Читать «Юный техник, 2001 № 02» онлайн - страница 32

Работу двигателя внутреннего сгорания (ДВС) обычно поясняют при помощи модели (рис. 1).

Она достаточно ясна, но… несколько устарела. Как только ДВС появился на свет, его сразу стали пытаться сделать легче и компактнее. В значительной мере эти параметры связаны со скоростью вращения вала: чем она выше, тем компактнее мотор. А нижнее расположение клапанов, которое показано на этой модели, не позволяет быстро наполнить цилиндр смесью. Потому, несмотря на простоту, от такой схемы давно отказались. Сегодня в быстроходных двигателях клапаны ставят на верхней крышке цилиндра (рис. 2).

Как лучше впускать рабочую смесь и выпускать отработавшие газы — до конца не ясно и сегодня. В одном из самых экономичных двигателей (рис. 3) английской фирмы «Аспин» это делалось при помощи вращающегося золотника. Построенный в 1938 году двигатель расходовал всего 134 г бензина на л.с. в час. В серию он не пошел. Но более экономичного двигателя никто не построил и по сей день. Сегодня такой способ газораспределения применяется в моторах гоночных автомобилей. Золотник компактен и хорошо работает при больших скоростях, но более трудоемок в изготовлении, чем клапан, и потому применяют его редко. И золотник, и клапан, располагаясь на крышке, увеличивают габариты двигателя. В авиации, например, это неприемлемо.

Рис. 3

Оригинально решил вопрос в 30-е годы английский инженер-двигателист А. Рикардо. Он сделал двигатель с гильзовым распределением. В обычных двигателях гильза — это тонкостенная трубка из износостойкого материала, запрессованная в алюминиевый блок. Рикардо сделал ее подвижной. Она стала открывать впускные и выпускные окна, проделанные в стенке цилиндра. Подобное пытались делать и до него. Гильза двигалась прямолинейно вверх-вниз вдоль оси цилиндра, прекрасно выполняла свою задачу, но быстро изнашивалась даже при обильной смазке. Рикардо нашел причину износа. В верхних и нижних точках гильза останавливалась, и в этих местах пленка масла разрывалась. Дальнейшее движение происходило в основном по-сухому. Лишь в конце очередного хода масляная пленка начинала восстанавливаться, чтобы тут же разорваться…. Рикардо избежал этого тем, что гильза у него никогда не останавливалась. Для этого он придал ей дополнительно небольшое колебательно-вращательное движение (рис. 4).

Каждая точка на поверхности гильзы непрерывно описывала эллипс, и масляная пленка никогда не разрывалась. Двигатель получился компактным и долговечным. Во время войны англичане выпустили несколько десятков тысяч таких двигателей для своих тяжелых бомбардировщиков.

Клапаны, гильзы, золотники — все это обязательные элементы четырехтактных двигателей. Между тем, есть двигатели двухтактные. В них распределение производится при помощи поршня, который открывает и закрывает окна в стенке цилиндра (рис. 5).

Так бывают устроены самые простые двухтактные двигатели, например, авиамодельные или велосипедные. Важную роль выполняет полость, расположенная под поршнем. При ходе поршня вверх в нее засасывается из карбюратора смесь воздуха с топливом. Двигаясь вниз после открывания впускных окон, поршень выжимает находящуюся под ним смесь в цилиндр. Там она должна бы сгорать, но… значительная часть ее, до 50–80 %, вылетает через выхлопную трубу. И с этим ничего не удается сделать. Такова плата за простоту!