В начале ХХ столетия бензиновые двигатели произвели переворот в транспортных средствах. Они сменили паровые и газовые автомобильные двигателя и использовались в летательных аппаратах, до того как появилась реактивная авиация.
К двигателям внутреннего сгорания относятся бензиновые двигатели: за счет того, что топливо сгорает в них, обеспечивается движущая энергия.
При этом пары бензина смешиваются с воздухом и воспламеняются искрой. Для такой горючей смеси характерно взрывное сгорание, что вызывает быстрое расширение образующихся газов. В большинстве бензиновых двигателей газы заставляют поршень двигаться внутри цилиндра и вращать вал. В больших двигателях последовательно работают несколько поршней и цилиндров, обеспечивая плавное вращающее усилие.В роторных бензиновых двигателях, не имеющих цилиндров, газы непосредственно вращают ротор.
К двигателям внутреннего сгорания относятся бензиновые двигатели: за счет того, что топливо сгорает в них, обеспечивается движущая энергия.
При этом пары бензина смешиваются с воздухом и воспламеняются искрой. Для такой горючей смеси характерно взрывное сгорание, что вызывает быстрое расширение образующихся газов. В большинстве бензиновых двигателей газы заставляют поршень двигаться внутри цилиндра и вращать вал. В больших двигателях последовательно работают несколько поршней и цилиндров, обеспечивая плавное вращающее усилие.В роторных бензиновых двигателях, не имеющих цилиндров, газы непосредственно вращают ротор.
Двухтактные двигатели
Двухтактный двигатель – это самый простейший вид из цилиндровых бензиновых двигателей, которые используются в малолитражных автомобилях, мотоциклах и даже в газонокосилках. Из 2 тактов состоит рабочий цикл каждого поршня.
Поршень сначала движется вверх по цилиндру, таким образом, сжимая топливовоздушную смесь. Одновременно с этим новая порция смеси засасывается под поршень. Сжатую смесь воспламеняет искра высокого напряжения, а возвращают поршень вниз взрывные газы. Это и есть второй такт рабочего цикла. Поршень, когда двигается вниз, толкает находящуюся под ним горючую смесь к продувочному окну, которое ведет в пространство над цилиндром. Эта свежая смесь выталкивает газы, которые уже отработали через выпускное окно, а сама сжимается при следующем движении поршня вверх.
Когда поршень находится в верхнем положении, то блокируется выпускное окно, таким образом, перекрывается выход газам. Но когда поршень достигает своей нижней точки, то выпускное окно открывается. Открытие и закрытие окна впуска горючей смеси и продувочного окна зависит от положения поршня.
Обеспечивается вращение коленчатого вала за счет движение поршня вверх-вниз. Тяжелый маховик крепится на нем, и продолжает вращаться после того как поршень достигнет своего нижнего положения. Маховик, таким образом, преобразует приливы энергии от опускания поршня в непрерывное плавное движение и во время второго такта каждого цикла заставляет поршень вновь подниматься внутри цилиндра.
Двухтактные двигателя малоэффективны, для того чтобы получить движущую энергии из топлива, но себестоимость их относительно невысока. Поэтому более мощные двигателя имеют четырехтактный рабочий цикл, который обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия.
Четырехтактные двигатели
Рабочий цикл каждого поршня в таких двигателях состоит из 4 тактов. При первом ходе вниз (такт впуска) горючая смесь всасывается в полость над поршнем. Затем поршень поднимается, сжимая смесь (такт сжатия).
Сжатая смесь воспламеняется искрой и заставляет поршень идти вниз (рабочий такт). После этого поршень вновь поднимается, на этот раз вытесняя отработавшие газы. После завершения четвертого хода (такта выпуска) цикл повторяется сначала.
Хотя четырехтактный двигатель эффективнее двухтактного, лишь около 1/3 энергии топлива преобразуется в полезную движущую энергию, а остальная тратится впустую. Здесь главная проблема связана с возвратно-поступательным движением поршней (взад-вперед). Эти движения ускоряются до достижения высокой скорости сначала в одном направлении, а потом в другом. Двигаясь взад-вперед несколько тысяч раз в минуту, каждый поршень расходует часть энергии, полученной при сжигании топлива.
Роторные двигатели
Для того чтобы повысить коэффициент полезного действия двигателя, множество попыток было предпринято для создания конструкции, где несколько деталей совершают возвратно-поступательное движение. Роторный двигатель Ванкеля оказался лучшей разработкой такого рода. Принцип работы такой же, ка и у четырехтактного двигателя, но разница в том, что при сгорании горючей смеси, происходит вращение трехгранного ротора, причем всегда в одном и том же направлении.
Первый серийный автомобиль с двигателем Ванкеля появился в 1964 году. Но и эти двигатели имели недостатки, первым делом изнашивались вершины ротора, а это приводит к просачиванию газов между им и кожухом ротора.