На чем работает двигатель внутреннего сгорания: купить, продать и обменять машину

Как работает двигатель внутреннего сгорания. » Хабстаб

Для непосвящённых, двигатель выглядит как хитросплетение металлических трубок и проводов. Возможно, покупая автомобиль, вы слышали что-то типа “двигатель V-6, объёмом 3 литра”. В этой статье мы рассмотрим базовые принципы работы двигателя.
Бензиновый двигатель преобразует энергию бензина, в поступательное движение автомобиля. Бензиновый двигатель есть не что иное, как двигатель внутреннего сгорания. Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания: дизельные, роторные, хеми, двухтактные. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Также существуют двигатели внешнего сгорания. Паровой двигатель паровоза и парохода, является наглядным примером двигателя внешнего сгорания. Топливо в паровом двигателе сгорает не в двигателе, а пар создаёт движение уже внутри двигателя. Двигатели внутреннего сгорания намного эффективнее двигателей внешнего сгорания, то есть расходуют меньше топлива при одинаковой работе. Плюс, двигатель внутреннего сгорания гораздо меньше, чем аналогичный по мощности, двигатель внешнего сгорания. Этот факт объясняет почему мы не увидим двигатель внешнего сгорания на автомобилях GM или Ford.
 
Принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания заключается в следующем: если малое количество топлива, обладающего большой энергоёмкостью и находящегося в небольшом закрытом пространстве — поджечь, выделится огромное количество энергии в виде газа. Преобразовав эту энергию в поступательное или вращательное движение, можно использовать её для своих нужд.
 
Почти все современные автомобильные двигатели четырехтактные. Четырехтактный цикл сгорания так же известен как цикл Отто, в честь Nikolaus Otto, который предложил его в 1867 году.
Он состоит из следующих этапов:

• Впускной такт;
  
• Такт сжатия;
  
• Такт горения;
  
• Выпускной такт;
  

Рассмотрим подробнее каждый такт.

Впускной такт. Поршень из верхней точки начинает двигаться вниз, открывается впускной клапан и в цилиндр засасывается топливовоздушная смесь. Эта смесь состоит примерно из 15 частей воздуха и одной части бензина.
 
Такт сжатия. Поршень перемещается вверх, чтобы сжать смесь. Сжатие делает взрыв более эффективным.
 
Такт горения. Когда поршень достигает верхней точки, в цилиндре проскакивает искра и смесь взрывается, толкая поршень вниз.
 
Выпускной такт. После того как поршень достигает нижней точки, открывается выпускной клапан и поршень выталкивает отработавшие газы в выхлопную трубу. Работа газов заключалась в толкании поршня вниз, а так, как свою работу они выполнили их называют отработавшими.

 
На анимации выше каждый такт окрашивает камеру сгорания своим цветом, расшифровка цветов указана правее. Коленвал через шатун приводит в движение поршень. Таким образом, вращательное движение коленвала преобразуется в поступательное движение поршня.
Выше мы рассмотрели как работает один цилиндр. Обычно количество цилиндров в двигателе начинается с четырёх, также может быть шесть и восемь.
Расположены цилиндры могут быть одним из трёх способов: в ряд, напротив друг друга и в виде буквы “V”. Теперь понятно откуда берутся названия типа: рядная четвёрка или “V”—образная шестёрка. Каждая конфигурации имеет свои  преимущества и недостатки.

Рассмотрим основные части двигателя.

Свеча зажигания создаёт искру для поджига топливовоздушной смеси. Искра создаётся в цилиндре в строго определённое время.

Впускной и выпускной клапана открываются в строго заданное время, что бы поршень мог затянуть топливовоздушную смесь в цилиндр и выпустить отработавшие газы. Хотелось бы отметить, что во время рабочего такта, камера сгорания герметично закрыта клапанами.

Поршень представляет собой кусок металла, выполненный в форме цилиндра, который совершает поступательное движение внутри цилиндра.
Поршневые кольца выполняют несколько функций:

• Обеспечивают минимальный зазор между поршнем и кромкой цилиндра, обеспечивая максимальную герметичность.
  
•  Через кольца происходит охлаждение поршня, так как кольца связывают цилиндр с водяной рубашкой.
  
• Уменьшают расход масла.
  

Часто среди автомобилистов можно услышать фразу ”двигатель ест масло”, это значит что кольца неплотно прилегают к стенкам цилиндра и масло попадает в цилиндр, а там ему ничего не остаётся как сгореть.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом.

Коленчатый вал, вращаясь, за счёт своей геометрии позволяет двигаться поршню вверх, вниз.
 
Почему не заводится двигатель.
Вы выходите утром на работу, а ваша машина не заводится. Где же искать причину?
Теперь когда вы знаете как работает двигатель, давайте определим три основные причины:

• отсутствие искры;
  
• не поступает топливная смесь в цилиндр или поступает, но не в том количестве, или не должного качества;
  
• отсутствие должной компрессии;
  

Если отсутствует искра или появляется не в то время, автомобиль не заведётся. Искра может отсутствовать по следующим причинам:

• неисправна свеча;
  
• обрыв высоковольтного провода;
  

Перейдём к топливной смеси, если воздухозаборник забит, топлива будет достаточно, но воздуха будет недостаточно. Если топливный насос не создаёт положенного давления, ситуация будет обратной. Примесь в топливетакая, как вода, не даст двигателю завестись.

Отсутствие положенной компрессии может быть по следующим причинам:

• изношены поршневые кольца;
  
• впускные и выпускные клапана не обеспечивают должной герметичности;
  
• прогар цилиндра;
  

Также существуют другие причины:

•  сел аккумулятор, и стартер не может провернуть двигатель;
  
• заклинил подшипник коленчатого вала;
  
• сбились метки газораспределительного механизма;
  
• кто-то засунул в глушитель картошку, отработавшие газы не могут выйти из цилиндра и двигатель не заведётся;
  
• закончилось масло в двигателе;
   

 
Давайте рассмотрим подробнее как работает газораспределительный механизм(ГРМ).
Деталь, которая открывает и закрывает клапана, называется распределительным валом.
На распределительном валу можно увидеть кулачки, которые толкают клапана. Для того чтобы кулачки вовремя толкали клапана, распредвал соединён цепью или зубчатым ремнём с коленвалом. Таким образом, клапана синхронизированы с поршнями. Распределительный вал вращается со скоростью в два раза меньшей чем коленвал.

Система зажигания.
В системе зажигания генерируется высокое напряжение, которое потом передаётся через провода к свечам. Высокое напряжение подаётся на трамблёр, который определяет какой свече необходимо подать искру в данный момент. Увидеть это можно на анимации ниже.


