5 фактов о ДВС, которые будут интересны всем водителям

5-faktov-o-dvs-kotorye-budut-interesny-vsem-voditeljam-b52f5be

Двигатель внутреннего сгорания заставляет груду железа и пластика перемещаться в пространстве. Но как двигатель внутреннего сгорания сделал это, и какой ценой?

5 фактов о двигателе внутреннего сгорания - интересно всем водителям

Фото: Shutterstock

Двигатель внутреннего сгорания, или сокращенно ДВС, является «сердцем» большинства современных автомобилей. И это не только автомобили, но и мотоциклы, корабли, локомотивы внутреннего сгорания, самолеты и даже масштабные модели транспортных средств.

  • Что такое ICE
  • Как создается ICE
  • Конструкция двигателя внутреннего сгорания
  • Типы
  • 5 интересных фактов

Что такое ДВС

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), безусловно, самый простой тип автомобильного двигателя, представляет собой тепловую машину, которая преобразует химическую энергию топлива в механическую работу. Сжигая топливо во внутренней камере, двигатель внутреннего сгорания высвобождает энергию, которая затем преобразуется во вращательное движение. Это, в свою очередь, заставляет вращаться колеса или лопасти.

Существует несколько основных типов двигателей внутреннего сгорания.

  • Рециркуляционные двигатели внутреннего сгорания.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания.
  • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания.

Основным типом двигателя внутреннего сгорания является классический поршневой двигатель, поэтому именно ему будет уделено основное внимание в данной статье.

Как создавался ДВС

Двигатель внутреннего сгорания стар как время. Он тесно связан с паровым двигателем, т.е. с двигателем внешнего сгорания.

Паровые двигатели, использовавшиеся в 18 веке, были громоздкими, хрупкими и крайне неэффективными. Тепло от сгорания топлива в них использовалось для нагрева жидкостей, которые, в свою очередь, превращались в пар и выполняли работу. Это звучит хорошо, но что происходит на практике? На самом деле, фактический КПД, т.е. КПД преобразования энергии, обычно составляет от 1 до 8%. Уже тогда было ясно, что систему необходимо совершенствовать. Зачем сжигать топливо вне двигателя, если не лучше ли сделать это непосредственно внутри двигателя?

Попытки разработать двигатель внутреннего сгорания начались гораздо раньше, чем вы думаете, — еще в XVII веке. В 1678 году голландский математик Христиан Гюйгенс создал примитивный двигатель внутреннего сгорания, который работал на пороховом топливе. Экспериментаторы в разных странах пошли по аналогичному пути, но не все эксперименты вошли в историю.

Достоверно известно, что двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе был запатентован Робертом Шедтом в 1794 году. Был построен первый рабочий прототип, а в 1807 году француз Никифор Ньепс разработал двигатель твердого сгорания, работающий на порохе. Наполеон Бонапарт сам видел этот прототип. В том же году Франсуа Исаак де Риваз создал водородный поршневой двигатель с поршневым комплектом и искровым зажиганием.

5 фактов о двигателе внутреннего сгорания, которые будут интересны всем водителям

Первый традиционный двигатель внутреннего сгорания был создан Карлом Бенцем в 1885 году — двигатель использовался в патентованном автомобиле Бенца.

В разработке двигателя внутреннего сгорания участвовали многие изобретатели, но первый коммерчески успешный проект был детищем франко-бельгийского изобретателя Жана-Этьена Ленуара. К 1864 году он продал более 1400 двигателей и получил от них солидную прибыль.

Первый двигатель внутреннего сгорания в традиционном понимании был создан Карлом Бенцем в 1885 году — двигатель использовался в патентованном автомобиле Бенца.

Устройство поршневого ДВС

Традиционный поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой чрезвычайно сложную систему. Однако классический двигатель внутреннего сгорания имеет не так уж много основных компонентов. Без этих компонентов двигатель внутреннего сгорания не смог бы работать.

  • Блок цилиндров — механическая основа двигателя.
  • Головка блока цилиндров.
  • Поршни.
  • Шатуны.
  • Коленчатый вал.
  • Распределительный вал и кулачки.
  • Впускные и выпускные клапаны.
  • Свечи зажигания*.

* — на самом деле, частей гораздо больше, но в рамках короткой статьи невозможно рассказать о каждой из них.

