У давні часи люди використовували для тварин
приведення в дію найпростіших механізмів. Пізніше для плавання на вітрильних
суднах і для того щоб змусити обертатися вітряні млини, що роблять з
зерна борошно, стала використовуватися сила вітру. Потім люди навчилися використовувати
силу течії річкової води для того, щоб змусити обертатися водяні колеса,
перекачувальні і піднімають воду або приводять в дію різноманітні
механізми.
Теплові двигуни з’явилися в далекому минулому, в тому
числі і двигун Стірлінга. Сьогодні технології значно ускладнилися. Так,
наприклад, людство винайшло двигун внутрішнього згоряння, який
є досить складним механізмом. На основі ДВС в даний час працює
більшість сучасних автомобілів та іншої необхідної для людини техніки.
Функція, яку виконує теплове розширення всередині двигуна внутрішнього
згоряння, дуже складна, але без неї робота ДВЗ неможлива.
У механічному пристрої, званому двигуном
внутрішнього згоряння, енергія згорає палива перетворюється в механічну. Для
щоб зробити двигун внутрішнього згоряння своїми руками, необхідно
знати основні принципи його дії.
Принцип дії ДВС
На сьогоднішній день існують різні види двигунів, але
для моделізму найчастіше використовуються:
- Поршневі двигуни дизельного типу.
- Двигуни, запалювані шляхом напруження або іскри.
Дизельні двигуни відрізняються від іскрових або калильных
тим, що в перших загоряння пального відбувається при сильному стисненні газу в
процесі руху поршня в циліндрі. А останні два типи двигунів вимагають
для загоряння вже стислій суміші додаткової енергії, для чого необхідно
заздалегідь нагріти калильную свічку або зробити іскровий розряд.
Поршневі двигуни можуть бути тільки двотактними. Двигуни,
які запалюються шляхом напруження або іскри, бувають і двотактні, і
чотиритактні.
Двотактні двигуни здійснюють будь-який робочий процес
в два такти, виконувані за 1 оборот коленвала.
В першому такті здійснюється «всмоктування-стиснення»: коли
колінчастий вал обертається, поршень переміщається знизу вгору. В процесі його
руху паливна суміш всмоктується через золотник в картер, і в той же час в
циліндрі стискається попередня порція пального.
Перед тим як завершується перший такт, в циліндрі
запалюється горюча суміш, в результаті чого значно збільшується
тиск в камері згоряння, що сприяє руху поршня вгору і вниз.
У другому такті — «робочому ході-продуванню» яке згоряє
паливо розширюється, що сприяє розвитку механічної потужності, а свіжа
порція палива, засосанная в циліндр під час першого такту, стискається.
Після того, як поршень проходить близько половини шляху
вниз, гази, утворені під час згоряння палива, виштовхуються з циліндра
через спеціально відкривається вікно. А після того, як відкривається перепускний
вікно, стиснуте в картері пальне надходить у циліндр, і тим самим витісняє з
нього залишилися відпрацьовані гази, тобто, відбувається продування.
Як зробити найпростіший двигун внутрішнього згоряння?
Пристрій ДВС вивчається в школі старшокласниками.
Тому навіть підліток зможе зробити найпростіший двигун внутрішнього згоряння
своїми руками. Для його виготовлення потрібно взяти:
- Дріт.
- Аркуш картону.
- Клей.
- Моторчик.
- Кілька шестерень.
- Батарейку 9V.
Порядок виготовлення:
- Спочатку з картону слід вирізати коло, який буде
грати роль колінчастого вала. - Далі з картону для виготовлення шатуна потрібно вирізати
прямокутник розміром 15х8 см, скласти його удвічі і потім — ще на 90. На його
кінцях робляться отвори. - Далі з картонного листа виготовляється поршень з
отворами для поршневих пальців. - Розмір поршневих пальців повинен відповідати розміру
отвори в поршні. - Поршень закріплюється пальцем на шатуні, а його дротом
потрібно прикріпити до коленвалу. - Відповідно до розміру поршня слід згорнути
картону циліндр, а у відповідності з розміром колінчастого валу — коробочку для
самого коленвала.
