Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был изобретен в 1860 г. французским механиком Э. Ленуаром. Свое название он получил из-за того, что топливо в нем сжигалось не снаружи, под котлом с водой, как у паровой машины, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий (около 3%) коэффициент полезного действия КПД и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.

Наибольшее распространение среди них получил 4-тактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н. Отто. Каждый рабочий цикл этого двигателя включал в себя четыре такта: впуск горючей смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск продуктов сгорания. Отсюда и название двигателя — 4-тактный.

По виду применяемого топлива ДВС подразделяются на карбюраторные, дизельные и газовые.

Карбюраторные двигатели работают на жидком топливе, как правило бензине, с принудительным зажиганием. Горючее перед попаданием в цилиндры двигателя при помощи карбюратора перемешивается с воздухом. Дизельные двигатели тоже работают на жидком топливе, обычно это солярка, но воспламеняющемся в цилиндрах от сжатия. Впрыск горючего в цилиндры производится форсункой, а смешивается с воздухом оно прямо в цилиндрах. Газовые двигатели работают на сжиженном газе (пропан-бутановой смеси), зажигание в них принудительное. По большому счету, их работа ничем не отличается от работы бензиновых двигателей.

При работе двигателя внутреннего сгорания, как подсчитали ученые-теплотехники, только двадцать процентов топлива тратится на полезную работу, то есть на движение автомобиля, а остальные восемьдесят процентов, сгорая, согревают окружающую среду. Таким образом, коэффициент полезного действия современных двигателей всего 20%.

К положительным качествам ДВС стоит отнести то, что они могут быть объединены практически с любым механизмом и поэтому работают на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах, электростанциях и т. д. (относительно малые стоимость и масса, компактность ДВС позволили широко использовать их на машинах, имеющих небольшие размеров моторного отделения). Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже находящиеся в полете самолеты с ДВС могут десятки часов обходиться без дозаправки.

Двигатели внутреннего сгорания не дают сбоев при запуске в обычных условиях, а те, что работают при низких температурах, для облегчения пуска оснащаются специальными устройствами. После пуска они достаточно быстро могут принимать полную нагрузку.

У дизелей ценится их способность работать на многих видах топливах. Некоторые автомобильные и судовые многотопливные двигатели большой мощности могут работать и на солярке, и на котельном мазуте.

Несовершенства ДВС в том, что у них высокий уровень шума, высокая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность прямого соединения с ведущими колесами использующей его машины, токсичность выхлопа. Главным же недостатком этих двигателей принято считать такую конструктивную особенность, как возвратно-поступательное движение поршня, связанное с работой кривошипно-шатунного механизма, усложняющего устройство и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при увеличении размеров двигателя.

Однако как бы ни было много недостатков у двигателя внутреннего сгорания, как бы он ни загрязнял окружающую среду, он немало послужил человечеству, и еще долго будет приносить пользу. В большей мере именно благодаря ему человечество вышло на новый уровень технического совершенствования и увидело перспективы дальнейшего развития.