Тип двигателя: The page cannot be found

8 самых известных типов двигателей в мире и их отличия

После прочтения нашего обзора вы будете понимать, как работают восемь типов двигателей в мире. 

Двигатель – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. В эту категорию входит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Мы покажем вам восемь самых известных в мире двигателей, а также просто и интуитивно понятно расскажем вам, как они работают, описав принципы их работы. 

1. Оппозитный двигатель

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС. 

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются. 

2. Рядный двигатель

В рядном двигателе все его цилиндры расположены рядом друг с другом в одной плоскости. Конструкция цилиндров и коленвала довольно-таки проста. Головка блока цилиндров имеет небольшую стоимость при изготовлении. Также рядные двигатели отличаются высокой стабильностью, характеристиками крутящего момента на низких оборотах, низким расходом топлива и компактным размером. Рядные двигатели обычно обозначаются латинской буквой «L-n», где n – количество цилиндров рядного двигателя. Современные автомобили в основном имеют двигатели с обозначением L3, L4, L5, L6.

3. Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше. 

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG. 

4. Квазитурбинный двигатель

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии.  

В настоящий момент квазидвигатель не используется ни на одном автомобиле, поэтому невозможно проверить, подходит ли он для замены обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания или в качестве лучшей альтернативы обычным роторным моторам. Квазидвигатель все еще находится в стадии создания прототипа. 

5. Роторный двигатель

Внутреннее пространство корпуса роторного двигателя всегда разделено на три рабочие камеры. Во время движения ротора объем трех рабочих камер постоянно изменяется. Двигатель также имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск последовательно завершаются в циклоидальном цилиндре.

Роторный двигатель сильно отличается от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Себестоимость производства роторных моторов существенно больше, также как и их последующее обслуживание и ремонт. Кроме того поршневой двигатель по сравнению с роторным эффективней с точки зрения мощности, веса, выбросов и энергопотребления.

В сочетании с этим, а также в связи со странности технологий роторного двигателя, крупные автомобильные компании пришли к выводу, что использование роторных силовых агрегатов в автопромышленности бессмысленно. Так как роторные моторы не показали своих преимуществ перед обычными, у автомобильных компаний не появилось энтузиазма по их дальнейшей разработке. Только компания Mazda до сих пор тратит огромные деньги на разработку новых поколений роторных моторов. 

6. Двигатель Green Steam

Green Steam – эффективный, экономичный и простой двигатель, разработанный изобретателем Робертом Грином из Лагуна Вудс, Калифорния, США. Этот мотор преобразует избыточное тепло в водяной пар, который и приводит в движение силовой агрегат. Легкий и компактный двигатель Green Steam преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное. Его основной характеристикой является гибкий вал, который передает возвратно-поступательное движение от поршней к кривошипу «Z», таким образом, совершая вращательное движение, не используя запястья, шатуны или коленчатые валы.

Этот мотор может использоваться для воздушных насосов, генераторов, водяных насосов, воздуходувок горячего воздуха, аппаратов дистилляции воды, тепловых насосов, кондиционеров, модельных самолетов и т. д. 

Одним из наиболее уникальных преимуществ двигателя является его способность генерировать энергию из тепла двигателей. По существу, отработанное тепло выхлопных газов от двигателя транспортного средства может быть преобразовано в энергию, используемую для некоторых систем охлаждения и насосов транспортного средства. Этот двигатель повысит уровень эффективности любого транспортного средства или системы машины, на которой он установлен.

7. Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга относится к типам силовых агрегатов внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменении давления. Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянном сжатии рабочего цилиндра, в результате чего происходит нагревание его внутренней части, а затем охлаждение. Из-за перепада давления из цилиндра извлекается энергия, образуемая при изменении давления. Обычно в качестве рабочего тела используется водород или гелий. Но чаще в таких моторах используется воздух. 

Двигатели Стирлинга отлично подходят для преобразования тепла в электроэнергию. Например, многие специалисты считают, что эти моторы подходят для солнечных электрических установок. 

То есть это идеальные силовые агрегаты для преобразования солнечной энергии в электричество. 

8. Радиальный двигатель (звездообразный)

Звездообразный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены вокруг коленчатого вала. Один поршень соединен с коленвалом через главный шатун. Остальные поршни прикреплены через шатуны к кольцам главного ведущего шатуна. 

Двигатель преимущественно создан для использования в самолетах. До появления реактивных двигателей в большинстве поршневых авиационных двигателей использовались подобные звездообразные конструкции силовых агрегатов. Эти моторы, как правило, устанавливались на самолеты небольшой дальности. Остальные самолетные моторы имели V-образную форму. 