 
Система охлаждения.
Система охлаждения в большинстве двигателей состоит из радиатора и водяного насоса. Охлаждающая жидкость циркулирует вокруг цилиндров, забирая тепло, затем проходя через радиатор — охлаждается. В некоторых автомобилях (в первую очередь Volkswagen Жук), а также на большинстве мотоциклов и газонокосилок, применяется двигатель с воздушным охлаждением. Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но, как правило, ресурс и мощность двигателя снижаются. 

В этой статье мы рассмотрели не все системы автомобиля, как это сделано в оригинале, а лишь те которые показались нам наиболее интересными.

Двигатель внутреннего сгорания – как работает, принцип действия и типы

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 394.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 394.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на сегодняшний день является самым популярным двигателем в мире. ДВС заставляют двигаться самолеты, морские и речные суда, тепловозы, сельскохозяйственную технику и, конечно, автомобили. Огромное значение ДВС имеют в военной технике. Рассмотрим как работает двигатель внутреннего сгорания.

Основные принципы действия ДВС

Ключевым элементом ДВС является один или несколько металлических цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива.

Рис. 1. Внутреннее устройство двигателя внутреннего сгорания.

Внутри цилиндра расположен поршень, диаметр которого чуть меньше диаметра цилиндра, что позволяет ему свободно перемещаться.

Рис. 2. Устройство поршня ДВС.

Поршень представляет собой полый металлический цилиндр, опоясанный пружинящими кольцами, вложенными в канавки на поршне (поршневые) кольца. Назначение поршневых колец — не пропускать газы, образующиеся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками цилиндра. К поршню прикреплен металлический стержень (“палец”), который соединяет поршень с шатуном. Шатун служит для передачи вертикального усилия от поршня к коленчатому валу. В верхней части цилиндра имеются два канала, закрытые клапанами. Через один канал — впускной подается горючая смесь (топливо с воздухом), а через другой — выпускной — выбрасываются продукты сгорания.

В верхней части цилиндра размещена свеча зажигания. С помощью этой детали производится поджиг горючей смеси от искры, возникающей между близко расположенными электродами свечи.

Первый поршневой двигатель в 1807 г. изобрел швейцарец Франсуа Исаак де Риваз.

Для чего нужен карбюратор

Карбюратор необходим для получения горючей смеси. Рассмотрим принцип действия этого устройства.

Рис. 3. Как работает карбюратор ДВС

Если в цилиндре открыт только впускной клапан и поршень движется к коленчатому валу, то сквозь отверстие в разряженное пространство атмосферное давление резко подает воздух. Поток воздуха с большой скоростью проходит мимо инжектора (карбюраторной трубки) и засасывает бензин. Таким образом получается горючая смесь (бензиновые пары и воздух). Искра от свечи поджигает смесь, получается микровзрыв, в результате которого раскаленные продукты сгорания (газы) расширяясь давят на поршень, и этим создается полезная работа. Внутренняя энергия газовой смеси преобразуется в механическую энергию поршня. Поршень через шатун передает усилие на коленчатый вал, который создает вращательный момент, передавая его на колеса (или на винт, пропеллер и т.д.).

Четырехтактный ДВС

Одноцилиндровые двигатели ставятся главным образом на мотоциклах.

На автомобилях тракторах и т.п. ставятся 4, 6, 8 и более цилиндров.

Рабочий цикл цилиндра состоит из четырех тактов: всасывания смеси, сжатия, сгорания и выхлопа. Получается, что только один такт является полезным (рабочим). Поэтому был разработан двигатель, состоящий из четырех цилиндров, которые работают поочередно и, таким образом, при каждом такте по крайней мере один из цилиндров работает: вращает коленчатый вал.

Какие есть типы ДВС

Кроме бензиновых двигателей внутреннего сгорания, есть и другие, которые не так популярны, но тоже имеют свои преимущества:

• Дизельные двигатели работают при степенях сжатия горючей смеси в 3-4 раза больших, чем бензиновые. Это позволило повысить к.п.д. двигателя и дало возможность отказаться от системы зажигания. Смесь самовоспламенятся при высоком давлении, когда воздух от сжатия разогревается до 500-600С
  0. Кроме этого, такие двигатели работают на дешевых сортах топлива, которое так и называют “дизтопливо”.
• Газовые двигатели работают от смеси сжиженных природных газов, хранящихся в баллонах под давлением насыщенных паров.

Необходимо понимать, что для обеспечения постоянной работы ДВС в автомобиле должны работать также система охлаждения двигателя, система подачи топлива и воздуха, система запуска и система выхлопа. На современных автомобилях большое значение приобретает компьютерный блок, держащий под контролем параметры всех систем.

Что мы узнали?

Мы познакомились с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Топливная смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, воспламеняясь в цилиндре двигателя, оказывает давление на поршень, который приводит во вращательное движение коленчатый вал двигателя. Внутренняя энергия горючей смеси преобразуется в механическую.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Александр Чулков

  5/5

• Артём Гарипов

  5/5

• Виталий Захаров

  5/5

• Мария Кшевач

  4/5

Оценка доклада

4. 6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 394.

---

А какая ваша оценка?

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Бери и Делай

3,4 тыс. подписчиков

28.01.2022

Представить современный мир без двигателя внутреннего сгорания невозможно. Именно он помогает нам добраться утром до работы или комфортно путешествовать по миру. Но несмотря на популярность этих двигателей далеко не все знают, как они работают.

«Бери и Делай» расскажет об устройстве и принципе работы двигателя внутреннего сгорания.

Что такое двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это своеобразная машина, преобразующая топливо в механическую энергию. Он относится к тепловым двигателям, то есть сжигает топливо для получения энергии, с помощью которой выполняется полезная работа. ДВС используют в воздушных, водных, железнодорожных, автомобильных и других транспортных средствах, а также в газонокосилках, цепных пилах, воздушных компрессорах и так далее. Двигатель внутреннего сгорания имеет такое название, потому что топливо воспламеняется и сгорает внутри него. В настоящее время ДВС самые популярные производящие энергию устройства в мире.

Бензиновый и дизельный ДВС

Самые распространенные двигатели внутреннего сгорания — бензиновые и дизельные. По своей сути они одинаковы. Оба двигателя работают благодаря топливу, воздуху и процессу горения. И все же разница между ними есть.

