Двигатели внутреннего сгорания

                           Двигатели внутреннего сгорания

История создания и развития.

Двигатель внутреннего сгорания (двс) - тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Еще в те далекие годы ученые, инженеры многих стран работали над открытиями в различных областях науки: химии, физики, механики. Так, в 1799 году, Филипп Лебон – французский  инженер, открыл светильный газ. Светильный газ он получил из древесины и  угля путем сухой перегонки. Открытие послужило началом развития техники освещения. 
 
В 1801 году он разработал свою конструкцию газового двигателя. Работа двигателя основывалась, опять же, на свойствах открытого им газа. Газ, в смеси с воздухом при нагревании, воспламенялся, горел с выделением огромного количества тепла и расширялся. Эту энергию он использовал в своем первом двигателе. Конструкция его двигателя состояла из двух компрессоров и смесительной камеры. Один компрессор закачивал сжатый воздух, второй – светильный газ из газогенератора. Смесь газов направлялась в рабочие цилиндры, расположенные по обе стороны от поршня. Смесь поочередно воспламенялась, то в одном цилиндре, то - в другом. Это открытие послужило предпосылкой создания двигателя внутреннего сгорания. Но воплотить свою идею о создании двигателя внутреннего сгорания он не успел. В 1804 году он погиб. Его идею разработали другие изобретатели. 
 
Конструкции двигателей внутреннего сгорания, в последующие годы, разрабатывались учеными в зависимости от использования горючих веществ - топлива. 
 
В 1877 году Август Отто, немецкий изобретатель, разработал новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. 
 
В конце XIХ века появились двухцилиндровые двигатели. 
 
С начала XX века - четырёхцилиндровые.

Разновидности и строение двигателей внутреннего  сгорания

По методу осуществления  газообмена ДВС подразделяются на двухтактные  и четырёхтактные. Рабочий цикл четырехтактного  двигателя совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Первый такт - впуск. Второй такт - сжатие. Третий такт - рабочий ход. Четвертый такт - выпуск.

По типу и способу воспламенения  горючей смеси различают дизельные  и карбюраторные двигатели. Дизельные двигатели работают на воспламенении топлива в воздушной среде. Горючая смесь воспламеняется за счет повышения температуры воздуха при сжатии в цилиндрах и распыления топлива форсунками. Дизели также способны развивать большую мощность. Кроме того, КПД дизелей достигает 35-40 %, что заметно выше, чем КПД карбюраторных двигателей: 25-30 %.

В карбюраторных двигателях горючую смесь приготавливают в  карбюраторе и воспламеняют ее в  цилиндрах электрической искрой. Примером карбюраторного Двигателя  внутреннего сгорания может служить двигатель ГАЗ-21 "Волга". Это четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель, развивающий мощность 55 кВт (75 л.с.) при 4000 об/мин

По способу  образования горючей смеси используют двигатели с внутренним и внешним  смесеобразованием. Внутреннее смесеобразование осуществляется в дизелях, воздух всасывается  отдельно и насыщается распыленным  дизельным топливом внутри цилиндров  перед воспламенением.

Внешнее смесеобразование применяют при бензиновом и газовом  топливах. Всасываемый двигателем воздух смешивается с бензином или газом  в карбюраторе или смесителе  до попадания горючей смеси в  цилиндры.

По способу  охлаждения известны двигатели с  жидкостным и воздушным охлаждением.

Двигатели с  жидкостным охлаждением обеспечивают более равномерный режим работы при колебании температуры наружного  воздуха и их предпочитают на многих базовых машинах. В качестве охлаждающей жидкости применяют воду или антифризовые жидкости, которые замерзают при более низких температурах (до минус 40^оС).

Двигатели с  воздушным охлаждением обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором в обребренные поверхности цилиндров.

Двигатели внутреннего сгорания имеют ряд  недостатков. К ним относятся следующие:

• сравнительно большие массогабаритные показатели затрудняют их перемещение и сужают сферу использования;
• высокий уровень шума и токсичные выбросы приводят к тому, что устройства, работающие от двигателей внутреннего сгорания, могут лишь со значительными ограничениями использоваться в закрытых, плохо вентилируемых помещениях;
• сравнительно небольшой эксплуатационный ресурс вынуждает довольно часто ремонтировать двигатели внутреннего сгорания, что связано с дополнительными затратами;
• выделение в процессе работы значительного количества тепловой энергии обуславливает необходимость создания эффективной системы охлаждения;
• из-за многокомпонентной конструкции двигатели внутреннего сгорания сложны в производстве и недостаточно надежны;
• данный вид тепловой машины отличается высоким потреблением горючего.

Несмотря на все перечисленные недостатки двигатели  внутреннего сгорания пользуются огромной популярностью, в первую очередь – благодаря своей автономности (она достигается за счет того, что топливо содержит в себе значительно большее количество энергии по сравнению с любой аккумуляторной батареей). Одной из основных областей их применения является личный и общественный транспорт.