Некоторые современные легкие самолеты до сих пор оснащаются радиальными моторами.

Ряд компаний продолжает строить радиальные системы сегодня. Например, вот современный авиационный радиальный 9-цилиндровый двигатель Веденеев мощностью 360–450 л. с., который в настоящий момент используется на самолетах Яковлева и Сухого.

Виды автомобильных двигателей: описание, характеристики

Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён ещё 5 веков назад, легендарным инженером и конструктором Леонардо да Винчи. Но, после первого чертежа потребовалось ещё 300 лет, чтобы были созданы первые прототипы, которые могли полноценно работать.

Виды двигателей

Первый полноценный прототип двигателя внутреннего сгорания был сконструирован в далёком 1806 году, который принадлежал братьям Ньепсье. После этого важного исторического факта было недолгое затишье.

Но, в конце 19 века три легендарным немца положили старт автомобилестроению — Николас Отто, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. После этого двигатели внутреннего сгорания получили много модификаций и вариантов, которые используются по сегодняшний день.

Рассмотрим, какие существуют виды автомобильных ДВС, а также укажем типы двигателей:

• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Карбюраторная система впрыска
• Инжектор
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Роторно-поршневые ДВС

Паровая машина

Первым представителем полноценного двигателя внутреннего сгорания следует считать паровую машину, которая устанавливалась на все транспортные средства 19 века, до момента изобретения остальных видов моторов.

На то время паровыми движками оснащались паровозы, автомобили и даже примитивные трёхколёсные самоходные машины (напоминающие мотоциклы). Изобретение такого класса завоевало весь мир, но к концу 19 — начало 20 века стало неэффективное, поскольку транспортные средства на пару не могли развивать достаточно большую скорость.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель — это ДВС средством питания, которого является бензин. Горючее подаётся с топливного бака при помощи насоса (механического или электрического) на систему впрыска. Итак, рассмотрим, какие бывают типы бензиновых моторов:

• С карбюратором.
• Инжекторного типа.

Современный мир привык, что большинство автомобилей имеет электронную систему впрыска топлива (инжектор).

Карбюраторная система впрыска

Карбюратор — это тип впрыскового устройства горючего во впускной коллектор с дальнейшим распределением по цилиндрам. Первый примитивный карбюратор был разработан в Германии ещё в конце 19 века и имеет почти 100 летнюю историю развития.

Карбюраторы бывают — одно-, двух-, четырех- и шестикамерные. Кроме этого существует достаточно много прототипов.

Принцип работы карбюратора достаточно простой: бензонасос подаёт топливо в поплавковую камеру, где бензин проходит сквозь жиклёры механическим путём (количество впрыскиваемого топлива регулирует водитель при помощи педали акселератора), и подаётся во впускной коллектор. Недостатком карбюратора стало то, что он чувствительный к регулировкам, а также не соответствует экологическим международным нормам.

Инжектор

Инжекторный двигатель — это тип впрыскового устройства горючего в цилиндры двигателя. Инжекторный впрыск бывает моно и разделённым Данная система на сегодняшний день все больше совершенствуется, чтобы уменьшит выбросы СО2 в атмосферу. Для впрыска используются форсунки, которые ещё ранее начали использоваться на дизельных двигателях.

С переходом на данную систему транспортные средства стали оснащать электронными блоками управления двигателем, чтобы корректировать состав воздушно-топливной смеси, а также сигнализировать о неисправностях внутри системы.

Дизельные двигатели

Дизельный мотор — это вид двигателя, который расходует как горючее дизельное топливо. Основные системы и элементы движка идентичны бензиновому брату, различие состоит в системе впрыска и воспламенении смеси. В дизельном моторе отсутствуют свечи зажигания, поскольку воспламенение смеси от искры не нужно.

На моторах такого типа устанавливаются свечи накала, которые разогревают воздух в камере сгорания, который превышает температуру воспламенения. После этого через форсунки подаётся распылённое топливо, которое сгорает, чем создаёт достаточное давление для привода в движения поршня, который раскручивает коленчатый вал.

Дизель с турбонаддувом

Одним из подвидов дизельного ДВС считается турбодизель. На этом моторе установлена турбина, которая имеет вид улитки. При помощи турбины в мотор подаётся больше количество сжатого воздуха, который даёт больше детонационный эффект, за счёт чего движок можно быстрее разогнать.

Газовый двигатель

Газовые двигатели на сегодняшний день в автоиндустрии в чистом виде почти не используются, поскольку частые поломки моторов, стали причиной полного отказа от них. Вместо этого, газовые установки зачастую можно встретить на бензиновых автомобилях, что значительно экономит расход денег на горючее.

