Виды и перспективные моторы: Обзор технологий и развитие двигателей в будущем. Часть 1
Двигатели нашли широкое применение на всей планете практически во всех дорожных транспортных средствах. В данном случае мы говорим про разные автобусы, автомобили, мотоциклы. При этом не будем забывать о том, что без двигателей не смогут взлетать самолеты и ходить железнодорожные поезда.
ВАЖНО! Двигатели нашли применение во многих отраслях промышленности. В частности, для того, чтобы турбины вырабатывали электроэнергию. Двигатели еще нашли применение и в маленьких машинах. Таковыми являются, например, генераторы или насосы, с помощью которых перекачивают воду.
Показателями двигателя являются величины, которые характеризуют его работу. Кроме параметров чисто конструктивных, они также зависят от того, как настроены системы питания и зажигания, как и от того, насколько сильно износились детали.
У разных двигателей, несмотря на то, что у них одни и те же конструктивные параметры, могут отличаться такие показатели, как удельный расход топлива, мощность, крутящий момент. Характеристики можно определить опытным путем на специальных стендах, поскольку теоретически их можно рассчитать только приблизительно.
ВАЖНО! В настоящее время самым распространенным считается двигатель внутреннего сгорания. Однако ему неустанно и каждодневно ищут достойную альтернативу. Причем не только по конструкции, но и по применению иного рабочего тела, каковым является топливо. И бывают такие случаи, когда изобретатели находят очень необычные экземпляры.
Типы двигателей принято различать по самым разным параметрам.
По расположению двигателя
Такие двигатели нашли применение, например, в грузовиках, газонокосилках, вертолетах и пр. Для них хорошо подходят самые разные виды топлива. Например, газ, дизельное топливо и бензин.
Самый большой двигатель способен производить до 109 тыс. лошадиных сил, и в результате судно, которое вмещает 20 тысяч контейнеров, легко передвигается. Такие двигатели получают энергию от сгорания топлива в специальной зоне системы. Она называется камерой сгорания.
Двигатели внешнего сгорания (ДВС) также принято относить к известным типам. В них топливо сгорает вне двигателя.
ВАЖНО! Топливо находится на хранении в отдельном цилиндре. В этом двигателе, когда топливо сгорает, выделяется тепловая энергия. Она идет на обогрев воды и превращение ее в пар. Полученный таким образом пар под высоким давлением давит на поршень, который вращает коленчатый вал. Тот же в свою очередь вращает турбину, колеса автомобиля или какой-либо иной агрегат.
По конструкции двигателя
ВАЖНО! Для таких двигателей подходят различные виды топлива. Таковыми могут быть бензин, природный газ, дизельное топливо, метан, пропан. Они нашли применение в большинстве морских, космических и промышленных транспортных средствах. В этом перечне, например, мотоциклы, автомобили, корабли, автобусы.
Роторный двигатель считается самым старым из всех тепловых двигателей. Издавна все знают про колеса мельниц. Как ветряных, так и водяных. Их смело можно назвать примитивными роторными двигательными механизмами.
В девятнадцатом столетии начали широко применять роторные паровые двигатели. Однако в 1957 году Феликс Ванкель и Вальтер Фройде продемонстрировали роторно-поршневой двигатель (РПД) внутреннего сгорания – полностью работоспособный. Пройдет еще семь лет, и данный движок установят на спорткар NSU Spider. Ему было суждено стать первым серийником с РПД.
В роторном двигателе поршень не используется. У него есть ротор. Какую его часть ни возьми, у нее нет возвратно-поступательного движения. Он получил также известность в качестве роторного двигателя Ванкеля. У него очень высокий тепловой коэффициент полезного действия.
Скорость, с которой движутся детали этих двигателей, невелика. Вот почему они более надежные. По этой причине они применяются в разных сферах. Таковыми, в частности, являются вспомогательные силовые установки, бензопилы, картинги, снегоходы, самолеты, гоночные автомобили, мотоциклы, автомобили, гидроциклы.
ВАЖНО! Основные недостатки данных двигателей в том, что у них высокий уровень выбросов. А еще отметим, что они производят меньшую мощность и потребляют больше топлива. При этом явными достоинствами их являются малые размеры и легкость.
В зависимости от применяемого топлива
Сперва воздух уходит в карбюратор, а топливная форсунка впрыскивает бензин в карбюратор. Карбюратор производит смесь воздуха и бензина, чтобы затем направить ее в камеру сгорания. При попадании воздушно-бензиновой смеси в камеру сгорания, поршень сжимает ее. В результате – высокая температура, как и высокое давление.
ВАЖНО! Однако данной температуры не хватает для того, чтобы воздушно-бензиновая смесь смогла сама воспламениться. Вот почему для того, чтобы воспламенить сжатую воздушно-бензиновую смесь, очень необходима свеча зажигания. Именно поэтому в верхней части камеры сгорания и установлена свеча зажигания.
Свечой зажигания в конце такта сжатия подается искра на смесь. И она воспламеняется. Мощность, которая вырабатывается, применяется для привода автомобиля или какого-то другого оборудования. Скорость, с которой вращаются эти двигатели, выше по сравнению со скоростью дизелей. Ведь они имеют легкие распределительные валы, шатуны, поршни и коленчатые валы.
Ход поршня бензинового двигателя завершается более быстро по сравнению с дизельными двигателями. Они нашли применение во многих сферах. Например, это могут быть самолеты, моторные лодки, бензопилы, мотоциклы, портативные генераторы и газонокосилки.
ВАЖНО! Свеча зажигания или какой-либо иной внешний источник зажигания не нужны. Воздушно-дизельная смесь воспламеняется сама по себе, поскольку температура воздуха очень высокая. У таких двигателей очень высокий КПД, поскольку у них высокая степень сжатия. Их применяют в мотоциклах, самолетах, автобусах, промышленном оборудовании, кораблях.
Для газового двигателя рабочее топливо – это, соответственно, газ. В настоящее время данные типы двигателей часто применяются в тяжелом промышленном оборудовании. И тому есть простое объяснение: они могут очень долго непрерывно работать.
В электрических двигателях применяются 3 типа электромагнетизма: магнитный, пьезоэлектрический и электростатический. Магнитный, как и аккумуляторный, нашел широкое применение. Он базируется на взаимодействии магнитных полей и электрического тока для получения соответствующей функции.
|
|