• В бензиновом двигателе топливо заранее смешивается с воздухом, затем сжимается поршнем внутри цилиндра и поджигается искрой от свечи зажигания.
• В дизельном двигателе поршень сначала сжимает воздух и только потом впрыскивается топливо. Свеча зажигания здесь не используется. Воздух сильно нагревается при сжатии, и топливо возгорается самостоятельно.

Как устроен двигатель внутреннего сгорания

Самый распространенный двигатель внутреннего сгорания — это 4-тактный бензиновый двигатель. Он состоит из следующих элементов:

1. Выпускной распределительный вал
2. Коромысло выпускного клапана
3. Свеча зажигания
4. Коромысло впускного клапана
5. Впускной распределительный вал
6. Выпускной клапан
7. Впускной клапан
8. Головка блока цилиндра
9. Поршень
10. Поршневой палец
11. Шатун
12. Блок двигателя
13. Коленчатый вал

• ВМТ — верхняя мертвая точка
• НМТ — нижняя мертвая точка

Некоторые детали ДВС неподвижны:

• головка блока цилиндра
• цилиндр

Другие составляющие двигаются:

• распределительный вал
• поршень
• коленчатый вал
• шатун
• клапан

Принцип работы ДВС

Выше мы рассмотрели составляющие 1-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания. В автомобильных двигателях зачастую используют 4–8 цилиндров. Существуют авто и с 16 цилиндрами. А у поршневых авиационных двигателей их целых 28. С увеличением числа цилиндров возрастает мощность двигателя. Цилиндр — это силовая единица двигателя. Как правило, двигатели с большим количеством цилиндров производят больше мощности, а с меньшим — лучше экономят топливо. В цилиндре не всегда 2 клапана. Для увеличения мощности двигателя зачастую используют по 4 клапана на цилиндр. Во всех двигателях внутреннего сгорания топливо сгорает внутри. Камера сгорания состоит из цилиндра, в котором ходит плотно прилегающий поршень. Он движется внутри цилиндра от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). Движение поршня между этими точками называется ходом. Поршень прикреплен к шатуну, который соединен с коленчатым валом. Посредством этого движения поршня вверх и вниз преобразуются во вращательные движения. Мощность ДВС получает за счет сжигания смеси топлива и воздуха в замкнутом пространстве. При сгорании топлива в воздухе образуется горячий газ, объем которого расширяется. Он толкает поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. Если говорить об автомобиле, то через трансмиссию это движение передается на колеса, которые и заставляют его двигаться.

4 такта работы двигателя

Двигатель, который мы разбирали выше, называют 4-тактным, потому что 1 цикл работы в нем совершается за 4 такта.

1. Впуск
2. Сжатие
3. Рабочий ход (сгорание)
4. Выпуск

За 1 рабочий цикл поршень делает 2 полных прохода в цилиндре, а коленчатый вал, соответственно, 2 оборота.

Впуск

• В начале 1-го такта поршень находится рядом с ВМТ.
• Впускной клапан открывается, и поршень опускается вниз, к НМТ. В этот момент в цилиндр всасывается воздушно-топливная смесь или просто воздух, если речь идет о дизельном двигателе.

Такт впуска заканчивается, когда поршень доходит до НМТ. Во время 1-го такта двигатель потребляет энергию.

Сжатие

• В начале 2-го такта поршень находится в НМТ.
• Впускной и выпускной цилиндры во время этого такта закрыты.
• Поршень начинает движение вверх — к ВМТ. В этот момент он сжимает смесь воздуха и топлива в бензиновых двигателях или просто воздух в дизельных. Максимальное давление достигается, когда поршень находится близко к ВМТ. Примерно тогда же и происходит подача искры в бензиновом двигателе и впрыск топлива в дизельном.

В такте сжатия двигатель все еще потребляет энергию, причем даже больше, чем в такте впуска.

Рабочий ход

• В начале 3-го такта поршень находится в ВМТ.
• Впускной и выпускной клапаны закрыты.
• Сгорание топливовоздушной смеси начинается еще в конце такта сжатия. Этот процесс приводит к резкому повышению давления внутри цилиндра, которое толкает поршень вниз, к НМТ.

Именно в этот момент поршень через шатун заставляет вращаться коленчатый вал. Сила, которая действует на коленвал, называется крутящим моментом. Во время такта сгорания топлива (рабочего хода) двигатель производит энергию.

Выпуск

• Во время начала 4-го такта поршень находится в НМТ, куда его оттолкнуло повысившееся после сгорания топлива давление.
• Во время такта выхлопа выпускной клапан открыт.
• Поршень начинает движение от НМТ к ВМТ, выталкивая большую часть выхлопных газов из цилиндра в выхлопные трубы.

В процессе такта выпуска двигатель снова потребляет энергию.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Далеко не все получаемое двигателем топливо преобразуется в полезную энергию. Большая часть энергии превращается в тепло, которое нейтрализует система охлаждения. Коэффициент полезного действия (КПД) 4-тактных двигателей составляет 20–25 %. Только этот процент энергии топлива преобразуется в механическую энергию. Остальное уходит в систему охлаждения и выхлоп. У дизельных двигателей КПД выше. У крупных он доходит до 42 %, а у двигателей легковых и грузовых автомобилей держится на отметке в 25–30 %.

Немного истории

Первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания изобрел инженер Жан Жозеф Этьен Ленуар. В 1860 году Ленуар установил газовый 1-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания на 3-колесную повозку и запатентовал его. Первый двигатель внутреннего сгорания работал достаточно неплохо, но был слишком шумным и часто перегревался. Охлаждать его приходилось при помощи воды. К тому же изобретение Ленуара было совсем неэкономичным. В 1863 году инженер представил 3-колесную повозку, работавшую на бензине. Во время демонстрации в Париже она проехала 11,2 км за 3 часа. И хотя двигалась повозка очень медленно, она производила довольно сильное впечатление, ведь в движение ее приводили не лошади или мулы, а двигатель. Двигатели Ленуара были достаточно популярны. Всего их сделали около 500 штук. В 1876 году Николаус Отто изобрел эффективный газовый двигатель. Это был первый 4-тактный поршневой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель сразу же встроили в мотоцикл. В двигателе Отто использовался принцип впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Точно так же сейчас работают большинство двигателей внутреннего сгорания в автомобилях или мотоциклах. В 1885 году Карл Бенц создал первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, работавшем на бензине, а в 1886 году он запатентовал его. Свой двигатель Бенц сделал на основе разработок Отто, а тот, в свою очередь, пользовался наработками Ленуара.

Поделиться в социальных сетях

Вам может понравиться

Обзор силовой установки

: двигатель внутреннего сгорания Обзор силовой установки

: двигатель внутреннего сгорания

Следите за нашими обновлениями на @Ask_ICAR.

