Из пушки — по колесу

В конце XIX века проекты четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, действующих на керосине, были разработаны почти одновременно Яковлевым в России и Отто в Германии. В Петербурге построили два завода, выпускавших в больших количествах двигатели Яковлева. Примерно тогда же появились и первые бензиновые двигатели.

Саму идею двигателя внутреннего сгорания мы начали обсуждать после того, как убедились, что в паровой машине лишь ничтожное (не больше десяти процентов) количество тепла, получаемого при сгорании топлива, используется для выполнения механической работы. Чего же мы достигли, построив двигатель внутреннего сгорания?

При взрыве бензино-воздушной смеси в камере сгорания температура газов довольно высокая. Она может превышать тысячу градусов Цельсия. Но как расходуется это тепло? Около сорока процентов тепловой энергии взрыва идет на нагревание стенок цилиндра и поршня. Во-первых, это чистая потеря энергии. Во-вторых, если не принять специальных мер, цилиндр быстро нагреется, и двигатель выйдет из строя. Поэтому во всех двигателях внутреннего сгорания принимаются меры для охлаждения цилиндра. Обычно для этой цели используют воду, заполняющую специальные полости в теле цилиндра — так называемую водяную рубашку.

Но вода тоже нагревается. Поэтому с помощью особого насоса воду непрерывно перегоняют между рубашкой цилиндра и радиатором. Радиатор представляет собой множество тонких трубок, протекая по которым вода отдает тепло окружающему воздуху.

Чтобы процесс охлаждения шел быстрее, с помощью вентилятора через радиатор мимо трубок прокачивают воздух — создают искусственный ветер. И вентилятор, прокачивающий воздух, и насос, заставляющий воду циркулировать, приводятся в действие от того же двигателя. Происходит то самое, чего так не хотел немецкий ученый Вальтер Нернст: целых сорок процентов тепловой энергии, получаемой от топлива, затрачивается в конечном итоге на нагревание окружающего воздуха.

Но это еще не все. Во время рабочего хода поршня газы, совершив механическую работу, охлаждаются. Но они не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Поэтому около двадцати пяти процентов энергии топлива уносится с отработавшими газами.

Заметим, что стенки поршня должны плотно прилегать к стенкам цилиндра, иначе газы будут прорываться в образующиеся щели. Поэтому и трение скольжения поршня о цилиндр достаточно велико.

Простой подсчет приводит нас к выводу, что лишь около двадцати пяти процентов исходной энергии топлива используется в виде полезной работы. Действительно, коэффициент полезного действия бензиновых двигателей внутреннего сгорания, как правило, оказывается близким к двадцати пяти процентам. Мало, конечно, но все-таки не десять процентов.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8