Газ с баллона подаётся на редуктор, который распределяет топливо по цилиндрам, а затем горючее попадает непосредственно в камеры сгорания. После этого с помощью свечей зажигания газ воспламеняется. Единственным недостатком использования газовой установки считается то, что мотор теряет 20% своего потенциального ресурса.

Электрические моторы

Николас Тесла впервые предложил использовать для автомобилей электроэнергию. Электрические моторы на сегодняшний день не распространены, поскольку заряда батареи хватает только до 200 км пути, а заправочных станций, которые могут предоставить услугу зарядки автомобиля — практически нет.

Известная мировая компания, производитель электрических автомобилей «Тесла» продолжает совершенствовать электродвигатели, и каждый год дарит потребителям новинки, которые имеют больший запас хода без дозарядки.

Гибриды

Наверное, самые желаемые двигатели на сегодняшний день. Это смесь бензинового двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Существует несколько вариантов работы такого движка.

1. Мотор может работать на попеременном питании. Сначала движение производится на бензине, пока генератор заряжает батарею, а затем водитель может переключиться на электропитание.
2. Двигатель и электромотор работают одновременно, что помогает сэкономить расход горючего на одно, и тоже расстояние с другими типами ДВС.

Роторно-поршневые ДВС

Роторно-поршневой силовой агрегат в автомобилестроении не нашёл широкого распространения, хотя можно встретить модели автомобилей, которые используют такой тип ДВС. Предложил создание такого мотора — конструктор Ванкель.

Движение осуществляется за счёт вращения трёхзубчатого ротора, который позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Данный мотор активно использовался в 80-е годы 20 ст.

Водородный мотор

НОУ-ХАУ современного мира считается водородный двигатель. В автомобиль устанавливается установка водородного типа. Отличие от бензиновых моторов заключается в подаче топлива. Если у бензина топливо подаётся вовремя возврата поршня к ВТМ, то у водородного силового агрегата в момент, когда поршень возвращается к НТМ.

В будущем планируется создать водородный двигатель закрытого типа, когда не будет требоваться выброс отработанных газов, а также на 500 км автолюбитель сможет забить о заправке автомобиле.

Стоит понимать, что автомобили с таким мотором будут стоить весьма не дёшево, пока они полностью не вытеснят бензинового брата.

Вывод

Двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно большое количество видов и типов, на любой вкус. Так, самыми популярными, по мировой статистике, считают бензиновые, дизельные и гибридные силовые агрегата. Но, все движется к тому, что человек хочет отойти от использования бензина и его аналогов и перейти полностью на электрику.

Что такое двигатель? | Типы двигателей

Важный момент

Что такое двигатель?

В противном случае потреблять топливо для выполнения механических работ путем приложения крутящего момента или линейной силы (обычно в виде тяги). Устройства, преобразующие тепловую энергию в скорость, обычно называют только двигателями. Примеры двигателей, создающих крутящий момент, включают известные автомобильные бензиновые и дизельные двигатели, а также турбовальные двигатели.

Примеры двигателей, создающих тягу, включают турбовентиляторные и ракетные двигатели. Из прочтения оставшейся части этой страницы кажется, что этот термин изначально относится к любому механическому устройству, которое смотрит на любую форму энергии и преобразует ее в полезные механические движения. Таким образом, что-то, связанное с воздушной или водяной мельницей или даже работающее от людей или животных, будет называться двигателем.

Мне интересно, что значение термина изменилось, и это подчеркивает драматическое значение изобретения.

Также прочтите: разница между ЧПУ и ЧПУ | Определение числового управления (ЧПУ) | Определение числового программного управления (ЧПУ)

Типы двигателей:

Двигатели бывают двух типов: двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.

• Двигатель внешнего сгорания:-  В двигателях внешнего сгорания сгорание топлива происходит вне двигателей, например, в паровой машине.
• Двигатели внутреннего сгорания: —  В двигателях внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри двигателя. Двухтактные и четырехтактные бензиновые и дизельные двигатели являются примерами двигателей внутреннего сгорания.

Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и их классификация зависят от различных оснований.

Типы двигателей в зависимости от цикла операции:

Также прочтите: Что такое станок с ЧПУ? | Блок-схема ЧПУ | Части станка с ЧПУ

#1. Цикл работы

Велосипедные двигатели Отто:-

Эти типы двигателей работают на велосипеде Отто.

Двигатель дизельного цикла:-

Двигатель, работающий на дизельном велосипеде, называется дизельным двигателем велосипеда.

