Другое 6.2: Двигатель Отто (бензиновый двигатель)

Текст 6.2

Двигатель Отто (бензиновый двигатель)
Двигатель внутреннего сгорания – это энергетическая машина горения, которая через периодическое внутреннее горение (поэтому и английское название – двигатель внутреннего сгорания) топлива или горючего совершает механическую работу.
К двигателям внутреннего сгорания не причисляют в узком смысле двигатели с наружным горением, так называемое горение снаружи цилиндра, как, например, паровые машины и двигатели Стирлинга, а также поточные машины, как, например, газовые турбины или турбореактивные двигатели, у которых внутреннее горение протекает непрерывно. Газовые турбины в авиации, однако, также причисляют к двигателям внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания используются как приводы для автомобилей, рельсового транспорта, летательных аппаратов, водного транспорта и стационарных машин.
Четырёхтактный ДВС – это (извне воспламеняющийся) ДВС, который преобразовывает содержащуюся в топливе химическую энергию через промежуточную ступень (тепловую энергию) в механическую энергию движения (кинетическую энергию).
1. Такт – Всасывание
Впускной клапан: открыт; выпускной клапан: закрыт; движение поршня: вниз; горение: нет.
Движущийся вниз поршень увеличивает объем в цилиндре и всасывает свежую воздушно-топливную смесь через открытый впускной клапан. Благодаря открытию впускного клапана незадолго до верхней мертвой точки выпускные выхлопные газы предыдущего такта создают пониженное давление, которое приводит в движение свежий газ. Также впускной клапан закрывается лишь после нижней мертвой точки.
2. Такт – Сжатие
Впускной клапан: закрыт; выпускной клапан: закрыт; движение поршня: вверх; горение: фаза воспламенения (зажигание).
Движущийся вверх поршень уменьшает объем в цилиндре и сжимает воздушно-топливную смесь. Незадолго до достижения верхней мертвой точки свечи зажигают сжатую воздушно-топливную смесь и, таким образом, управляют горением. Из объема рабочего хода и сжатого объема получают коэффициент сжатия. Коэффициент сжатия составляет в зависимости от конструкции двигателя от 7 до 13.
3. Такт – Работа
Впускной клапан: закрыт; выпускной клапан: закрыт; движение поршня: вниз; горение: фаза горения.
После того как искра зажигания на свечах воспламеняет сжатую воздушно-топливную смесь, температура возрастает благодаря горению смеси до значений от 2000 до 2500 градусов Цельсия. Давление в цилиндре возрастает до 30-60 бар высокого давления и двигает поршень вниз. Поршень передает работу через шатун на коленчатый вал работу, которая доступна как мощность двигателя. Мощность возрастает с увеличением скорости вращения и увеличением крутящего момента.
4. Такт – Выпуск
Впускной клапан: закрыт (открывается незадолго до верхней мертвой точки); выпускной клапан: открывается уже незадолго до нижней мертвой точки; движение поршня: вверх; горение: нет.
Еще до достижения нижней мертвой точки открывается выпускной клапан, через который сгоревшие газы под давлением от примерно 3 до 5 бар текут в выхлопную систему. Движущийся вверх поршень наконец толкает сгоревшие остаточные газы с динамическим давлением от примерно 0,2 бар из цилиндра наружу. После этого цикл повторяется.