Мотор

Теперь надо только снова впустить в цилиндр пары бензина, и «пушка» заряжена для следующего выстрела. Для этого в закрытом дне цилиндра сделано отверстие для впуска бензинового пара. Открываться это отверстие должно только в тот момент, когда поршень войдёт в цилиндр. Таким образом, перезаряжая машину, можно заставить её работать непрерывно, периодически поджигая бензиновые пары в цилиндре.

Так работает самый простой двигатель внутреннего сгорания. Как видно, по своему действию он несколько напоминает пушку, хотя изобретатели двигателя внутреннего сгорания, создавая мотор, шли не от пушки, а от паровой машины, в которой поршень передвигается в цилиндре под давлением водяного пара.

В современном двигателе внутреннего сгорания имеются все составные части вышеописанной схемы. В цилиндре двигателя ходит поршень (рис. 7). Он соединён с помощью рычага-шатуна с коленчатым валом, на который насажено тяжёлое колесо-маховик. Движение поршня по цилиндру передаётся через шатун на коленчатый вал. Вал устроен таким образом, что переводит прямолинейное движение поршня во вращательное движение махового колеса. Последнее делается очень тяжёлым, чтобы, получив разгон во время вспышки газа, передвигать поршень обратно в цилиндр До новой вспышки. Такое устройство передачи от поршня к колесу более удобно, чем непосредственное соединение рычага с колесом, как это было изображено на рисунке 6, в. Бензиновые пары поступают в цилиндр через отверстие, которое закрывается клапаном (Б). Газы, остающиеся в цилиндре после сгорания паров бензина, — так называемые отработанные газы — выходят наружу через другое отверстие, закрываемое другим клапаном (А). Смесь паров бензина с воздухом или, как её ещё называют, горючая смесь поджигается с помощью электрической искры.

По такой схеме работал первый газовый двигатель, сконструированный в 1860 году.

В цилиндр этого двигателя поступал газ, смешанный с воздухом. Зажигался он электрической искрой. Для того чтобы поршень и цилиндр не перегревались от постоянно повторяющихся вспышек, цилиндр снаружи охлаждался водой. Как говорят, на цилиндр одевается «водяная рубашка». Эта первая газовая машина вошла в историю под метким прозвищем «пожирателя газа», так как она расходовала огромное количество газа, а в полезную работу превращала меньше 5 процентов тепла от его сгорания. Основная масса тепла уносилась с охлаждающей водой. Такой газовый двигатель оказался невыгодным. В жизнь вошёл другой способ сжигания горючей смеси, осуществляемый при так называемом четырёхтактном процессе работы двигателя.

4. Четыре такта

Основа этого процесса — сжатие горючей смеси перед её вспышкой. Это нововведение повысило полезное использование тепла в двигателе с 4 до 18 процентов.

Для того чтобы лучше уяснить себе работу четырёхтактного двигателя, рассмотрим отдельные положения поршня в цилиндре.

Каждое перемещение поршня с одного края цилиндра к другому называется тактом. В четырёхтактном двигателе поршень четыре раза переходит от одного края цилиндра к другому, и за это время лишь один раз происходит вспышка горючей смеси в цилиндре.

Посмотрите на рисунок 8. Поршень связан при помощи шатуна с коленчатым валом, на который насажено тяжёлое маховое колесо. Если поршень вдвинуть как можно глубже в цилиндр, кривошип удержит поршень от того, чтобы он ударил в закрытую крышку цилиндра. Между крышкой и поршнем останется небольшое свободное пространство, называемое камерой сжатия. Как мы увидим, здесь будет сжиматься горючая смесь. В камере сжатия находятся два отверстия с клапанами: одно — для впуска горючей смеси, другое — для выпуска продуктов горения. Сюда же подведена электрическая запальная свеча для зажигания.

Рис. 8. Четыре такта работы мотора.

Начнём поворачивать маховик, выдвигая тем самым поршень (рис. 8, а). При таком движении поршень будет создавать разрежение в цилиндре, и, если открыть клапан для впуска, горючая смесь засосётся поршнем и заполнит освобождающийся объём цилиндра.

Это движение поршня, вызывающее всасывание горючей смеси, и есть первый такт работы двигателя — всасывание.

Будем продолжать вращение махового колеса, но предварительно закроем клапан подачи горючего (рис. 8, б). Сделав полоборота, маховое колесо будет через кривошип загонять поршень обратно в цилиндр. Тогда горючая смесь, только что заполнявшая весь объём цилиндра, будет сжиматься до тех пор, пока поршень не станет в своё первоначальное положение. Это — второй такт — сжатие.

Теперь остаётся поджечь сжатую горючую смесь. Это делают с помощью искры, получаемой на электрической свече. Смесь взорвётся, и газы с огромной силой надавят на стенки цилиндра и поршень. Величина этого давления достигает 40–45 килограммов на квадратный сантиметр площади поршня. В результате этого газы будут стараться вытолкнуть поршень из цилиндра. Поршень нажмёт на шатун, шатун повернёт кривошип, а вместе с ним и маховое колесо (рис. 8, в).