Мотор
Шрифт:
Мы уже говорили о том, что во время непрерывной работы двигатель сильно разогревается от вспышек горючего внутри цилиндра. Поэтому двигатель нужно охлаждать. Для этого на цилиндры одета «водяная рубашка» (рис. 13).
Рис. 13. Схема водяного охлаждения автомобильного двигателя.
Что она собой представляет?
Вокруг цилиндров в самом теле блока ещё при его отливке сделаны пустоты — они-то и заполняются охлаждающей
Для того чтобы вода остывала, перед мотором устанавливают другое специальное устройство — радиатор, соединённый с «водяной рубашкой». Радиатор состоит из тоненьких трубочек, которые обдуваются встречным воздухом с помощью вентилятора.
В двигателе много трущихся частей — их надо смазывать. Трутся поршни о цилиндры; трутся шарниры шатуна; трётся коленчатый вал в подшипниках. Смазка стенок цилиндра и всех подшипников осуществляется разбрызгиванием масла, находящегося в нижней части кожуха, закрывающего коленчатый вал с шатунами. Эта часть двигателя называется картером; он хорошо виден на рисунке 10. При своём движении вверх и вниз шатуны захватывают масло и разбрызгивают его. Масляная пыль оседает на трущихся частях. В других случаях масло подаётся к трущимся частям маленьким масляным насосом, который накачивает смазку через специальные отверстия в теле коленчатого вала.
Рис. 14. Схема силовой передачи автомобиля.
Но вот мотор работает.
Как же его усилие передаётся колёсам автомобиля?
Между валом двигателя и колёсами автомобиля находится ряд зубчатых шестерён и специальная муфта сцепления. Эта муфта необходима для того, чтобы отсоединять работающий двигатель от колёс при переключении шестерён и при остановке автомобиля, когда двигатель его ещё продолжает работать (рис. 14).
Вал автомобильного двигателя всегда вращается только в одну сторону. Число оборотов и усиление двигателя меняется также лишь в определённых пределах. Но ведь автомобилю нужно трогаться с места, набирать скорость, а иногда двигаться назад. Всё это выполняется с помощью коробки передач (коробки скоростей), переключаемой водителем.
Коробка эта состоит из ряда зубчатых колёс, которые могут передвигаться с помощью особой рукоятки. Шестерни вступают в зацепление с зубчатыми колёсами и передают вращение мотора колёсам автомобиля. При этом число оборотов колёс в несколько раз уменьшается по сравнению с оборотами мотора. А уменьшая число передаваемых оборотов, шестерни соответственно увеличивают усилие мотора, передаваемое колёсам. Чем медленней едет автомобиль, тем большую силу он имеет на колёсах. Переключив соответствующим образом шестерни коробки передач, можно заставить колёса автомобиля вращаться и в обратную сторону. При заднем ходе автомобиля вал двигателя продолжает вращаться в ту же сторону.
Таковы устройство и работа автомобильного мотора.
Работа мотоциклетного двигателя не отличается от автомобильного. Двигатель мотоцикла имеет обычно один или два цилиндра, охлаждаемых не «водяной рубашкой», а встречным потоком воздуха. Такое охлаждение называется воздушным. Цилиндры для лучшего охлаждения имеют снаружи тонкие рёбра и располагаются не в одном блоке, а порознь. Чаще всего они установлены горизонтально,
В заключение посмотрим, от чего зависит мощность современного двигателя внутреннего сгорания.
В первую очередь она зависит от числа цилиндров в двигателе — чем больше их, тем значительнее мощность мотора. Мощность зависит также и от размеров самого цилиндра, от объёма его. Когда говорят, что двигатель имеет объём столько-то кубических сантиметров — этим характеризуют мощность двигателя. Наконец, с увеличением числа оборотов мотора, естественно, растёт и его мощность. Есть и ещё одна величина, влияющая на мощность мотора, — это степень сжатия горючей смеси перед её зажиганием. В обычных двигателях смесь сжимают в Б или 6 раз. Увеличение сжатия увеличивает и мощность двигателя, но не беспредельно. При степени сжатия свыше 8–9 горючее начинает самовоспламеняться или, как говорят, двигатель детонирует. Об этом свойстве самовоспламенения горючего мы расскажем в следующей главе.
6. Дизель
Рассмотренный нами двигатель внутреннего сгорания даёт по сравнению с паровой машиной огромную экономию топлива. Однако для своей работы он требует весьма дорогостоящего горючего — бензина.
Изобретатели задались целью — создать наиболее экономичный двигатель, который, обладая качествами бензинового мотора, работал бы на более дешёвом жидком горючем.
Такой двигатель, работающий на керосине, удалось создать изобретателю инженеру Дизелю, именем которого и назван новый двигатель внутреннего сгорания. Дизель же, работающий на самом дешёвом жидком топливе — на сырой нефти, был создан в России.
Рис. 15. Четыре такта работы дизеля.
Дизель показал высокое полезное использование тепла горючего — 34 процента против 24 процентов у бензинового мотора и 10–15 процентов у паровой машины.
Как же работает и устроен дизель? Чем он отличается от бензинового мотора?
Представьте себе обычный четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с цилиндром, поршнем, коленчатым валом и маховиком. Создадим этому двигателю несколько иные условия работы и рассмотрим четыре такта его рабочего процесса (рис. 15).
Первый такт: в цилиндр двигателя всасывается чистый воздух, а не горючая смесь воздуха с парами бензина, как в обычном моторе.
Второй такт: воздух обратным движением поршня подвергается очень большому сжатию (до 35 атмосфер). В результате сжатия он мгновенно нагревается (до 700 градусов). Эта температура вполне достаточна для того, чтобы горючее вспыхнуло без зажигания электрической искрой. Поэтому, если в такой раскалённый сжатый воздух впрыснуть теперь жидкое топливо, оно самовоспламенится. Это и осуществляется в следующем такте.
Третий такт: горючее подаётся в цилиндр постепенно с тем, чтобы оно не взрывалось, а сгорало. При таком сгорании газы, расширяясь, будут давить на поршень во время всего рабочего хода, а не только в момент взрыва, как это было в бензиновом двигателе.
При четвёртом такте поршень выталкивает отработанные газы в выхлопную трубу.
— Но, — скажет поверхностный наблюдатель, — ведь почти то же самое происходит в бензиновом моторе. Правда, у него давление сжатия смеси меньше… Надо, видимо, увеличить давление…