Двойной велосипедный двигатель:-

Двигатель, который работает как с дизельным двигателем, так и с велосипедом Отто, называется сдвоенным велосипедным двигателем или полудизельным велосипедным двигателем.

Также прочтите: Части и функции шлифовального станка | Шлифовальный станок | Типы шлифовальных станков

#2. Тип зажигания

Двигатель с искровым зажиганием:-

В двигателе с искровым зажиганием на головке двигателя установлена ​​свеча зажигания. Свеча зажигания производит искру после сжатия топлива и воспламеняет воздушно-топливную смесь для сгорания. Бензиновые двигатели — это двигатели с искровым зажиганием.

Двигатель с воспламенением от сжатия:-

В двигателе с воспламенением от сжатия на головке блока цилиндров нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется от тепла сжатого воздуха. Дизельные двигатели относятся к двигателям с воспламенением от сжатия.

Читайте также: Что такое центробежный насос? | Принцип работы центробежного насоса | Работа центробежного насоса

№3. Расположение цилиндров

Вертикальный двигатель:-

В вертикальном двигателе цилиндр расположен вертикально, как показано на рисунке.

Горизонтальный двигатель:-

В горизонтальном двигателе цилиндры расположены горизонтально, как показано на рисунке ниже.

Радиальный двигатель:-

Радиальный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры выступают наружу из центрального картера наподобие спиц колеса. Если смотреть спереди, он выглядит как стилизованная звезда и называется «звездным» двигателем. Он обычно используется для авиационных двигателей, прежде чем газотурбинный двигатель не преобладает.

V-образный двигатель:-

В V-образном двигателе цилиндры расположены в два ряда под некоторым углом между собой. Для предотвращения вибрации и проблем с балансировкой угол между двумя берегами поддерживается как можно меньшим.

Двигатель типа W:-

В двигателях типа W цилиндры расположены в три ряда таким образом, что они образуют расположение типа W. Двигатель W-типа образуется при изготовлении 12-цилиндровых и 16-цилиндровых двигателей.

Реверсивный цилиндр двигателя:-

В двигателе с обратным расположением цилиндров цилиндры расположены друг напротив друга. Поршни и шатуны показывают одинаковые скорости. Он работает плавно и имеет большую сбалансированность — размер антицилиндрового двигателя увеличивается за счет его расположения.

Также прочтите: Что такое орехи? | Что такое болты? | Разница между гайками и болтами

#4. Типы охлаждения

Двигатели с воздушным охлаждением:-

В двигателях с воздушным охлаждением гильза цилиндра разобрана, и используются металлические ребра, которые обеспечивают площадь поверхности излучения, увеличивающую охлаждение. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в мотоциклах и скутерах.

Двигатель с водяным охлаждением:-

В двигателях с водяным охлаждением для охлаждения двигателя используется вода. Двигатели с водяным охлаждением применяются в автомобилях, автобусах, грузовиках и других четырехколесных транспортных средствах, большегрузных автомобилях.

В воду добавляется антифриз, чтобы предотвратить ее замерзание в холодную погоду. Каждый двигатель с водяным охлаждением имеет радиатор для охлаждения горячей воды от двигателя.

Также прочтите: Как работают атомные электростанции? | Основные компоненты атомных электростанций | Принцип работы атомных электростанций

#5. Расположение клапанов

В зависимости от расположения впускных и выпускных клапанов в различных положениях головки цилиндров или блока цилиндров автомобильные двигатели подразделяются на четыре категории. Эти компоновки называются «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово «LIFT», чтобы запомнить четырехклапанную компоновку.

Двигатель с Г-образной головкой:-

В двигателях этих типов впускные и выпускные клапаны расположены вместе и приводятся в действие распределительным валом. Цилиндр и камера сгорания образуют перевернутый L.

Двигатель с I-образной головкой:-

В двигателе с I-образной головкой впускной и выпускной клапаны расположены в головке блока цилиндров. Один клапан активирует все клапаны. Эти типы двигателей в основном используются в автомобилях.

Двигатель с головкой F:-

Это комбинация двигателей с головкой i и головкой F. Клапан обычно находится в головке впускного клапана, а выпускной — в блоке цилиндров. Оба набора клапанов управляются одним и тем же распределительным валом.

Двигатель с Т-образной головкой:-

В двигателе с Т-образной головкой впускной клапан расположен с одной стороны, а выпускной клапан — с другой стороны цилиндров. Здесь для работы требуется два распределительных вала, один для впускных клапанов, а другой для выпускного клапана.