Принципы работы ДВС

Принцип работы всех обычных двигателей внутреннего сгорания схож. Энергия вспышки топлива, другими словами, тепловая энергия, преобразуется в механическую энергию во время работы. Обычно это происходит следующим образом.

  • Когда поршень в цилиндре движется вниз, открывается впускной клапан. Воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр.
  • Поршень поднимается, а выпускной клапан закрывается. Поршень сжимает топливно-воздушную смесь и достигает апексной мертвой точки.
  • Искра зажигается на свече зажигания, и топливно-воздушная смесь мгновенно сгорает, выделяя большое количество газа. Эти газы вызывают движение поршня вниз.
  • Выхлопной клапан открывается, и отработавшие газы выдавливаются в выхлопную трубу.
  • Четырехтактный двигатель

    В четырехтактном двигателе четыре последовательные стадии происходят в непрерывной последовательности.

  • Впуск (впрыск смеси в цилиндр).
  • Сжатие.
  • Инсульт или сгорание.
  • Выброс.
  • Двухтактный двигатель

    Но существуют и другие типы двигателей — двухтактные. Они имеют несколько иное действие и обычно встречаются в мотоциклах и инструментах с бензиновым приводом, таких как бензопилы. Что в них происходит?

  • При движении поршня снизу вверх топливо поступает в камеру сгорания. Топливно-воздушная смесь, сжатая поршнем, воспламеняется от искры.
  • Смесь воспламеняется, и поршень устремляется вниз. Открывается выпускной коллектор, и продукты сгорания покидают цилиндр.
  • Разница заключается в том, что здесь всего два такта: при первом происходит впуск и сжатие, при втором — ход поршня вниз, и продукты сгорания выходят из коллектора.

    Какие ещё бывают ДВС

    Помимо поршневого двигателя внутреннего сгорания, существует множество других типов двигателей внутреннего сгорания — роторные двигатели, газовые турбины, реактивные двигатели, турбореактивные двигатели и бесчисленные вариации. Что их отличает?

    • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания

    В обычном поршневом двигателе работа расширения газообразных продуктов сгорания преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, в газотурбинном двигателе работа расширения продуктов сгорания воспринимается рабочими лопатками ротора, а в реактивном двигателе используется давление реакции, возникающее при истечении продуктов сгорания из сопла. Все эти типы двигателей внутреннего сгорания имеют одну общую черту — во время работы они сжигают топливо внутри.

    • Роторные двигатели внутреннего сгорания

    Необычные двигатели можно встретить даже в серийных машинах. Первый поршневой роторный двигатель был создан немецким инженером Феликсом Ванкелем в 1957 году. По внешнему виду этот двигатель внутреннего сгорания не похож ни на один обычный поршневой двигатель.

    Двигатель Ванкеля состоит из корпуса, камеры сгорания, впускных и выпускных отверстий, неподвижных шестерен, зубчатых колес, ротора, вала и свечей зажигания. Ротор на эксцентриковом валу приводится в движение давлением газа, возникающим при сгорании воздушно-топливной смеси. Он вращается вместе со статором через шестерни. При эксцентричном круговом движении ротора его края соприкасаются с внутренней поверхностью камеры сгорания. Это создает три изолированные камеры, в которых топливо сжигается попеременно. Вращающийся ротор передает крутящий момент на трансмиссию.

    Человек создал множество невероятных и поистине уникальных двигателей. Вот 10 самых передовых из них.

    👉Железные мышцы. 10 лучших двигателей в истории

    5 интересных фактов о ДВС

    ДВС может работать на альтернативном топливе

    Современные двигатели внутреннего сгорания обычно делятся на два основных типа в зависимости от используемого топлива — бензиновые и дизельные. Однако история развития двигателя внутреннего сгорания показывает, что такие двигатели могут сжигать множество видов топлива — от различных газов до различных растворителей и спиртов. Главное — выпарить их и добавить воздух в нужных пропорциях.

    Наиболее распространенными альтернативами бензину и дизельному топливу являются пропан-бутан и метан, но можно использовать даже «горячие смеси» — водород и кислород. И это еще не все: практически любой современный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания может использовать смесь бензина и этанола или чистый этанол, то есть спирт, полученный экологически чистым способом. В бензиновых автомобилях также можно использовать различные растворители. Например, двигатель внутреннего сгорания можно запустить с помощью обычного растворителя из хозяйственного магазина, который обычно используется для очистки топливной системы.