---

С момента создания первого современного автомобиля почти полтора века назад на рынке доминировал один бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Теперь у бензинового двигателя внутреннего сгорания есть несколько претендентов, пытающихся украсть корону. В прошлом было много различных типов двигателей, но многие из них работали исключительно на ископаемом топливе.

В последнее время из-за повышения стандартов экономии топлива и осведомленности о выбросах появляется новое поколение двигателей. Многие полагаются на электричество, чтобы помочь в питании транспортного средства. С этими новыми силовыми установками приходит новый набор правил и предупреждений о том, как их ремонтировать. Многие специалисты по столкновению имеют представление о том, как работают некоторые из новых силовых агрегатов, но не имеют полного представления о том, что происходит под капотом. Важно понимать внутреннюю работу двигателя, чтобы безопасно и правильно диагностировать и ремонтировать его после столкновения. В этой серии мы познакомим вас со многими текущими вариантами двигателей и с тем, как они преобразуют потребляемое топливо в полезную мощность.

Давайте рассмотрим бензиновую трансмиссию внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания используют топливо для создания взрыва (мощности) для перемещения поршня вниз. Хотя существует множество различных конструкций двигателей внутреннего сгорания, для выполнения одного запуска необходимы три важнейших компонента: топливо для сжигания, кислород для поддержки горения и источник воспламенения для начала горения. Эти силовые агрегаты используют аккумуляторную систему 12 В для запуска автомобиля и питания аксессуаров. Аккумулятор заряжается от генератора, работающего от двигателя.

Поршень прикреплен к коленчатому валу через шатун, который преобразует движение поршня вверх и вниз во вращательное усилие. Затем это вращение используется для включения трансмиссии, заставляющей транспортное средство двигаться. Во время работы двигателя он также подзаряжает аксессуары автомобиля и заряжает аккумулятор. Для устранения столкновений это стандартный двигатель, который использовался десятилетиями.

Современные двигатели внутреннего сгорания имеют значительное количество чувствительных электрических компонентов. В связи с этим крайне важно отключать и изолировать аккумулятор и электрическую систему при ремонте и сварке автомобиля. Добавленный электрический ток от сварки может повредить важные электрические компоненты двигателя. Наконец, охлаждение и смазка двигателя являются важной частью двигателя внутреннего сгорания. Тепло, образующееся при сгорании, необходимо отводить, а также может потребоваться охлаждение масла. Это делает передний радиатор критически важным для работы двигателя, и при его замене необходимо соблюдать надлежащие процедуры.

Дополнительные новости о ремонте после столкновений I-CAR, которые могут оказаться полезными:
Обзор трансмиссии

---

Связанные курсы I-CAR

• Самый популярный
• Самые последние
• Архив

---

Десять наиболее частых вопросов по транспортным средствам

Hyundai	Имеется ли у Hyundai процедура разделения?
Kia	Имеется ли в Kia процедура разделения?
Chevrolet	Есть ли у Chevrolet предупреждение против разделения на секции, когда нет процедуры?
BMW	Может ли I-CAR выслать мне процедуры ремонта BMW?
Honda	Что говорит Honda о ремонте поврежденных жгутов проводов системы подушек безопасности?
Хендай	Есть ли у Hyundai процедуры замены деталей?
Mercedes-Benz	Может ли I-CAR выслать мне процедуры ремонта Mercedes-Benz?
Honda	Что Honda говорит о выпрямлении передних нижних направляющих?
Subaru	Нужно ли заменять подушку безопасности переднего пассажира на Subaru, даже если подушка безопасности не сработала? Информация о ремонте, похоже, указывает на то, что так и должно быть.
Nissan	Существует ли процедура ремонта проводки разъема подушки безопасности?

Первая десятка конкретных вопросов I-CAR

	Что говорит I-CAR об использовании переработанной боковой панели, которая включает внутреннюю, внешнюю и усиливающую части?
	Что I-CAR говорит о выпрямлении перегиба?
	Можно ли использовать Общие рекомендации I-CAR по секционированию?
	Что I-CAR говорит о ремонте поврежденных противовзломных балок?
	Что I-CAR говорит о решении использовать переработанные детали?
	Что I-CAR говорит о парной замене деталей подвески?
	Что I-CAR говорит о ремонте поврежденных усилителей бампера?
	Что I-CAR говорит о допусках на ремонт?
	Что I-CAR говорит об использовании переработанных подушек безопасности?
	Что I-CAR говорит о ремонте поврежденных боксов?

• О РТС
• Свяжитесь с нами
• Связанные отраслевые ссылки
• Подписаться на РТС
• Новостная рассылка

• Помощь/Часто задаваемые вопросы
• Политика отмены
• Политика в отношении рекламы и файлов cookie
• Обновленная Политика конфиденциальности
• Обновленные положения и условия

твитов от @Ask_ICAR

Можно ли запустить двигатель внутреннего сгорания в космосе?

| Car Design

Это не такой глупый вопрос, как вы могли подумать, поэтому мы вызвали экспертов.

Когда мы писали об усилиях GM по отправке автомобиля обратно на Луну с использованием той же технологии электрической трансмиссии, что и в Hummer EV, пользователь на нашей странице в Facebook заявил, что это имеет смысл, потому что «двигатель не будет работать. в космосе.» Хотя было бы легко проигнорировать такой комментарий, мы решили, что будет интереснее выяснить, действительно ли двигатель внутреннего сгорания (или ДВС) не может работать в космосе. Просто чтобы убедиться, что мы не говорим из-за задницы, мы также задали вопрос исследователям и профессорам Калифорнийского политехнического государственного университета, или сокращенно Калифорнийского политехнического университета.

Что вообще делают двигатели?

Лучше всего начать с переподготовки или, возможно, нового урока для тех, кто не знает, что и как делает двигатель. Простейшая идея состоит в том, что двигатель создает свою собственную мощность посредством «рабочей жидкости» для создания движения. Рабочее тело — это газ или жидкость, которые в первую очередь передают силу, движение или механическую энергию. Мы знаем, что трудно думать о газе как о «жидкости», но в мире науки газ рассматривается как жидкость во многих отношениях. Если бы это было не так, мы бы не поняли, как работают ни аэродинамика, ни пневматические клапаны, не говоря уже о том, чтобы смоделировать их.