Читайте также: Угольная электростанция | Работа угольной электростанции | Основные компоненты угольной электростанции

№6. Типы конструкции

Поршневой двигатель:-

В поршневом двигателе есть поршень и цилиндр, поршень перемещается (взад и вперед) внутри цилиндра. Из-за возвратно-поступательного движения поршней он называется поршневым двигателем. Двухтактные и четырехтактные двигатели являются распространенными примерами поршневых двигателей.

Роторный двигатель: —

В роторном двигателе ротор совершает вращательное движение для производства электроэнергии. Взаимного движения нет. В камерах присутствует ротор, который совершает вращательное движение внутри камеры. Роторные двигатели Ванкеля, газотурбинные двигатели относятся к двигателям роторного типа.

Также прочтите: Что такое гидроэлектростанция? | Работа ГЭС | Типы гидроэлектростанций

№7. Число тактов

Четырехтактный двигатель:-

Это двигатель, в котором поршень перемещается четыре раза, т. е. два раза вверх (от НМТ до ВМТ) и два вниз (от ВМТ до НМТ) в цикле рабочий ход; он четырехтактный. Его называют двигателем.

Двухтактный двигатель:-

Двигатель, в котором поршень ускоряется дважды, т. е. один раз от ВМТ до НМТ, а другой от НМТ до ВМТ для получения рабочего такта, называется двухтактным двигателем.

Двигатель с точечным зажиганием:-

Эти типы двигателей не используются на практике.

Также прочтите: Что такое солнечная панель? | Как работают солнечные батареи? | Основные компоненты солнечной панели | Принцип работы солнечных панелей

#8. Виды используемого топлива

Бензиновый двигатель:-

Двигатель, работающий на бензине, называется бензиновым двигателем.

Дизельный двигатель:-

Двигатель, работающий на дизельном топливе, называется дизельным двигателем.

Газовый двигатель:-

Двигатель, работающий на газовом топливе, называется газовым двигателем.

Также прочтите: Как работает радиатор? | части радиатора | охлаждающая жидкость в радиаторе | Отказ радиатора

Детали двигателя:

Автомобильные двигатели представляют собой сложные механизмы, состоящие из множества внутренних частей, которые работают как часовой механизм, вырабатывая мощность, приводящую в движение ваше транспортное средство. Для правильной работы двигателя все его детали должны быть в исправном состоянии. Одна ошибка может стать катастрофой. Рассмотрим основную часть двигателей.

Блок двигателя:-

Блоки являются основной частью двигателей. Все остальные части двигателя по существу прикреплены к нему. Внутри блоков происходит волшебство, например, горение.

Поршень:-

При воспламенении свечи зажигания поршень качается вверх и вниз и сжимает топливно-воздушную смесь. Эта возвратно-поступательная энергия преобразуется во вращательное движение и передается трансмиссией через карданный вал на шины для их вращения.

Головка цилиндра:-

Головки цилиндров крепятся к верхней части блока для герметизации области, предотвращающей потерю газов. Он состоит из свечей зажигания, клапанов и других деталей.

Коленчатый вал:-

Расположенная в нижней части блока цилиндров, эта часть преобразует энергию возвратно-поступательного движения во вращательное.

Распределительный вал:-

Распределительный вал открывает и закрывает клапан в нужное время вместе с остальными.

Клапан:-

Клапаны регулируют поток воздуха, топлива и выхлопных газов внутри головки блока цилиндров. Есть как впускные клапаны, так и выпускные.

Масляный поддон:-

Масляный поддон, также известный как масляный поддон, крепится к нижней части двигателя и хранит все масла, используемые для смазки двигателя.

Также прочтите: Батарея бесключевого дистанционного управления разряжена | Когда замена батареи брелока замена? | Как заменить батарею пульта без ключа

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Типы двигателей

Типы двигателей и принцип их работы

Тепловые двигатели. Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания) Двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС) Реактивные двигатели.
Электрические двигатели.
Физические двигатели.

Что такое двигатель?

Двигатель — это машина, предназначенная для преобразования одной или нескольких форм энергии в механическую энергию. Механические тепловые двигатели преобразуют теплоту в работу с помощью различных термодинамических процессов. Двигатели, например те, которые используются для запуска транспортных средств, могут работать на различных видах топлива, в первую очередь на бензине и дизельном топливе в случае автомобилей.

Типы двигателей

Двигатели представляют собой машины, преобразующие источник энергии в физическую работу. Если вам нужно что-то для передвижения, двигатель — это то, что вам нужно. Но не все двигатели сделаны одинаково, и разные типы двигателей определенно не работают одинаково.

Изображение предоставлено Little Visuals / Pixabay.

Вероятно, самый интуитивный способ различить их — это тип энергии, которую каждый двигатель использует для питания.

• Тепловые двигатели
  • Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания)
  • Двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС)
  • Реактивные двигатели
• Электрические двигатели
• Физические двигатели

Содержание

• 1 Тепловые двигатели
  • 1. 1 Двигатели внутреннего сгорания
  • 1.2 External combustion engines
  • 1.3 Reaction engines
• 2 Electrical engines
  • 2.1 Ion drives
  • 2.2 EM/Cannae drives 
• 3 Physical engines

Thermal engines

In the broadest definition possible, этим двигателям требуется источник тепла для преобразования в движение. В зависимости от того, как они генерируют указанное тепло, они могут быть двигателями внутреннего сгорания (которые сжигают вещества) или двигателями без сгорания. Они функционируют либо за счет прямого сгорания топлива, либо за счет преобразования жидкости для создания работы. Таким образом, большинство тепловых двигателей также частично совпадают с системами химического привода. Это могут быть двигатели с воздушным дыханием (которые берут окислитель, такой как кислород, из атмосферы) или двигатели без дыхания (с окислителями, химически связанными с топливом).

РЕКЛАМА

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания) сегодня довольно распространены. Они приводят в действие автомобили, газонокосилки, вертолеты и так далее. Самый большой двигатель внутреннего сгорания может генерировать 109 000 л.с. для корабля, который перевозит 20 000 контейнеров. Двигатели внутреннего сгорания получают энергию от топлива, сжигаемого в специальной области системы, называемой камерой сгорания. В процессе горения образуются продукты реакции (выхлопы) с гораздо большим общим объемом, чем общий объем реагентов вместе взятых (горючее и окислитель). Это расширение является настоящим хлебом с маслом для двигателей внутреннего сгорания — это то, что на самом деле обеспечивает движение. Тепло является лишь побочным продуктом сгорания и представляет собой потраченную впустую часть запаса энергии топлива, поскольку на самом деле оно не обеспечивает никакой физической работы.

Рядный 4-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания.
Изображение предоставлено НАСА / Исследовательским центром Гленна. Двигатели

IC различаются по количеству «тактов» или циклов, которые каждый поршень совершает для полного оборота коленчатого вала. Сегодня наиболее распространены четырехтактные двигатели, в которых реакция сгорания происходит в четыре этапа:

1. Впуск или впрыск топливно-воздушной смеси (карбюрата) в камеру сгорания.
2. Сжатие смеси.
3. Зажигание от свечи или компрессии — топливо идет стрела .
4. Выброс выхлопных газов.

Этот радиальный паровозик выглядит самым прикольным человечком, которого я когда-либо видел.
Изображение предоставлено Дуком / Викимедиа.

На каждом шаге поршень 4-тактного двигателя попеременно толкается вниз или назад. Зажигание — это единственный этап, на котором в двигателе генерируется работа, поэтому на всех остальных этапах каждый поршень использует энергию из внешних источников (другие поршни, электрический стартер, ручной запуск или инерция коленчатого вала). Вот почему вы должны тянуть за аккорд газонокосилки, и почему вашему автомобилю нужна исправная батарея, чтобы начать движение.

Другими критериями дифференциации двигателей внутреннего сгорания являются тип используемого топлива, количество цилиндров, общий рабочий объем (внутренний объем цилиндров), расположение цилиндров (рядные, радиальные, V-образные двигатели и т. д.), а также мощность и выходная мощность на вес.

РЕКЛАМА

Двигатели внешнего сгорания

Двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС)   раздельно хранят топливо и продукты выхлопа — они сжигают топливо в одной камере и нагревают рабочее тело внутри двигателя через теплообменник или стенка двигателя. Этот великий папа промышленной революции, паровой двигатель, попадает в эту категорию.

В некоторых отношениях двигатели ЕС функционируют так же, как и их аналоги с двигателями внутреннего сгорания — им обоим требуется тепло, которое получается при сжигании вещества. Однако есть и несколько отличий.

В двигателях ЕС используются жидкости, которые подвергаются термическому расширению-сжатию или фазовому сдвигу, но химический состав которых остается неизменным. Используемая жидкость может быть газообразной (как в двигателе Стирлинга), жидкой (двигатель с органическим циклом Ренкина) или претерпевать изменение фазы (как в паровом двигателе) — для двигателей внутреннего сгорания жидкость почти всегда является жидким топливом. и смесь воздуха, которая сгорает (меняет свой химический состав). Наконец, двигатели могут либо выпускать жидкость после использования, как это делают двигатели внутреннего сгорания (двигатели с открытым циклом), либо постоянно использовать одну и ту же жидкость (двигатели с замкнутым циклом).

Паровой двигатель Стивенсона в рабочем состоянии

Удивительно, но первые паровые двигатели, используемые в промышленности, работали, создавая вакуум, а не давление. Названные «атмосферными двигателями», это были громоздкие машины, крайне неэкономичные по топливу. Со временем паровые двигатели приобрели форму и характеристики, которые мы ожидаем увидеть от двигателей сегодня, и стали более эффективными — поршневые паровые двигатели с возвратно-поступательным движением представили поршневую систему (которая до сих пор используется в двигателях внутреннего сгорания) или составные системы двигателей, которые повторно использовали жидкость. в цилиндрах при снижении давления для создания дополнительной «крутости».

Сегодня паровые двигатели вышли из широкого применения: они тяжелые, громоздкие, имеют гораздо меньшую топливную экономичность и удельную мощность, чем двигатели внутреннего сгорания, и не могут изменять мощность так быстро. Но если вас не беспокоит их вес, размер и вам нужна постоянная работа, они великолепны. Таким образом, ЭК в настоящее время с большим успехом используется в качестве паротурбинных двигателей для военно-морских операций и электростанций.

Применение ядерной энергии отличается тем, что называется негорючие двигатели или внешние тепловые двигатели , поскольку они работают на тех же принципах, что и двигатели ЕС, но не получают свою мощность от сгорания.

Реактивные двигатели

Реактивные двигатели , в просторечии известные как  реактивные двигатели , создают тягу, выбрасывая реактивную массу. Основным принципом реактивного двигателя является третий закон Ньютона: если вы дунете чем-то с достаточной силой через заднюю часть двигателя, это толкнет переднюю часть вперед. А реактивных двигателей действительно умеет это делать.

Безумно хорош в этом.
Изображение предоставлено thund3rbolt / Imgur.

То, что мы обычно называем «реактивным» двигателем, те, что установлены на пассажирском самолете «Боинг», строго говоря, являются воздушно-реактивными двигателями и относятся к классу двигателей с турбинным двигателем. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели, которые обычно считаются более простыми и надежными, поскольку они содержат меньше движущихся частей (вплоть до их полного отсутствия), также являются воздушно-реактивными двигателями, но относятся к классу двигателей с прямоточным двигателем. Разница между ними заключается в том, что прямоточные воздушно-реактивные двигатели полагаются на чистую скорость для подачи воздуха в двигатель, тогда как турбореактивные двигатели используют турбины для всасывания и сжатия воздуха в камеру сгорания. Кроме того, они функционируют в основном одинаково.

В турбореактивных двигателях воздух всасывается в камеру двигателя и сжимается вращающейся турбиной. ПВРД рисуют и сжимают его очень быстро. Внутри двигателя он смешивается с мощным топливом и воспламеняется. Когда вы концентрируете воздух (и, следовательно, кислород), смешиваете его с большим количеством топлива и взрываете (таким образом образуется выхлоп и термически расширяется весь газ), вы получаете реакционный продукт, который имеет огромный объем по сравнению с всасываемым воздухом. Единственное место, через которое может пройти вся эта масса газов, — это задняя часть двигателя, что она и делает с чрезвычайной силой. По пути туда он приводит в действие турбину, всасывая больше воздуха и поддерживая реакцию. И, чтобы добавить оскорбления к травме, в задней части двигателя есть реактивное сопло.

Здравствуй, я — метательное сопло. Я буду вашим проводником.

Эта часть оборудования заставляет весь газ проходить через еще меньшее пространство, чем оно было изначально, тем самым еще больше ускоряя его в «струю» материи. Выхлоп выходит из двигателя с невероятной скоростью, в три раза превышающей скорость звука, толкая самолет вперед.

Реактивные двигатели без воздушного дыхания, или ракетные двигатели , функционируют так же, как реактивные двигатели без передней части, потому что им не нужен внешний материал для поддержания горения. Мы можем использовать их в космосе, потому что у них есть весь необходимый им окислитель, упакованный в топливо. Это один из немногих типов двигателей, которые постоянно используют твердое топливо.

Тепловые двигатели могут быть смехотворно большими или восхитительно маленькими. Но что, если у вас есть только розетка, и вам нужно подключить питание? Что ж, в таком случае вам нужно:

Электродвигатели

Ах да, банда чистых. Есть три типа классических электрических двигателей: магнитные, пьезоэлектрические и электростатические.

И, конечно же, дисковод Duracell.

