта (впуск-сжатие и сгорание-выпуск) за один оборот коленчатого вала, в отличие от четырехтактных, где цикл занимает 4 такта за 2 оборота вала. Двухтактные двигатели более компактны и мощны, но менее экономичны из-за возможных потерь топлива при одновременном открытии выпускных и продувочных окон.
5. Какие преимущества имеют двухтактные дизельные двигатели?
Двухтактные дизельные двигатели, особенно конструкции с противоположно движущимися поршнями, отличаются высокой мощностью при сравнительной простоте конструкции. Они широко используются на тепловозах и морских судах. Отсутствие клапанного механизма и использование продувки чистым воздухом позволяет повысить их экономичность и надежность.
6. Какими перспективами обладают водородные двигатели?
Водородные двигатели внутреннего сгорания рассматриваются как одно из наиболее перспективных направлений, так как их использование позволяет полностью исключить вредные выбросы в атмосферу. Вместо бензобака в таких двигателях установлен специальный реактор, где из воды вырабатывается водород, который затем подается в цилиндры. Это решает проблему ограниченности запасов нефти и загрязнения окружающей среды.