Изобретение двигателей, работающих на бензине произвело революцию транспортных средств в начале 20 века. Они заменили паровую и газовую тягу, а также до появления реактивной авиации использовались в летательных аппаратах.
Энергия бензина
Моторы, работающие на бензине, как известно имеют прямое отношение к двигателям внутреннего сгорания. Движущую энергию в них обеспечивает сгорание топлива. Это происходит благодаря смешению воздуха с парами бензина, которые воспламеняются искрой. Быстрое расширение образующихся газов предусматривает так называемое взрывное сгорание.
Во многих двигателях, работающих на бензине поршень двигается с помощью газов внутри цилиндра, таким образом вращая вал. Для крупных агрегатов характерно наличие нескольких, последовательно работающих поршней и цилиндров, которые обеспечивают равномерное вращение. В не имеющих цилиндры двигателях роторного типа, ротор вращается непосредственно с помощью газов.
Двигатель двухтактный
Простейшим видом бензиновых цилиндровых моторов является двухтактный двигатель. Подобные агрегаты применяются в газонокосилках, мотоциклах и даже некоторых маломощных автомобилях. Как следует из названия, рабочий цикл каждого из поршней состоит из 2-х тактов. Двигаясь по цилиндру наверх, поршень сжимает смесь из воздуха и топлива. При этом в то же время очередная порция смеси засасывается под поршень.
Сжатая смесь воспламеняется с помощью искры высокого напряжения, что является началом второго такта — поршень возвращается вниз под воздействием взрывных газов. Движением вниз поршень проталкивает новую горючую смесь к продувочному окну, которое ведет в надцилиндровое пространство. Отработанные газы выталкиваются свежей смесью через окно выпуска, сама же сжимается при повторном поднятии поршня.
Поршень в своем верхнем положении осуществляет блокировку выпускного окна, тем самым не позволяя газам выходить. Открытие окна происходит лишь тогда, когда поршень находится на своей нижней точке.
Таким образом вращение коленчатого вала обеспечивается равномерным движением поршня вверх и вниз. На вале закреплено тяжелое маховое колесо (маховик), по достижению поршнем нижнего положения продолжающего вращательное движение. Именно так маховик преобразует энергетические приливы, идущие за счет опускания поршня в ровное движение.
Двигатель четырехтактный
На примере двухтактного двигателя можно догадаться о принципе работы этого агрегата. Алгоритм следующий:
- Нижний ход — всасывание смеси горючего в надпоршневую полость;
- Поднятие поршня — смесь сжимается;
- Воспламенение сжатого горючего искрой — ход поршня вниз;
- Вытеснение отработанных газов поднятием поршня.
Говоря о четырехтактном двигателе следует отметить его не очень высокую эффективность: лишь 1/3 топливной энергии преобразуется в полезную. Остальное тратиться в никуда.
Двигатель роторный
Наиболее удачной разработкой, повышающей КПД двигателя на сегодняшний день является роторный двигатель. Он работает по принципу четырехтактного, однако за счет сгорания топлива вращение придается трехгранному ротору, который крутится в одном направлении.
Несмотря на явную экономичность, эти моторы имеют существенный изъян в виде постоянного изнашивания вершин ротора. Данное обстоятельство приводит к тому, что между кожухом мотора и роторными вершинами образуется просачивание газов. Но несмотря на имеющиеся существенные недостатки данных моторов, на них возлагаются большие надежды в будущем.