Магнитный, как и батарея, является наиболее часто используемым из трех. Он основан на взаимодействии между магнитным полем и электрическим потоком для создания работы. Он работает по тому же принципу, что и динамо-машина для выработки электроэнергии, но в обратном порядке. На самом деле, вы можете генерировать немного электроэнергии, если вручную прокрутите электромагнитный двигатель.

Для создания магнитного двигателя вам понадобятся магниты и намотанный проводник. Когда на обмотку подается электрический ток, он индуцирует магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом, создавая вращение. Важно разделить эти два элемента, поэтому электрические двигатели состоят из двух основных компонентов: статора, который является внешней частью двигателя и остается неподвижным, и ротора, который вращается внутри него. Их разделяет воздушный зазор. Обычно магниты встроены в статор, а проводник намотан на ротор, но они взаимозаменяемы. Магнитные двигатели также оснащены коммутатором для смещения электрического потока и модуляции индуцированного магнитного поля при вращении ротора для поддержания вращения.

Пьезоэлектрические приводы — это типы двигателей, которые используют свойство некоторых материалов генерировать ультразвуковые колебания при воздействии на них электрического тока для создания работы. Электростатические двигатели используют одноименные заряды, чтобы отталкивать друг друга и генерировать вращение в роторе. Поскольку в первом используются дорогие материалы, а для работы второго требуется сравнительно высокое напряжение, они не так распространены, как магнитные приводы.

Классические электрические двигатели обладают одним из самых высоких показателей энергоэффективности среди всех двигателей, преобразуя до 90% энергии в работу.

Ионные приводы

Ионные приводы представляют собой нечто среднее между реактивным и электростатическим двигателями. Этот класс приводов ускоряет ионы (плазму), используя электрический заряд для создания движения. Они не работают, если вокруг корабля уже есть ионы, поэтому они бесполезны вне космического вакуума.

Подруливающее устройство Холла.
Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech.

Они также имеют очень ограниченную выходную мощность. Однако, поскольку в качестве топлива они используют только электричество и отдельные частицы газа, их тщательно изучают для использования в космических кораблях. Deep Space 1 и Dawn успешно использовали ионные двигатели. Тем не менее, эта технология лучше всего подходит для небольших аппаратов и спутников, поскольку электронный след, оставляемый этими приводами, отрицательно влияет на их общую производительность.

Приводы EM/Cannae

Приводы EM/Cannae используют электромагнитное излучение, содержащееся в микроволновом резонаторе, для создания доверия. Это, наверное, самый необычный среди всех типов двигателей. Его даже называют «невозможным» драйвом , поскольку это нереакционный драйв — это означает, что он не производит никакого разряда для создания тяги, по-видимому, в обход третьего закона.

«Вместо топлива он использует микроволны, отражающиеся от тщательно настроенного набора отражателей для достижения небольшой силы и, следовательно, достижения тяги без пороха», — сообщил Андрей о приводе.

Было много споров о том, работает ли этот тип двигателя на самом деле или нет, но тесты НАСА подтвердили его работоспособность. Он даже получит обновление в будущем. Поскольку он использует только электрическую энергию для создания тяги, хотя и в небольших количествах, он кажется наиболее подходящим двигателем для исследования космоса.

Но это в будущем. Давайте посмотрим, как все начиналось. Давайте взглянем на:

Физические двигатели

Для работы этих двигателей требуется накопленная механическая энергия. Заводные двигатели , пневматические и гидравлические двигатели — все это физические приводы.

Модель Le Plongeour с огромными воздушными баками.
Изображение предоставлено Национальным морским музеем.

Они не очень эффективны. Они также обычно не могут использовать большие запасы энергии. Например, заводные двигатели накапливают упругую энергию в пружинах, и их необходимо заводить каждый день. Пневматические и гидравлические типы двигателей должны таскать с собой здоровенные трубки со сжатой жидкостью, которых, как правило, хватает ненадолго. Например, Plongeur , первая в мире подводная лодка с механическим приводом, построенная во Франции между 1860 и 1863 годами, несла поршневой воздушный двигатель, питаемый от 23 баков при давлении 12,5 бар. Они занимали огромное пространство (153 кубических м / 5 403 кубических фута), и их было достаточно только для того, чтобы привести корабль в движение на 5 морских миль (9 км / 5,6 миль) со скоростью 4 узла.

Тем не менее, физические диски были, вероятно, первыми в мире. Катапульты, требушеты или тараны полагаются на этот тип двигателей. То же самое относится и к кранам, приводимым в движение людьми или животными, — все они использовались задолго до появления любых других видов двигателей.