    ДВС выживет в космосе и под водой (если очень постараться)

    Можно заставить двигатель внутреннего сгорания работать даже в космосе. Для создания воздушно-топливной смеси ему требуется только подача кислорода. При соблюдении этого простого условия двигатель внутреннего сгорания может быть запущен и работать даже под водой. Нет ничего невозможного.

    ДВС действительно плох

    При всей своей технологичности и сложности бензиновые двигатели внутреннего сгорания по эффективности сравнимы с паровыми машинами. Эффективность этих установок все еще нуждается в повышении. Средняя эффективность составляет от 20 до 25%.

    Другими словами, при сжигании 10 литров условного бензина, только около 3 литров оказывают эффективное действие. Остальная часть топлива расходуется на тепловые и механические потери. С этой точки зрения дизельные двигатели гораздо круче: их КПД достигает 40%. Но их время тоже прошло.

    Отказ от ДВС неизбежен

    Мы уже видели одну из причин неизбежного отказа от двигателя внутреннего сгорания — его низкую эффективность. Но есть и другой важный вопрос — воздействие на экологию. Поскольку почти все двигатели внутреннего сгорания используют невозобновляемые ресурсы (бензин, дизельное топливо, сжиженный газ), отказ от них имеет решающее значение.

    По оценкам экспертов, мировые запасы нефти составляют 1,726 триллиона баррелей — этого хватит чуть более чем на 50 лет при нынешних темпах потребления. Нефть используется не только для производства топлива. Он является основой для синтетического каучука, пластмасс, продуктов питания, тканей, шампуней и даже аспирина. Все это вещи, без которых жизнь человека была бы уже практически невозможна.

    5 фактов о двигателе внутреннего сгорания, которые будут интересны всем водителям

    Мировые производители автомобилей уже объявили, что скоро откажутся от двигателя внутреннего сгорания. К 2035 году во всех экономически развитых странах будут приняты законы, запрещающие продажу новых автомобилей с углеводородными двигателями. (Фото: Shutterstock)

    Несмотря на многоступенчатую очистку продуктов сгорания, двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу большое количество загрязняющих веществ. Горящие двигатели выделяют углеводороды, угарный газ, азот и диоксид азота, диоксид серы и сажу. Ежегодно двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в окружающую среду около 60 миллионов тонн оксидов серы и около 200 миллионов тонн сажи. Оксиды азота, соединения свинца и углеводороды выбрасываются в атмосферу миллионами тонн. Это убивает планету.

    ДВС будет актуален на протяжении десятилетий

    Мировые автопроизводители уже объявили, что в ближайшем будущем откажутся от использования двигателей внутреннего сгорания. В частности, это уже сделали Mercedes-Benz и Audi. К 2035 году продажа новых автомобилей с углеводородными двигателями будет законодательно запрещена во всех экономически развитых странах. А через 23 года в Европе будет невозможно ездить на обычном двигателе внутреннего сгорания.

    В некоторых странах, например, в соседней Норвегии, запрет произойдет еще раньше — жители этой страны сделали выбор в пользу электромобилей несколько лет назад. 2025 год ознаменуется вступлением в силу нового европейского экологического стандарта Евро-7, который фактически похоронит двигатель внутреннего сгорания.

    В Европе дни дизельного двигателя прошли — в 2021 году он уже уступит место электрическим моделям на рынке ЕС. Но это не означает, что двигатель внутреннего сгорания исчезнет в обозримом будущем. В развивающихся странах отказ от двигателя внутреннего сгорания пока невозможен в принципе. Углеводородные двигатели будут использоваться там, по крайней мере, в течение нескольких десятилетий. Это относится к портативным генераторам, различным инструментам и транспортным средствам. Использование двигателей внутреннего сгорания в самолетах и судах будет по-прежнему повсеместным, по крайней мере, в составе гибридных силовых установок.

    • Как промыть систему охлаждения, ничего не повредив
    • Тормозной суппорт: как он устроен и почему он важен
    • Система ABS: что это такое и как она работает
    Оцените →
    ( Пока оценок нет )
    Билеты ПДД с ответами и комментариями
    Добавить комментарии

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: