Двигатели

Какие бывают двигатели

Информация для общего развития, хотя, многие из вас и так уже развиты.

Поршневые.
Имеют рабочий цикл неполного расширения. Это значит, что давление внутри двигателя периодически уменьшается, но не достигает давления окружающей среды. Вследствие этого имеют ограниченную мощность, но проблему может решить турбонаддув.
Такой тип двигателя является основным для автомобилей.

Электрические.
Источником энергии для мотора служит батарея. Подробнее.

Паровые. В прошлом.

Мускульные. Работают на еде.

Газотурбинные.
Имеют цикл полного расширения и большую удельную мощность. Используются в основном в авиации.

Водородные.
Новые и пока ещё слишком дорогие двигатели для повседневного использования. Некоторые говорят, что в будущем они могут вытеснить бензиновые двигатели. Но пока они этого делать не начинают).

Ядерные реакторы.
С связи со своим огромным весом не могут использоваться в автомобилях. Вспомните из школьной химии, сколько весит 1 атом урана или другого радиактивного вещества по сравнению с самым тяжёлым металлом).

Ракетные.
Поджигают порох, жидкость и так далее.

Спутниковые. Нельзя назвать двигателем, но движение есть, так называемое пассивное. Например, Земля движется вокруг Луны. Ой, наоборот. Да какая разница!

Химические. Работают за счет химических реакций.

Дирижабль. Движение за счет разницы массы газа внутри и снаружи. Ужасно ненадежный и громоздкий, списанный из-за этого, транспорт.

Парус, дельтаплан. На ветру.

Двигатель НЛО. Перед летающей тарелкой откачивается воздух и создается разрежение, благодаря чему по закону аэродинамики тарелка стремится попасть в зону разрежения.

Устройство и принцип работы поршневых двигателей

Основа простейшего поршневого двигателя - цилиндры и поршни, которые совершают в них возвратно-поступательное движение. В головке цилиндра установлены всасывающий и выпускной клапаны. В цикле работы двигателя происходят следующие процессы.

• Процесс всасывания. Поршень движется от верхней мёртвой точки (ВМТ, максимальное сжатие) до нижней мёртвой точки (НМТ), при этом открывается всасывающий клапан, в цилиндр подаётся горючая смесь, состоящая из воздуха и топлива. В качестве топлива в таком типе двигателя применяются бензин, спирты, светильный или генераторный газ и др. ("лёгкое топливо").
• Процесс сжатия. Поршень в этом процессе движется от НМТ к ВМТ, всасывающий клапан при этом закрывается, давление горючей смеси возрастает.
• Процесс сгорания смеси. Происходит почти мгновенно. В этом процессе тепло подводится к рабочему телу (воздуху), давление и температура повышается.
• Процесс расширения продуктов сгорания. Поршень при этом движется от ВМТ к НМТ, совершая работу расширения, давление и температура продуктов сгорания в этом процессе уменьшается.
• Процесс выталкивания продуктов сгорания из цилиндра в окружающую атмосферу. Поршень при этом движется от НМТ и ВМТ, выпускной клипан открывается, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра.
• Далее цикл повторяется.

Основными характеристиками цикла являются:

• Степень сжатия - это отношение полного объёма цилиндра (объём газа в начале процесса сжатия) к объёму камеры сгорания (объём в конце процесса сжатия, при котором поджигается смесь).
  
• Компрессия - максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.
• Степень повышения давления в процессе подвода тепла - отношение давления газа в конце процесса подвода тепла к давлению газа в начале подвода тепла.
  
• Степень предварительного (изобарного) расширения - отношение объёма газа в конце процесса подвода тепла к объёму газа в начале процесса подвода тепла.

Некоторые разновидности поршневых двигателей:

• Дизельный двигатель имеет следующий цикл: 1) масса газа сжимается, в результате чего увеличиваются давление и температура; 2) подводится тепло от источника (возгорание смеси), в результате чего температура и объём газа увеличиваются; 3) газ расширяется, давление и температура его уменьшаются, причём давление в конце процесса расширения больше, чем давление в начальной точке цикла; 4) происходит отвод тепла, давления и температура газа при этом уменьшаются, рабочее тело возвращается в начальное состояние. Цикл повторяется.
  Как видно, здесь поджигание смеси происходит при постоянном давлении, когда в бензиновом двигателе оно происходит при постоянном объёме камеры сгорания. Если в цилиндр бензинового двигателя подаётся смесь из топлива и воздуха, то в дизельном они смешиваются только в цилиндре.
• Роторно-поршневой двигатель позволяет осуществлять впуск, сжатие, сгорание и выпуск в разных частях корпуса, а не в одной попеременно. Возвратно-поступательное движение отсутствует. Давление образуется в камерах, создаваемых различными частями корпуса и выпуклыми поверхностями треугольного ротора. Сгорание приводит непосредственно к вращению ротора, что снижает вибрации и увеличивает возможную скорость вращения. Обеспечиваемое таким образом повышение эффективности также позволяет роторному двигателю иметь гораздо меньшие размеры по сравнению с традиционным поршневым двигателем эквивалентной мощности. Производство РПД затратно.