"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Двигатель внутреннего сгорания — устройство, в котором топливо сгорает внутри рабочей камеры. Выделившаяся энергия превращается в движение деталей и помогает приводить в действие автомобиль, трактор, лодку или другую машину. Горячие газы толкают поршень в цилиндре, а соединённые детали передают это движение коленчатому валу. В четырёхтактном двигателе смесь поступает, сжимается, сгорает, а затем удаляются отработавшие газы.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Двигатель внутреннего сгорания — двигатель, в котором топливо сгорает внутри рабочей камеры, а выделившаяся энергия приводит механизм в движение. Проще говоря, огонь не просто нагревает деталь снаружи: газы внутри двигателя сами толкают его подвижные части. Это устройство нужно машинам, чтобы превращать энергию топлива в движение.
Цилиндр — полая деталь двигателя, внутри которой движется поршень. Его стенки направляют поршень и не дают горячим газам свободно выходить наружу. Цилиндр нужен для того, чтобы внутри него проходили основные действия рабочего цикла.
Поршень — подвижная деталь, которая перемещается в цилиндре под действием газов. Он может двигаться вверх и вниз, сжимая смесь или принимая толчок после её сгорания. Поршень нужен для передачи силы газов всему механизму двигателя.
Коленчатый вал — деталь, которая преобразует движение поршня через соединённые с ним детали во вращение. Поршень движется не по кругу, а вал должен вращаться, поэтому между ними нужна такая передача. Вращающийся вал может передавать энергию колёсам или другим рабочим частям машины.
В цилиндр поступает смесь воздуха и топлива, потому что для горения одного топлива недостаточно: ему нужен кислород из воздуха. Когда смесь сгорает, образуются горячие газы. Они расширяются и давят на поршень, поэтому поршень начинает перемещаться внутри цилиндра.
Движение поршня само по себе не очень удобно для вращения колёс. Поэтому поршень соединён с другими деталями, которые передают его толчки коленчатому валу. Вал устроен так, чтобы последовательные движения поршня превращались в непрерывное вращение, благодаря которому машина может двигаться.
В простом четырёхтактном двигателе работа разделена на четыре этапа. Сначала смесь поступает в цилиндр, затем поршень сжимает её, после этого смесь сгорает и толкает поршень, а в конце отработавшие газы удаляются. Такой порядок нужен, чтобы каждый новый цикл начинался с подготовленного цилиндра.
Для работы двигателю нужны топливо и воздух, потому что при их соединении может произойти горение. После сгорания остаются отработавшие газы, поэтому их необходимо вывести из цилиндра. Если не подать новую смесь или не удалить старые газы, следующий рабочий цикл будет нарушен.
Двигатели внутреннего сгорания используют в автомобилях, мотоциклах, тракторах, лодках и других машинах. Их устройство может различаться: двигатели бывают разного размера и мощности. Общий принцип остаётся одним — энергия топлива, сгорающего внутри двигателя, превращается в движение деталей.
| Этап | Что происходит в цилиндре | Что делает поршень | Результат |
|---|---|---|---|
| Поступление топливно-воздушной смеси | В цилиндр входит смесь воздуха и топлива. | Движется вниз и освобождает место для смеси. | Цилиндр заполняется свежей смесью. |
| Сжатие смеси | Смесь занимает меньший объём. | Движется вверх и сжимает смесь. | Смесь подготавливается к сгоранию. |
| Сгорание смеси и рабочий ход | Смесь сгорает, горячие газы расширяются. | Газы толкают поршень вниз. | Получается механическое движение. |
| Удаление отработавших газов | Газы выходят из цилиндра. | Движется вверх и выталкивает газы. | Цилиндр освобождается для нового цикла. |
Таблицу удобно читать сверху вниз: этапы идут именно в такой последовательности. В столбце о поршне можно проследить его движения, а в последнем столбце — понять назначение каждого этапа. После удаления газов цикл начинается снова с поступления свежей смеси.
Нужно объяснить не только значение слов, но и место, где происходит горение. Название связано с особенностью устройства двигателя. Найдём эту особенность по условию задачи.
Ответ: двигатель называют двигателем внутреннего сгорания, потому что топливо сгорает внутри его рабочей камеры.
Нужно восстановить цикл по тому, что происходит в цилиндре. Сначала цилиндр должен получить смесь, затем её нужно подготовить к горению. После рабочего хода остаются газы, поэтому ими цикл заканчивается.
Ответ: поступление смеси — сжатие смеси — рабочий ход — удаление отработавших газов.
Нужно показать все главные превращения, не перескакивая сразу от топлива к вращению. Сначала энергия выделяется при горении. Затем она передаётся подвижным деталям двигателя.
Ответ: расширение горячих газов — движение поршня — передача движения — вращение коленчатого вала.
Ошибка: считать, что топливо сгорает снаружи двигателя. Так иногда думают, потому что видят выхлоп или слышат о нагревании деталей, но в этом двигателе горение происходит внутри рабочей камеры. Проверь себя вопросом: где находятся смесь и горячие газы в момент сгорания?
Ошибка: путать поршень и цилиндр. Поршень — подвижная деталь, а цилиндр — полая деталь, внутри которой он перемещается; путаница возникает из-за того, что они работают вместе. Проверь себя: если деталь движется внутри другой, первая — поршень, а вторая — цилиндр.
Ошибка: думать, что сгорание сразу создаёт вращение. Сначала горячие газы толкают поршень, потом его движение передаётся соединённым деталям и только затем коленчатый вал вращается. Проверь себя, назвав всю цепочку от газов до вала.
Ошибка: менять местами этапы четырёхтактного двигателя. Это происходит, если запоминать отдельные слова, не связывая их с действиями в цилиндре. Проверь себя последовательностью: поступление смеси, сжатие, рабочий ход, удаление газов.
Для понимания двигателя нужно знать, что при горении топливо выделяет тепло. Нагретые газы расширяются и могут толкать поршень. Поэтому знания о теплоте и газах помогают объяснить работу двигателя.
Тема связана с энергией и движением. Химическая энергия топлива превращается в энергию движения поршня, а затем — во вращение вала. Так можно увидеть пример превращения одного вида движения в другой.
Знание устройства двигателя пригодится при изучении машин и способов преобразования энергии. По его работе можно понять, как топливо помогает приводить в движение транспорт. Этот принцип встречается в автомобилях, тракторах, лодках и других машинах.
Почему двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?
Так его называют потому, что топливо сгорает внутри двигателя, в его рабочей камере. При этом выделяется энергия, которая приводит в движение детали механизма.
Что происходит с поршнем, когда сгорает топливо?
При сгорании образуются горячие газы, которые расширяются и толкают поршень. Поршень перемещается внутри цилиндра, а его движение передаётся другим деталям.
Для чего нужен цилиндр?
Цилиндр — это полая деталь, внутри которой движется поршень. Он направляет поршень и образует рабочую камеру, где сжимается и сгорает топливно-воздушная смесь.
Как движение поршня превращается во вращение?
Поршень соединён с другими деталями двигателя. Они передают его возвратно-поступательное движение коленчатому валу, который преобразует его во вращение.
Почему в двигателе нужно удалять отработавшие газы?
После сгорания в цилиндре остаются газы, которые уже не могут нормально участвовать в следующем рабочем цикле. Их удаляют, чтобы освободить место для новой топливно-воздушной смеси.
Двигатель внутреннего сгорания