Это определение объясняет, почему двигатель отличается от двигателя, которому для создания движения требуется питание от внешнего источника, то есть: электродвигателю для создания движения требуется питание от батареи или другого источника электроэнергии. Однако непрофессионал может использовать слова «мотор» или «двигатель» как синонимы, когда речь идет о движении транспортного средства. Для целей этой статьи мы будем использовать слово «двигатель» только для описания двигателя и не будем менять их местами.

Буква «C» в ICE

Горение – это процесс, при котором топливо сжигается с окислителем при определенном соотношении каждого из них. Это сгорание создает тепло, которое вызывает расширение газов в нашем цилиндре — нашей рабочей жидкости. Это все, что представляет собой сгорание, и именно поэтому большинство людей, когда их спросят, объяснят, почему двигатель не будет работать в космосе.

В космосе нет кислорода, и это вакуум, который высосет топливо до того, как оно сгорит, так что это не должно работать. Чего они не задают себе перед тем, как ответить на этот вопрос, так это «почему ракета работает в космосе, а ДВС не может?» Теперь, когда вы, вероятно, задали этот вопрос, мы можем правильно начать эту статью.

Сосать, хлюпать, хлопать, дуть в космос!

Мы обратились в Cal Poly, чтобы помочь нам с этим мысленным экспериментом по ДВС в космосе, и профессору машиностроения Патрику Лемье, доктору философии, PE; и профессор аэрокосмической техники Дайан Дж. ДеТуррис, доктор философии, были рады помочь нам и изложить всю теорию и объяснения по этой теме. Мы были счастливы получить их помощь — эти двое изучают и едят машиностроение и аэрокосмическую технику для развлечения и в качестве карьеры.

Короткий ответ заключается в том, что ДВС можно запускать в космосе, несмотря на холод (до определенной степени — без каламбура) и вакуум в окружающей среде. Когда дело доходит до того, как работает сгорание, все то же самое для бензиновых и жидкостных ракет, это просто количество каждой жидкости, необходимое для достижения этого сгорания вместе с окислителем и событием воспламенения, чтобы все началось.

Для большинства ракетных двигателей, работающих на жидком топливе, воспламенение создается с помощью воспламенителя факела, но в других ракетных двигателях с кислородной смесью используется гиперголическое (самовоспламеняющееся) топливо, закачиваемое в камеры сгорания, свечи зажигания (да, такие, как в вашем автомобиле), или — в случае с ракетой «Союз» — «спички-переростки», сделанные из пиротехнических ракет, закрепленных на березовых шестах. После воспламенения топливо сгорает, расширяется и приводит в движение объект, к которому привязан двигатель. Двигатель внутреннего сгорания делает то же самое, за исключением того, что расширяющиеся газы толкают поршень вниз, создавая энергию вращения на коленчатом валу.

Ракета, ДВС, взрыв тот же самый

«Разница заключается в том, что вы делаете с произведенной энергией, — говорит профессор ДеТуррис. — Ракета использует энергию для создания тяги в сужающемся и расширяющемся сопле, но ICE использует энергию для создания вращения. Любая из этих вещей может быть выполнена в вакууме, — однако, — отмечает она, — вам просто нужно учитывать температуру окружающей среды при разработке вашего приложения, и это может легко повлиять на материалы, которые вы используете в своей работе. пространство.» Одна из таких проблем связана с отсутствием кислорода, металлы легко сваривать в холодном состоянии. Это явление, связанное с вакуумом, позволяет металлам соединяться без плавления и нагревания, что в прошлом было проблемой для астронавтов и спутников. Однако современные материалы и лучшее понимание этого явления привели нас к материалам, более подходящим для космоса и предотвращающим холодную сварку.

«Вы также можете почувствовать, как это влияет на вещи, — говорит профессор Лемье, — рассмотрев двигатели небольших винтовых самолетов авиации общего назначения». «Автомобили без наддува, конечно, видят резкое падение атмосферного давления, когда они стабильно набирают высоту, и это связано с падением производительности, и поэтому «плотная высота» является таким важным параметром как для двигателей, так и для самолетов». Вот почему эти двигатели ограничены по высоте без добавления турбокомпрессора или нагнетателя, чтобы нагнетать больше воздуха, как в высокомощном автомобильном двигателе. Давление наддува означает, что при сжигании бензина нужно использовать больше воздуха.

Получение кислорода

Профессор Лемье также объясняет, что, хотя может показаться, что двигатель вообще не заработает в полном вакууме, это возможно, если вы сможете поставить окислитель. «Тогда это, безусловно, так. Если бы вы полагались на окружающую среду в качестве источника окислителя, это бы не сработало», — добавляет он. Если бы вы разработали инжектор окислителя для работы с закрытой камерой, вы могли бы даже сохранить те же конструкции клапанного механизма, которые мы сейчас используем в двигателях. Или вы можете проявить новаторство и удалить всю систему впуска и порт, заменив их прямым инжектором жидкого кислорода.

Питание мощного ракетного двигателя

Использование инжектора окислителя похоже на то, как это делают сейчас жидкостные ракеты, просто инжектор ракеты обычно не работает так, как инжекторы в ДВС. Насосы для жидкого кислорода и жидкого топлива ракеты во многом похожи на турбокомпрессор и называются турбонасосами. Разница, как правило, заключается в том, что вместо использования выхлопных газов для привода турбины он использует гравитацию и тянет жидкое топливо вниз для привода турбины. Крыльчатка, прикрепленная к этой турбине, сжимает каждую жидкость перед отправкой ее в основную камеру сгорания ракеты.

Есть и другие, которые используют газогенератор для привода крыльчатки (работает так же, как турбокомпрессор), а в последнее время были предприняты попытки привести турбину в движение с помощью электродвигателя («электрическая ракета», о которой вы, возможно, слышали, при условии, что вы небрежно рыщете по достижениям ракетостроения). То, как это делается, просто зависит от производителя ракеты и даже от параметров конкретной миссии, которую выполняет ракета.

Топливо под давлением подается в главный клапан, который открывается и закрывается, контролируя подачу топлива к форсунке. То, что на самом деле распыляет топливо, представляет собой пластину (или пару или набор пластин), заполненную точно просверленными отверстиями, как вы видите на конце бензиновой топливной форсунки. За исключением того, что, в отличие от топливной форсунки вашего автомобиля, здесь нет штифта, который фактически контролировал бы количество топлива, поступающего в основную камеру сгорания. Все это управляется главными клапанами, которые управляют потоком, а не объемом.

