Мотор
Шрифт:
Оказывается, в высоком давлении при сжатии заключается основное преимущество дизеля. Такое давление даёт наилучшее использование горючего. В обычном двигателе нельзя применить высокое давление, так как сжимаемая здесь горючая смесь при большом давлении может преждевременно самовоспламениться и нарушить всю работу мотора.
Горючее подаётся в цилиндр дизеля постепенно и так же постепенно сгорает в нём. Это позволяет сжигать в дизеле тяжёлое горючее: нефть, соляровое масло и т. п.
Как мы уже говорили, первые зарубежные дизели работали на бензине и керосине. Только после того, как в России, на Балтийском заводе в Петербурге, в 1899 году был построен первый в мире
Был создан самый дешёвый и экономичный двигатель внутреннего сгорания.
Усовершенствование дизелей на этом не прекратилось.
Вскоре был построен дизель, работающий двухтактно (рис. 16). Зачем на один рабочий ход поршня тратить три вспомогательных хода, когда весь рабочий процесс двигателя можно завершить при двух ходах поршня?
В двухтактном двигателе поршень не производит всасывания и выхлопа. Эти такты заменены искусственной продувкой цилиндра свежим воздухом, который выталкивает выхлопные газы и заполняет цилиндр перед сжатием.
Продувка совершается в тот момент, когда поршень выдвигается из цилиндра. В это короткое мгновение через специальные окна в цилиндр врывается струя сжатого свежего воздуха, вытесняет выхлопные газы и заполняет цилиндр. После этого сжатие и рабочий ход происходят, как обычно.
Рис. 16. Схема работы двухтактного дизеля.
Казалось, в этом случае, когда каждый рабочий ход приходится на два такта поршня, мощность двигателя должна возрасти вдвое. Практически же она возрастает процентов на семьдесят. Но при этом двухтактный двигатель потребляет и больше горючего, чем четырёхтактный. Может быть, поэтому в технике до сих пор ещё не решён вопрос о том, какой из двигателей лучше: четырёхтактный или двухтактный.
Двухтактными бывают не только нефтяные, но и бензиновые двигатели — чаще всего мотоциклетные.
7. Современный дизель
Рис. 17. Разрез транспортного дизеля.
Перед нами современный транспортный дизель (рис. 17). Часть чугунного блока двигателя представляет собой несколько вертикально расположенных цилиндров. Каждый цилиндр имеет двойные стенки. Наружные стенки составляют уже известную нам по автомобильному мотору «водяную рубашку», внутренние — сам цилиндр. Для того чтобы в случае износа не менять всего блока цилиндров, стенки цилиндров иногда делаются в виде вставных гильз — отрезков трубы, которые при необходимости можно заменять.
Внутри цилиндра ходит поршень. Сверху цилиндр закрыт крышкой, также имеющей «водяную рубашку». Между верхней крышкой и поршнем находится камера сгорания.
Коленчатый вал укреплён на подшипниках в блоке двигателя и приводится во вращение от поршней через шатуны.
Тяжёлый маховик, насаженный на коленчатый вал, обеспечивает двигателю плавный ход.
Ввиду того, что давление воздуха в цилиндре двигателя достигает в момент сжатия 30–35 атмосфер, горючее должно поступать в камеру сгорания с ещё большим давлением. Существует два способа такой подачи топлива: компрессорный и бескомпрессорный.
При первом способе специальный
За последние годы в дизелестроении начали широко применять бескомпрессорную подачу топлива. Она применена и на изображённом на рисунке 17 дизеле. В этом случае горючее нагнетается в камеру сгорания под огромным давлением в 350–400 атмосфер, а в некоторых случаях даже до 600 атмосфер.
Такое давление создаётся небольшим топливным насосом. Плотно пригнанный поршенёк, двигаясь внутри насоса, сжимает горючее, пытаясь его вытеснить через тончайшие отверстия форсунки. Поскольку эти отверстия имеют диаметр не более 0,2–0,4 миллиметра, вытесняемое насосом топлива не может вытекать сразу и врывается в цилиндр под огромным давлением. Распыляясь и смешиваясь с раскалённым от сжатия воздухом, оно вспыхивает.
Сейчас топливные насосы почти полностью вытеснили компрессорное питание дизелей.
Число оборотов и мощность двигателя регулируются подачей горючего.
При работе дизеля на судах, на тепловозах и на тракторах приходится зачастую очень резко менять число оборотов двигателя, а иногда даже менять ход его на обратный.
При трогании тепловоза с места дизель должен давать сразу большую мощность. Однако именно в этом случае дизель развивает малую мощность, ибо она зависит от числа оборотов мотора, возрастая с их увеличением.
Что же делать? Поставить уже известную нам коробку скоростей? Нет. Если это просто выполнить на автомашине, где мощность двигателя не превышает 100–150 лошадиных сил, то на тепловозе и теплоходе, где мощность в десятки раз больше (2000—10 000 лошадиных сил), сделать такую коробку скоростей крайне трудно — она должна иметь огромные размеры.
Задача эта была разрешена в России, где дизель впервые был применён на транспорте. В нашей стране были изобретены различные системы передач усилия от дизеля на колёса локомотива и винт судна. Одна из этих передач — электрическая. Она состоит в том, что дизель вращает генератор, вырабатывающий электрический ток. Ток приводит в движение электромоторы, которые вращают винты судна или колёса тепловоза (рис. 18). Изменяя силу тока генератора, можно получить любое число оборотов электромотора, с любым усилием. Переключая электрические обмотки моторов, можно весьма просто изменять ход тепловоза на обратный.
Рис. 18. Схема силовой передачи тепловоза.
Применяется также гидравлическая передача. Она заменяет коробку скоростей; вместо зубчатых колёс здесь усилие передаётся через жидкость. Специальное приспособление позволяет плавно изменять число оборотов.
В последние годы обе эти передачи начали получать всё большее распространение.
8. Нефтяной двигатель на транспорте