Двигун внутрішнього згоряння - найпоширеніший вид теплового двигуна, в ньому паливо згорає прямо в циліндрі, всередині самого двигуна. Звідси і походить назва цього двигуна.
Двигуни внутрішнього згоряння працюють на рідкому паливі (бензин, гас, нафту) або на пальному газі.
Такий тип теплового Двигателя зазвичай встановлюють на більшості автомобілів. На малюнку 204 показано розріз найпростішого двигуна внутрішнього згоряння. Двигун складається з циліндра, в якому переміщається поршень 3, з'єднаний за допомогою шатуна 4 з колінчастим валом 5. На валу укріплений важкий маховик 6, призначений для зменшення нерівномірності обертання валу.
У верхній частині циліндра є два клапана 1 і 2, які при роботі, двигуна автоматично відкриваються і закриваються в потрібні моменти. Через клапан 1 в циліндр надходить горюча суміш, яка запалюється за допомогою свічки 7, а через клапан 2 випускаються відпрацьовані гази.
У циліндрі такого двигуна періодично відбувається згоряння горючої суміші, що складається з парів бензину і повітря. Температура газоподібних продуктів згоряння досягає 1600-1800 ° С. Тиск на поршень при цьому різко зростає. Зростаючи, гази штовхають поршень, а разом з ним і колінчастий вал, здійснюючи механічну роботу. При цьому вони охолоджуються, тому що частина їх внутрішньої енергії перетворюється в механічну енергію.
Розглянемо більш докладно, схему роботи такого двигуна. Крайні положення поршня в циліндрі називають мертвими точками. Відстань, яку проходить поршнем від однієї мертвої точки до іншої, н азивают ходом поршня.
Один робочий цикл в двигуні відбувається за чотири ходи поршня, або, як кажуть, за чотири такту. Тому такі двигуни називають четирехтактнимі. Один хід поршня, або один такт двигуна, відбувається за півоберта колінчастого вала.
При повороті вала двигуна на початку першого такту поршень рухається вниз (рис. 205, а). Обсяг над поршнем збільшується. Внаслідок цього в циліндрі створюється розрідження. У цей час відкривається клапан 1 верб циліндр входить горюча суміш. До кінця першого такту циліндр заповнюється горючою сумішшю, а клапан 1 закривається.
При подальшому повороті вала поршень рухається вгору (другий такт) і стискає горючу суміш (рис. 205, б). В кінці другого такту, коли поршень дійде до крайнього верхнього положення, стисла горюча суміш запалюється (від електричної іскри) і швидко згоряє.
Утворені при згорянні гази тиснуть на поршень і штовхають його вниз (рис. 205, в). Під дією розширюються гарячих газів (третій такт) двигун робить роботу, тому цей такт називають робочим ходом. Рух поршня передається шатуну, а через нього колінчастого валу з маховиком. Отримавши сильний поштовх, маховик потім продовжує обертатися за інерцією і переміщує скріплений з ним поршень при наступних тактах.
В кінці третього такту відкривається клапан 2, і через нього продукти згоряння виходять з циліндра в, атмосферу. Випуск продуктів згоряння триває і протягом четвертого такту, коли поршень рухається вгору (рис. 205, г). В кінці четвертого такту клапан 2 закривається.
Потім цикли роботи двигуна повторюються.
Отже, цикл двигуна складається з наступних чотирьох процесів (тактів): впускання, стиснення, робочого ходу, випуску. В автомобільних двигунах пуск двигуна зазвичай здійснюється допоміжним електричним двигуном - стартером.
В автомобілях використовують найчастіше чотирициліндрові двигуни внутрішнього згоряння, На малюнку 206 зображено розріз такого двигуна. Робота циліндрів узгоджується так, що в кожному з них по черзі відбувається робочий хід, і колінчастий вал весь час отримує енергію від одного з поршнів.
Є і восьмициліндрові двигуни транспортних засобів. Багатоциліндрові двигуни в кращому ступені забезпечують рівномірність обертання валу і мають велику потужність.
Необхідною частиною будь-якого двигуна внутрішнього згоряння є система охолодження, так як можливі і передчасні спалаху горючої суміші і навіть її вибух. Охолодження циліндрів виробляється проточною водою або повітрям, тому двигуни внутрішнього згоряння бувають з рідинним або повітряним охолодженням.
Застосування двигунів внутрішнього згоряння надзвичайно різноманітно. Вони надають руху літаки, теплоходи, автомобілі, трактори, тепловози. Потужні двигуни внутрішнього згоряння встановлюють на річкових і морських суднах.
Питання.
1. Який двигун називають двигуном внутрішнього згоряння? 2. З яких основних частин складається найпростіший двигун внутрішнього згоряння? 3. Які фізичні явища відбуваються при згорянні горючої суміші в двигуні внутрішнього згоряння? 4. За скільки ходів, або тактів, відбувається один робочий цикл двигуна? Скільки оборотів робить при цьому вал двигуна? 5. Які процеси відбуваються в двигуні протягом кожного з чотирьох тактів? Як називають ці такти? 6. Яку роль відіграє маховик в двигуні внутрішнього згоряння? 7. Які двигуни внутрішнього згоряння найчастіше застосовують в автомобілях? 8. Де ще, крім автомобілів, застосовують двигуни внутрішнього згоряння?
2. З яких основних частин складається найпростіший двигун внутрішнього згоряння?3. Які фізичні явища відбуваються при згорянні горючої суміші в двигуні внутрішнього згоряння?
4. За скільки ходів, або тактів, відбувається один робочий цикл двигуна?
Скільки оборотів робить при цьому вал двигуна?
5. Які процеси відбуваються в двигуні протягом кожного з чотирьох тактів?
Як називають ці такти?
6. Яку роль відіграє маховик в двигуні внутрішнього згоряння?
7. Які двигуни внутрішнього згоряння найчастіше застосовують в автомобілях?
8. Де ще, крім автомобілів, застосовують двигуни внутрішнього згоряння?