Как работает бензиновый двигатель

Преимущества бензинового двигателя связаны с тем, что бензин является легковоспламеняющимся веществом, и это его свойство используется для того, чтобы обеспечить генерацию механической энергии. Основной принцип работы бензинового двигателя очень упрощенно иллюстрируется функциональной схемой. Бензин смешивается с воздухом в карбюраторе так, чтобы образовался бензино-воздушный «туман» (смесь). Эта смесь впрыскивается в закрытый цилиндр, в котором находится подвижный поршень. Электрическая искра от свечи зажигания воспламеняет смесь, вызывая мини взрыв, что приводит к сильному расширению продуктов сгорания в цилиндре, вследствие чего поршень опускается. Искра и вызванный ею мини-взрыв называются зажиганием. Поршень соединен с вращающимся коленчатым валом с помощью шатуна и подшипников. Конец шатуна, соединенный с поршнем, движется вниз в результате опускания поршня, а другой конец шатуна, соединенный с коленчатым валом, заставляет его начать вращение. Узел шатун -коленчатый вал обладает крутящим моментом, поэтому даже после того, как цилиндр и шатун достигли нижней точки, вал продолжает вращение, увлекая за собой соединенный с ним конец шатуна, который в результате описывает полный оборот. При этом конец шатуна, соединенный с поршнем, толкает его вверх, в результате чего поршень поднимается в цилиндре обратно в верхнее положение. Каждое движение поршня вверх или вниз называется тактом. Когда поршень находится возле верхнего положения в каждом цикле возвратно-поступательного движения, снова бензино-воздушная смесь впрыскиваются в цилиндр, и в этот самый момент очередная искра поджигает их. В двухтактном двигателе зажигание происходит каждый раз, когда поршень поднимается в верхнее положение, поэтому двум ходам поршня (вниз-вверх) соответствует одно зажигание. В четырехтактном двигателе зажигание происходит через раз, так что одно зажигание соответствует четырем ходам поршня (вниз-вверх и снова вниз-вверх).

Если впрыск бензино-воздушной смеси и ее воспламенение происходят ритмично и если во времени повторяются согласованно все описанные действия, то коленчатый вал вращается с достаточным крутящим моментом для того, чтобы с помощью редуктора или ременной передачи заставить вращаться колесо, пропеллер, вал электрического генератора или другое вращающееся устройство. Согласованный временной цикл важен для того, чтобы двигатель работал с оптимальным коэффициентом полезного действия. В двигателях коэффициент полезного действия — это отношение реальной механической энергии на выходе к полной потенциальной энергии, полученной от сжигания топлива. Нарушение временного цикла уменьшает коэффициент полезного действия и может привести к возрастанию механического напряжения в деталях двигателя. Но это; в конечном счете, может стать причиной его поломки.

Большинство двигателей внутреннего сгорания имеют более одного цилиндра. Такты чередуются друг за другом со сдвигом во времени, чтобы обеспечить более плавную работу двигателя, чем это происходит при использовании одного цилиндра. Поэтому созданы двухцилиндровые, четырехцилиндровые, шестицилиндровые и восьмицилиндровые двигатели. Вы можете услышать и о двигателях с более чем восемью цилиндрами. Вообще говоря, с увеличением числа цилиндров растет и механическая энергия, которую может вырабатывать двигатель внутреннего сгорания.