Наконец, воспламеняется топливо, как мы упоминали ранее, и ракета отрывается от стартовой площадки или движется вперед в космосе. Чтобы поддерживать подачу топлива в гравитационные турбонасосы в космосе, без какого-либо отдельного механического или электрического насоса, ракета полагается на импульс, создаваемый ускорением для поддержания потока жидкого топлива и окислителя. Этот импульс создает своего рода искусственную гравитацию, которая выталкивает жидкости на дно резервуаров и постоянно питает турбонасосы. Многие из этих решений для подачи топлива и окислителя в ракетный двигатель могут быть применены к ДВС. Опять же, это просто вопрос того, что каждый двигатель делает с расширяющимися газами.

Проблема не в вакууме

Хотя вы можете подумать, что космический вакуум может представлять проблему, профессор Лемье объясняет, что поршневые кольца могут герметизироваться в вакууме. Имейте в виду, что эти кольца борются с огромной разницей давления расширяющегося газа по сравнению с атмосферным давлением, которое обычно испытывает двигатель. «То, что герметизируют поршневые кольца, — это не совсем абсолютное противодавление в картере, — объясняет профессор Лемье. содержимое СС по направлению к картеру».

Он также указывает, что даже когда двигатель работает на уровне моря, «между этими кольцами существует большая дельта P, которая постоянно изменяется в течение 4-тактного цикла», и они отлично герметизируют камеру на протяжении всего цикла. цикл. «Если тот же двигатель с турбонаддувом (или) с наддувом, — добавляет он, — дельта P может значительно увеличиться (скажем, более чем на 15 фунтов на квадратный дюйм), а кольца по-прежнему будут хорошо его герметизировать. Абсолютный 0 фунтов на квадратный дюйм в картере. , который является вашим сценарием, добавляет к этой дельте P не более 15 фунтов на квадратный дюйм. Так что здесь нет проблем».

Наилучший способ борьбы с обратным давлением

Эта вакуумная среда потенциально может быть преимуществом для ДВС. «Что касается механической стороны, — говорит профессор Лемье, — то здесь тоже все становится интереснее: отсутствие противодавления в выхлопных газах означает, что объемный КПД двигателя увеличится, поэтому характеристики двигателя, такие как среднее эффективное давление торможения (BMEP) и другие, увеличатся. подниматься.» Это также работает внутри картера, который, как он отмечает, «также упадет, а это означает, что перепад давления на поверхности поршня возрастет до одной атмосферы, что снова поднимет BMEP». Если вы видели девятый эпизод первого сезона «Мастеров двигателей», вы знаете, что двигатели всех типов нуждаются в уменьшении противодавления и что за счет его уменьшения можно получить мощность. Только представьте, какую мощность мог бы развить ваш двигатель при нулевом противодавлении в выхлопе или картере.

Все это говорит о том, что вакуум не является проблемой и что сгорание на самом деле не зависит от «сжатия». На самом деле это скорее хранилище энергии вращения, которая передается на трансмиссию через коленчатый вал. Однако это сжатие приводит к выделению тепла при сжатии газов, и вместе с искрой от свечи зажигания начинается преобразование бензина и кислорода в тепловое расширение этих газов.

Итак, что на самом деле делает такт сжатия?

Однако, если вы можете генерировать достаточно тепла от вашей искры или даже использовать предварительный воспламенитель, ваша камера сгорания не нуждается в сжатии и будет продолжать работать. Были даже проведены испытания двигателей, в которых используется отдельная камера сгорания, которая подает расширяющиеся газы в цилиндр, чтобы заставить поршень двигаться вниз. Опять же, ракетный двигатель делает то же самое и не имеет поршня для создания сжатия. Вы также можете поджечь бензин вне двигателя, особенно легко, когда он находится в газообразном состоянии (дым).

Компрессия в любом поршневом двигателе — это способ накопления потенциальной энергии, которая будет использоваться для генерации энергии вращения посредством коленчатого вала. Неважно, двух- или четырехтактный он; бензин, дизель или любой другой вид топлива. Если топливо достаточно горячее, чтобы достичь воспламенения со своим окислителем, оно будет воспламеняться и расширяться до тех пор, пока не столкнется с чем-то и не сдвинет этот объект или не остановится, потому что этот объект требует большей силы, чем это расширение создает.

Дело не в топливе и окислителе, дело в весе

Помимо экстремального холода, который прямо сейчас может быть объяснен материалами (части в космосе тоже должны вращаться), почему мы не видим генераторы с питанием от ДВС для космической станции, марсохода Perseverance и будущие луноходы? Когда дело доходит до освоения космоса, есть два важных момента: вес и долговечность. Конечно, у нас есть возможность впрыскивать жидкости в камеры сгорания, хотя кислород является криогенной жидкостью и требует очень низких температур, чтобы оставаться в жидком состоянии, и это не проблема, поскольку мы можем делать это в ракетных двигателях так же, как с много видов топлива.

Возникают проблемы с доставкой этого топлива и окислителя в космос и с тем, как вы могли бы их восполнить. Одна из основных проблем при выходе в космос заключается в том, что вам нужна большая скорость, чтобы выйти на орбиту, и даже больше, когда вы хотите выйти из-под гравитационного влияния Земли и попасть на другую планету. Вот почему вы видите, как во многих орбитальных и межпланетных миссиях используются материалы, сделанные из вещей, о которых мечтают производители гоночных автомобилей, таких как титан, углеродное волокно и другие сверхлегкие материалы.

Именно поэтому многие космические и марсианские аппараты выглядят скелетонизированными, за исключением некоторых экранов из фольги для защиты термочувствительных частей. Если вам также нужно нести топливо и окислитель, вы должны учитывать эту массу в своей механике запуска и орбитальной механики, применяя больше энергии тяги для достижения космической скорости. Если вы имели дело с гоночным автомобилем, вы понимаете, к чему все идет. В противном случае большая тяга требует большей мощности, а это означает больше топлива и больше веса. Если бы вы могли дозаправиться на орбите — чего на момент написания этой статьи мы не могли — это не было бы проблемой. Поскольку мы не можем этого сделать, мы полагаемся на батареи, которые питаются от солнечной энергии для привода двигателей и силовой электроники наших космических кораблей и Международной космической станции (МКС).

Дополнительная заметка о марсоходе Perseverance

Нам пока неизвестны какие-либо ресурсы, которые позволили бы нам пополнить наше топливо или окислитель на Луне или Марсе. Именно этим Curiosity и Perseverance отличаются от других марсианских миссий: вместо того, чтобы полагаться только на солнечные панели для питания своих батарей, эти марсоходы размером с седан используют многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG), по сути, миниатюрную атомную электростанцию.

