Паливо згоряє всередині двигуна. Це буквальне визначення. У середньому автомобілі бензин спалахує в головці блоку циліндрів. Цей вибух вивільняє енергію. Енергія штовхає поршні. Поршні обертають колінчастий вал. Колінчастий вал обертає колеса. Це замкнутий цикл перетворення хімічної енергії на кінетичну.
Такий внутрішній підхід економічний. Він потребує менше місця, ніж системи зовнішнього згоряння, такі як парові двигуни. У парових двигунах паливо спалюється поза циліндром для нагрівання води. Виникає в результаті тиск робить роботу. Двигун внутрішнього згоряння компактніший. Він ефективніший по відношенню до своєї маси.
Гонка за ефективністю: бензин проти дизеля
Бензинові двигуни не завжди були золотим стандартом. 1876 року на ринок вийшов перший бензиновий двигун. Він був неефективним. Він споживав паливо так само, як паровий двигун. Теплова ефективність була низькою.
Рудольф Дизель побачив марнотратство. Він шукав найкращий спосіб. Він почав розробку у 1878 році. 1892 року народився дизельний двигун. Головна перевага? Вища теплова ефективність. Дизель стискає повітря настільки, що він стає досить гарячим для займання палива без свічки запалювання. Це інший шлях до того ж результату.
Але ранні дизельні двигуни були гучними. Вони викидали чорний дим. Вони тремтіли на холостому ходу. Вони були гучними. Виробники спочатку встановлювали їх на вантажівки та промислове обладнання. Автомобілі залишалися осторонь. Були потрібні десятиліття, щоб знизити рівень шуму та викидів. Сьогодні сучасні дизелі чистіші. Тихіше. Вони, як і раніше, ефективні, але забруднюють довкілля набагато менше, ніж їх покриті сажею попередники.
Істотна різниця між бензином та дизелем полягає не тільки в паливі. Це спосіб, яким це паливо перетворюється на енергію. Бензину потрібна іскра. Дизель ґрунтується на теплоті стиснення. Дві різні стратегії горіння. Загальна мета: зрушити масу з місця.
Гаряче повітря, що обертається: газові турбіни
Не всі двигуни внутрішнього згоряння мають поршні. Турбіни використовують лопатки, що обертаються, замість цього. Вітряні турбіни використовують природу. Парові турбіни використовують котли. Газові турбіни використовують вогонь.
Сучасна газова турбіна спалює паливо для газу під тиском. Може використовуватись пропан. природний газ. Гас. Вибір залежить від доступності та області застосування.
Процес простий. Паливо згоряє. Тепло піднімається. Повітря розширюється. Повітря, що розширюється, з високою швидкістю проходить через лопатки турбіни. Лопатки обертаються. Обертання створює потужність. Немає поршнів. Немає колінчастих валів. Тільки постійне обертальне зусилля.
Саме тому реактивні двигуни такі потужні. Вони оминають механічну складність поршневих двигунів. Ви змінюєте складність простоти руху.
Під капотом: основні компоненти
Якщо ви подивіться на традиційний двигун, то помітите, що певні деталі виконують основну роботу. Блок циліндрів – це скелет. У ньому є циліндри.
Поршень рухається вгору і вниз у кожному циліндрі. Це основна частина, що рухається. Він стискає паливоповітряну суміш. Він сприймає вибух.
Колінчастий вал знаходиться під поршнями. Він перетворює поступальний рух поршнів у обертальний. Без колінчастого валу поршні просто впиралися б у крайні положення. Жодного руху коліс.
Ці компоненти працюють у тісній синхронізації. Таймінг – це все. Перепустка займання в одному циліндрі впливає на всю систему.
Чому це важливо
Дим змінив усе. Він зменшив розмір двигунів. Він покращив паливну економічність. Він зробив особисті перевезення доступними.
Паровим двигунам потрібні були водогрійні казани. Вони були великі. Повільний запуск. Двигун внутрішнього згоряння спалахував миттєво. Готовий до роботи.
Дизельні двигуни забезпечували крутний момент. Ефективність. Довговічність. Вони замінили пару багатьох промислових додатках.
Газові турбіни забезпечують співвідношення потужності до ваги, з яким не можуть порівнятися поршневі двигуни. Вони рухають реактивні літаки. Вони рухають деякі гоночні автомобілі. Вони виробляють електроенергію для генераторів.
Ця технологія не нова. Вона еволюціонувала. Від покритих сажею дизельних двигунів 1890-х до сучасних систем точної інжекції палива. Основний принцип залишається тим самим. Спалити паливо. Захопити енергію. Рухнути автомобіль.
Що відбувається, коли змінюється паливо? Електромобілі повністю уникають процесу згоряння. Але поки що двигун внутрішнього згоряння все ще керує світом. Він ефективний. Він компактний. Він усюди.
Доки наступний винахід не захопить владу
