Принцип действия теплового двигателя

Принцип действия теплового двигателя. Наиболее широко используются поршневые двигатели внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания – это тепловая машина, в которой топливо сжигается в цилиндре под поршнем. Теплота сгорания при этом превращается в работу при помощи поршня и кривошипно-шатунного механизма. Цилиндр имеет два отверстия с клапанами, через один из которых происходит впрыск рабочего тела (воздуха или смеси воздуха с парами бензина), а через другой выход продуктов сгорания после завершения цикла. Поршень в цилиндре двигателя во время одного цикла Отто совершает четыре хода или такта: всасывание, сжимание, расширение после сгорания смеси. Коэффициент полезного действия такого двигателя равен: , где - степень сжатия.

Согласно формулы, коэффициент полезного действия двигателя зависит от степени сжатия, который в свою очередь зависит от качества топлива, показателя адиабаты. Увеличение меры сжатия ограничено самовозгоранием топлива, что резко снижает экономичность двигателя. Степень сжатия в обычных карбюраторных двигателях не превышает 7 – 12 . Развитие автомобилестроения требовало новых материалов, топлив, сплавов.

Все эти материалы производит химическая промышленность. 2.3 Развитие шин (резина). Для функционирования автомобилей необходимо большое количество резины, много ее идет на изготовление шин, но не менее она важна и при изготовлении различных материалов для топливной системы. Но все же львиная доля резины идет на изготовление шин. Для изготовления шин используют искусственный каучук, в который для улучшения его свойств добавляют сажу, металлическую проволоку, антиокислители, красители.

В начале ХХ века для изготовления шин использовали природный каучук, но его количество было ограничено, поэтому было необходимо наладить изготовление искусственного каучука. Его изготовление наладили в СССР в 1932 году под руководством академика С. В. Лебедева из этилового спирта, который химически превращали в бутадиен 1,3 и полимеризировали в каучук: Таким образом получили бутадиеновый каучук. Сейчас для производства шин используют более качественные виды каучука: бутадиен-стирольный, который получают при совместной полимеризации бутадиена и стирола, он отличается от бутадиенового большей стойкостью к истиранию, большей морозостойкостью. 2.4 Бензины (новые виды топлива). Для работы двигателям автомобилей необходимо топливо.

В виде топлива используют продукты переработки нефти, они получили название бензинов. Для переработки нефти принято использовать перегонку и крекинг. Перегонка только разделяет нефть на несколько фракций с разной температурой кипения, а крекинг позволяет получить бензины за счет расщепления сложных веществ нефти. В состав бензинов входят углеводороды с количеством атомов углерода в молекуле от 4 до 7. Температура их кипения лежит в области 30 – 200°С . Кроме углеводородов в состав бензинов входят также различные добавки призванные улучшить его качество.

Как добавки используют антиоксиданты, которые повышают химическую стабильность бензина, антидетонаторы, которые повышают октановое число.

Сейчас, когда проблема загрязнения воздуха стала очень важна, особенно в больших городах, автомобили стали переводить на использование альтернативных видов топлива: газа, биотоплива, например, топливо Е85 (85% этанола и 15% бензина), стоимость которого на 25% дешевле традиционного топлива, уже используют в многих странах Европы. 2.5.