Основное различие между вашей местной атомной электростанцией и ММРТГ, помимо очевидной разницы в размерах, заключается в том, что вместо превращения воды в пар, который вращает турбину электрического генератора, используется эффект Зеебека. Самый простой способ описать эффект Зеебека состоит в том, что два непохожих, но электропроводящих материала создают электричество, применяя разницу температур на каждом конце этих материалов. По сути, это обратная сторона устройства Пельтье, используемого в охладителях сидений, где электрический ток проходит между этими двумя материалами и создает разницу температур в двух материалах, одна сторона горячее, а другая холоднее; это то, сколько автомобильных холодильников работают без фреона и компрессора. В общем, в ближайшее время мы не увидим марсоход с двигателем ICE или даже лунный багги.

Искры в местах, где живут астронавты

Некоторые из вас отмечают, что пожар в космосе — это плохо, вероятно, вспоминая Аполлон-1 и потерю Гаса Гриссома, Эда Уайта и Роджера Чаффи, когда они еще находились на стартовой площадке. для репетиции запуска. Вы также, без сомнения, слышали о предупреждениях о наличии пламени рядом с чистым кислородом и фотографиях сгоревших комнат и того хуже. Но, конечно же, кислород при отсутствии какого-либо источника топлива не представляет опасности возгорания. Однако верно, что любое топливо будет гореть интенсивнее в атмосфере чистого кислорода, чем на воздухе. Это потому, что азот, который составляет примерно 80 процентов воздуха, которым мы дышим, не является окислителем.

В современных космических кораблях и будущих космических станциях атмосфера такая же, как у нас на Земле: 20 процентов кислорода, 80 процентов азота. В переводе это означает, что пожароопасность на МКС такая же, как и здесь, на Земле, только очень-очень далеко от ближайшей пожарной части.

А как насчет побочного продукта сжигания топлива?

Если бы мы сохранили использование бензина и кислорода в качестве внутреннего источника топлива для ДВС, то выхлоп был бы проблемой в изолированной среде. Углекислый газ, оксид азота, несгоревшие углеводороды и другие твердые частицы должны быть отфильтрованы, чтобы создать безопасную среду, в которой человек мог бы работать. Было бы идеально, если бы все эти газы можно было просто выпустить в космос, но это было бы сложной задачей, а это означает, что более реалистичным вариантом использования генератора с питанием от ДВС был бы тот, который подвергается воздействию космической среды, просто как ракетный двигатель.

Если бы мы использовали альтернативное топливо, то их побочные продукты тоже нужно было бы фильтровать. Например, если бы мы использовали жидкий водород, побочным продуктом была бы вода со следами перекиси водорода и озона, поэтому пить ее прямо из выхлопной трубы было бы не очень приятно, но лучше, чем бензин. ДВС потребуется такая же защита от перепадов температур при прохождении между Солнцем и планетой, но это можно легко решить с помощью обогревателей и тепловых покрытий.

Мы могли бы запустить ДВС в космосе, но…

Хотя двигатель внутреннего сгорания можно запустить в вакууме и в холодной космической среде, реальность такова, что это просто невозможно. Вес переноски топлива и окислителя является основным бременем, за которым следует проблема пополнения их запасов вне Земли. Это означает, что аккумуляторные, солнечные и ядерные источники энергии и генерация являются единственными надежными и устойчивыми источниками для космических станций и транспортных средств, которые нуждаются в энергии для приборов и даже для движения.

За исключением ракет, мы никогда не увидим аппарат для исследования планет с двигателем внутреннего сгорания. Подумай о своих мечтах о сладком лунном багги, работающем на бензине, который превратился бы в кристаллы льда, которые превратились бы в твои слезы в холодном космосе, по крайней мере до тех пор, пока они не испарятся, встретившись с солнечным светом. Мрачно, да? Тем не менее, это вряд ли означает, что космический корабль должен быть скучным. Представьте себе полноприводный луноход мощностью 1000 л.с. с диким рулевым управлением, основанный на технологии Ultium от Hummer EV. Это, безусловно, было бы выполнимо. Интересно, позволят ли GM и NASA построить хот-род Lunar Vehicles в Hot Rod Garage?

Космические и ракетные изображения и диаграммы предоставлены Getty и NASA

Trending Pages

• Лучшие электромобили — модели электромобилей с самым высоким рейтингом

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить

• Это внедорожники с лучшим расходом бензина

Страницы трендов

• Лучшие электромобили — модели электромобилей с самым высоким рейтингом

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить

• Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Как работают автомобильные двигатели?

Если вы подумываете о покупке нового автомобиля, возможно, один из самых важных вопросов, на который вам нужно ответить, — купить электромобиль или бензиновый.

Многие из нас воспринимают свои машины как должное и никогда особо не рассказывают о том, что происходит под капотом. Современный бензиновый двигатель в автомобиле сегодня работает так же, как и с самого начала — с двигателем внутреннего сгорания. Итак, как именно работает автомобильный двигатель? Давайте немного вернемся к истории, чтобы узнать, что делает автомобильный двигатель.

Существуют двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания был разработан во второй половине восемнадцатого века в результате сотрудничества нескольких разных ученых. В отличие от парового двигателя, изобретение которого положило начало промышленной революции, двигатель внутреннего сгорания не требует внешнего источника тепла. Вместо этого он использует тепло для сжигания топлива как часть контура потока.

Хотя двигатель внутреннего сгорания по-настоящему не вытеснил паровой двигатель вплоть до девятнадцатого века, когда это произошло, он начал революцию в транспорте.

К 1876 году в продажу поступил современный двигатель внутреннего сгорания, разработанный Николаусом Отто, хотя на него сильно повлияли работы Этьена Ленуара. Именно это изобретение позволило разработать личный транспорт, прежде всего автомобиль. Более поздние изобретения, такие как самолет, также использовали двух- или четырехтактный двигатель.

Современные разработки в области технологий двигателей привели к созданию двигателя с непрерывным тактом сгорания, используемого в реактивных и ракетных двигателях. Кроме того, с ростом популярности гибридных или электрических автомобилей двигатель представляет собой постоянно меняющуюся технологию.

Однако большинство автомобилей по всему миру по-прежнему используют бензин или другие нефтепродукты в качестве топлива для сгорания.

Что такое бензиновый двигатель?

Наиболее распространенным в мире типом двигателя является бензиновый двигатель, который используется в большинстве частных транспортных средств. Действительно, с ростом числа автомобилей, продаваемых в развивающихся странах, бензиновых двигателей в мире становится больше.

На приведенном ниже рисунке показано поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания.

Индукция

Индукционная стадия цикла начинается, когда коленчатый вал поворачивается и вытягивает поршень вниз из цилиндра. Открытие клапана на входе топлива и воздуха подает в цилиндр как воздух, так и бензин.