- Далі слід взяти шестерні і моторчик і зібрати
механізм обертання колінчастого вала таким чином, щоб моторчик міг
провертати колінчастий вал з поршнем і шатуном. - Механізм обертання кріпиться до колінчастого валу, і він
поміщається в виготовлену коробочку. При цьому обертовий механізм слід
прикріпити до стінки коробочки. - Далі в циліндрі розміщується поршень та циліндр
склеюється з коробочкою. - Тепер за допомогою двох проводів (+ та -) моторчик
з’єднується з батарейкою, в результаті чого поршень приходить в рух.
Як зробити маленький двигун внутрішнього згоряння з підручних засобів?
З наступного прикладу ви дізнаєтеся, як можна зробити
двигун внутрішнього згоряння в домашній майстерні, не використовуючи при цьому
верстати й складне устаткування.
- Для створення даного пристосування слід взяти
плунжерную пару, яку можна отримати з паливного насоса трактора.
- Для виготовлення циліндра від плунжерній втулки була
відрізана з допомогою машинки потовщена частина шлефа. Далі потрібно прорізати
отвори для вихлопного та перепускного вікон, а зверху припаяти 2 гайки М6 для
свічок запалювання. Поршень ж вирізається з плунжера.
- Для виготовлення картера використовується жесть. Також до нього
потрібно припаяти підшипники. Щоб створити додаткову міцність, слід
взяти тканину, просочити її епоксидною смолою і покрити нею картер.
- Колінвал зібраний з товстої шайби з двома отворами.
Один отвір, у яке слід запресувати вал, зроблено в центрі шайби. По друге
отвір, розташоване з краю, запресовується шпилька з одягненим на неї
шатуном. - Котушка запалювання збирається за наступною схемою:
- Також можна використовувати котушку від автомобіля або
мотоцикла. Схема підключення виглядає наступним чином:
- Свічку запалювання також можна виготовити самостійно,
зробивши для цього наскрізний отвір у болте М6. Для виготовлення ізолятора
можна використовувати скляну трубочку з-під термометра і приклеїти її з
допомогою епоксидної смоли. Трубочка також обгорнута у папір, просочену
епоксидною смолою.
Деталі на двигуні розташовані згідно наступного
креслення:
Схема впускного клапана:
Схема карбюратора:
Схематичний вигляд самого карбюратора:
Як працює цей
ДВЗ, можна подивитися в наступному відео:
Нетактовне ДВС замкнутого типу
Даний міні двигун внутрішнього згоряння своїми руками
працює на невеликій кількості рідкого палива (20 г). Паливо, вибухаючи в
камері, моментально перетворюється в газ і значно збільшується в об’ємі. В
результаті створюється надлишковий тиск, що виштовхує поршень і зухвалу
обертання колінчастого вала на пів-обороту.
Потім цей же газ швидко перетворюється в горючу
рідина, зменшуючись в об’ємі до початкового стану. В результаті цього
створюється знижений тиск, втягуюче поршень назад, а колінчастий вал
знову робить половину обороту.
Таким чином, в процесі одного оберту вала поршень
здійснює два робочих ходу.
Процес нескінченний за рахунок постійного переходу рідини
газ і назад. У такій замкнутій системі відсутня як уприскування палива, так
і вихлоп газу. Складають двигун всього три вузли:
- Камера з двома секціями і поршень.
- Колінчастий вал і коробка передач.
- Запальна система.
Система запускається в дію акумулятором, а далі
можна використовувати генератор. Для живлення двигуна необхідно 12 Вольт, 4
Ампера.
Даний ДВЗ можна створювати з різними потужностями, він
підійде для будь-якого виду транспорту, що пересувається по землі і по повітрю.
Виняток становлять лише реактивні літаки.
На наступному відео
представлена невелика настільна робоча модель, що демонструє ефект ДВС:
Крім того, із звичайного парового двигуна також можна
створити подібний двигун, що працює за принципом замкнутого типу. При цьому
пар і вода витрачатися не будуть, оскільки водяна пара також швидко
перетворюється в рідину і назад в пар в результаті пропускання його через поле
коронного розряду. До того ж, якщо пропустити пар крізь колбу з охолодженою
водою, то в результаті виникне додаткова тяга, викликана зміною
об’єму середовища і перепадом тисків. Даний метод дозволить підвищувати низький
коефіцієнт корисної дії парових двигунів у цілому.
Відео про те, як
зробити маленький двигун внутрішнього згоряння
А Ви вже намагалися зробити двигун внутрішнього згоряння своїми руками? Вийшло у Вас? Розкажіть про це в коментарях.
