Горизонты техники для детей, 1963 №2 (9) - [6]
Давайте вспомним, как выглядит велосипед. Нажимая ногами на педали, поднимая и опуская то одну, то другую ногу, приводим во вращение большое цепное колесо. Почти то же происходит и с двигателем. Поршень нажимает на шатун, который своим вторым концом давит на кривошип кривошипного вала, приводя его во вращательное движение. Кривошип кривошипного вала (называемый часто телом кривошипа) выполняет ту же роль, что педали в велосипеде.
Я понимаю, что вам трудно сразу запомнить все эти сложные названия и понять, как это всё вместе работает. Посмотрите на чертеж. Найдите поршень, на который давят газообразные продукты сгорания; поршень надавливает на шатун, шатун на кривошип кривошипного вала (тело кривошипа), который начинает вращаться.
Скажете: «хорошо, — газообразные продукты сгорания нажимают на поршень, поршень идет вниз. Но почему же поршень идет вверх, сжимая смесь?».
Для того, чтобы поршень пошел вверх и сжал смесь, конструкторы установили на конце кривошипного вала большое колесо, выполненное из куска стали. Это колесо называется маховым колесом. Когда маховое колесо начнет вращаться, трудно его сразу остановить. Точно также трудно остановить быстро бегущего товарища, а тем более едущего на велосипеде спортсмена. Маховое колесо разгоняется при взрыве смеси; когда поршень идет вниз, оно силой разгона толкает поршень вверх, сжимая смесь. Весь путь поршня от самого нижнего положения в конечное верхнее, или обратно называется в технике ходом поршня. Когда поршень пройдет вдоль всего цилиндра, мы говорим, что он совершил один ход. Когда поршень идет вверх и сжимает смесь, говорим, что он совершил ход сжатия. Когда же после взрыва он дойдет до крайнего нижнего положения, мы говорим, что поршень совершил рабочий ход. Кроме того, двигатель совершает еще два хода: ход впуска и ход выпуска. Сразу же, я знаю, вы спросите: «а что это такое? Для чего это нужно? Ведь поршень уже сжимает смесь, смесь взрывается и газообразные продукты сгорания давят на поршень. Этого уже вполне достаточно для работы двигателя». Не забываете, ребята, о том, что сначала смесь надо как-то извне втолкнуть в цилиндр. После того, как смесь сгорит, необходимо отработавшие газы выбросить наружу.
Таким образом, мы приходим к заключению, что в двигателе всё делает поршень. Он сам втягивает в цилиндр смесь, а после сгорания, сам выбрасывает отработавшие газы из цилиндра наружу.
Но как же смесь входит в цилиндр и откуда вылетают отработавшие газы?
Конструкторы подумали и об этом. В головке цилиндра они сделали два отверстия, прикрывающиеся специальными крышками, называемыми клапанами. Крышка-клапан открывается и смесь попадает в цилиндр. Клапан называется впускным клапаном, а крышка, через которую вылетают отработавшие газы — выпускным клапаном.
Как работает двигатель автомобиля?
Установим поршень ближе к головке, откроем всасывающий клапан и начнем передвигать поршень вниз. Через открытый клапан влетает смесь бензина с воздухом и наполняет цилиндр. Когда поршень дойдет до крайнего нижнего положения, всасывающий клапан закрывается. Это был впускной ход. Затем поршень начинает двигаться вверх, сжимая смесь. Это, как вы уже знаете, ход сжатия. Когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, смесь поджигается и наступает взрыв. Поршень под давлением газов опускается вниз. Это — рабочий ход. И, наконец, когда поршень достигнет крайнего нижнего положения, открывается второй, то есть выпускной клапан. Поршень идет вверх и выталкивает через выпускной клапан отработавшие газы в так называемую выпускную трубу. Через эту трубу газы выходят наружу, а труба заканчивается обычно сзади автомобиля. Вы, наверное, не раз видели её.
Как видите, поршень совершает четыре хода: всасывает смесь, сжимает её, сжигает и выбрасывает из цилиндра. Поэтому такие двигатели называются четырехтактными двигателями или четырехходовыми двигателями.
«Мы всегда говорим, что смесь зажигается, — вспомнит кто-нибудь из вас, — но как? Ведь шофер не стоит рядом с двигателем и не зажигает смесь спичками».
Конечно, нет. Смесь зажигается электрической искрой. Специальное устройство, находящееся в автомобиле, создает электрический ток, который в виде искры проскакивает между двумя проволочками в цилиндре, зажигая смесь. Искра должна проскочить точно в тот момент, когда смесь максимально сжата. Приспособление, имеющее две проволочки, между которыми проскакивает искра, называется свечей зажигания. Она ничем не напоминает обычную восковую свечу. Пусть похожее название вас не вводит в заблуждение.
Ну вот, есть у нас поршень, шатун, кривошипный вал. Как же соединить их друг с другом. Начнем с соединения поршня с шатуном. Это соединение должно быть таким, чтобы шатун мог двигаться по отношению к поршню. Многие спросят: почему? Ведь поршень и шатун двигаются только вверх и вниз. Ошибаетесь. Поршень действительно двигается только вверх или вниз, но шатун совершает, кроме того, ещё один вид движения: качается, как маятник висячих часов. Посмотрите на рисунок. Когда поршень идет вниз, нижняя часть шатуна находится правее цилиндра, а когда поршень дойдет до крайнего нижнего положения и начнет подниматься вверх, нижняя часть шатуна перейдет на левую сторону цилиндра. Таким образом, шатун качается, изменяя все время положение по отношению к цилиндру: то он левее, то правее его. Для того, чтобы шатун мот качаться, его надо соответствующим образом подсоединить к поршню. В верхней части шатуна и в поршне имеются специальные отверстия, через которые просунут стальной болт, называемый