Движение поршня называется тактом впуска или тактом впуска.

Сжатие

Следующий этап – такт сжатия. Здесь поршень возвращается в цилиндр, сжимая пространство, доступное для топливно-воздушной смеси. Поршень образует идеальное уплотнение с цилиндром, увеличивая тем самым давление в пространстве, содержащем топливо и воздух.

Когда поршень полностью вставлен в цилиндр и пространство максимально уменьшено, свеча зажигания создает искру для воспламенения смеси.

Что такое работа коленчатого вала?

Рабочий ход, производимый одним из цилиндров, приводит в действие другие цилиндры, которые не проходят рабочий ход. Когда поршни выталкиваются, они вращают коленчатый вал автомобиля, который передает крутящий момент. Роль коленчатого вала заключается в преобразовании прямолинейного движения во вращательное.

Коленчатый вал представляет собой стержень с волнистыми смещенными участками, называемыми бросками. Эти броски связаны с поршнями таким образом, что движение их движения вверх и вниз будет вращать коленчатый вал.

Это то, что придает транспортному средству тягу (инерцию движения) и позволяет ему двигаться по дороге. Естественно, из-за того, что этот процесс состоит из нескольких этапов, проблема с любым из них в отдельности приведет к тому, что автомобиль перестанет работать.

Таким образом, весь двигатель должен работать в последовательной системе.

Турбокомпрессоры

и интеркулер

Во многих дизельных двигателях турбокомпрессоры и интеркулеры повышают общую эффективность. Работа турбокомпрессора
состоит в том, чтобы втягивать выхлопной воздух, все еще содержащий энергию, и извлекать из него энергию, когда он вращает небольшую турбину. Эта турбина
используется для питания компрессора перед впуском воздуха.

Это значительно повышает общую эффективность двигателя, заставляя выхлопные газы выполнять еще одну задачу, что помогает при всасывании газов в начале процесса. Это сжатие означает, что двигателю не нужно работать так тяжело, и поэтому он может работать более эффективно.

Как работает дизельный двигатель?

В Европе 54,9% зарегистрированных автомобилей имеют дизельное топливо, по сравнению с 3% в США. Частично это связано с относительной стоимостью бензина для потребителя в обеих странах.

В Европе, где бензин облагается относительно высокими налогами, дизель становится пропорционально дороже.
В Соединенных Штатах, где цены на газ ниже, цены на дизельное топливо могут быть непомерно высокими.

В бензиновых двигателях воздух и топливо смешиваются перед поступлением в цилиндр. Это затрудняет сжатие. Как работают дизельные двигатели, в отличие от , двигатель сжимает только воздух, что делает степень сжатия намного выше (т. е. легче сжимать объем цилиндра с помощью поршня). Это означает, что они более эффективны.

Например, средний термодинамический КПД дизельного двигателя составляет около 45%, тогда как бензиновый двигатель работает с КПД около 30%. Дизель как топливо также содержит на 11% больше энергии, чем эквивалентное количество бензина, а это означает, что он имеет преимущество, когда дело доходит до его использования в качестве топлива.

Действительно, относительная мощность, производимая дизельным двигателем, такова, что коленчатые валы должны быть отлиты из цельного куска металла, чтобы не сломаться под нагрузкой движения поршня.

В результате большей эффективности дизельные двигатели могут создавать больший крутящий момент в течение более длительного времени, а это означает, что автомобили, работающие с большими нагрузками, часто больше подходят для дизельных двигателей. Дизельным двигателям также не требуется система зажигания, а это означает, что в них меньше деталей, которые могут сломаться.

Это означает, что для грузовых автомобилей или автобусов, курсирующих на дальние расстояния, способность дизельного двигателя производить большую мощность, а также надежность в целом делают его превосходящим бензиновый двигатель.

Электрические и

гибридные автомобили

Электрические и гибридные автомобили работают по тому же основному принципу, что и бензиновые двигатели, а именно, они преобразуют химическую энергию в кинетическую энергию. Однако в электрических и гибридных транспортных средствах входом является не ископаемое топливо, а электричество.

В некоторых случаях присутствуют бензиновые элементы. В целом, однако, технологии улучшаются в отношении неископаемых топливных элементов, а это означает, что гибридные автомобили заменяются полностью электрическими транспортными средствами. Вы можете увидеть эту тенденцию в нашей статье о 10 самых популярных электромобилях. Независимо от конкретного используемого топлива, потенциально могут использоваться две системы — параллельная и последовательная.

Серийная система

Серийная система представляет собой простейшую форму настройки двигателя. В них мощность исходит исключительно от электродвигателя. В гибридных автомобилях двигатель может получать электроэнергию от бензинового двигателя (который работает как генератор). В электромобилях электроэнергия поступает от аккумуляторных батарей.

Поток энергии определяется компьютером. В последовательной системе использование рекуперативного торможения перезаряжает аккумуляторную батарею. Это означает, что когда водитель снимает ногу с педали акселератора, автомобиль будет использовать трение для перезарядки аккумулятора, тем самым сохраняя энергию.

На приведенной выше модели показана гибридная система, в которой бензин служит исходным топливным элементом. Однако в таких автомобилях, как Tesla Model S (то есть негибридном электромобиле), вся серия состоит из трех последних этапов (от аккумулятора до трансмиссии).

По мере развития аккумуляторных технологий, что ранее ограничивало эту технологию, затраты снижались, а эффективность росла. Это означает, что электромобили становятся все более жизнеспособными.

В конечном счете, двигатель внутреннего сгорания — одно из самых важных изобретений человечества. Двигатель внутреннего сгорания демократизировал путешествия, позволив отдельным гражданам иметь доступ к личным транспортным средствам.

Однако по мере того, как растет понимание того, как парниковые газы воздействуют на окружающую среду, растет понимание как работают двигатели и что побочные продукты двигателя внутреннего сгорания имеют разрушительное глобальное воздействие.

В результате переход к гибридным и полностью электрическим транспортным средствам может позволить автомобилям (и личному транспорту в целом) оставаться жизнеспособным средством передвижения в двадцать первом веке.

Двигатель внутреннего сгорания появился в то же десятилетие, что и Французская революция. Поистине замечательно, что те же самые принципы до сих пор управляют автомобилями. Действительно, важность того, как работает двигатель внутреннего сгорания, невозможно переоценить, и с развитием экологичных двигателей вполне вероятно, что в обозримом будущем двигатель внутреннего сгорания останется элементом транспорта и тем, как работает двигатель.