Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС, — это такой хитрый механизм, который превращает химическую энергию топлива в механическую работу. Если объяснять по-простому, то это как если бы ваш завтрак внезапно решил помочь вам добраться до работы на автомобиле — только вместо тоста и кофе тут бензин и искры. Забавно, что этот процесс происходит прямо внутри двигателя, за что он и получил своё звёздное имя: «внутреннего сгорания».
Можно сказать, что двигатель — настоящий маленький пожарник в коробке, который не тушит огонь, а наоборот — поддерживает его ради вашей мобильности.
История ДВС – это почти как история первого шага человека на Луну: сначала были идеи и эксперименты в конце 18 века, когда люди ещё думали, что двигатель — это какой-то волшебный ящик. А вот Николаус Отто в 1870 году сказал: «Хватит фантазировать! Давайте сделаем работающий двигатель!» И сделал.
С тех пор технологии двигателей развивались так быстро, что современные моторы стали мощнее и эффективнее. Можно даже пошутить: если бы наш дедушка Отто увидел современные двигатели Tesla, он бы наверняка спросил: «А где же тут бензин?»
Главный герой любого двигателя — блок цилиндров.
Представьте себе железную коробку (обычно из чугуна или алюминия), где поршни устраивают свою маленькую вечеринку: туда-сюда туда-сюда. Поршни — это такие подвижные ребята внутри цилиндров, которые толкают коленчатый вал. Коленчатый вал — настоящий мастер перевоплощений: он превращает возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение колес вашего автомобиля.
Если бы коленвал был человеком, он был бы отличным танцором с непрерывными движениями.
Шатуны — словно официанты на этой вечеринке: они передают усилие от поршней к коленвалу без задержек и претензий (ну или почти без). Клапаны же играют роль строгих контролёров на входе и выходе: впускные клапаны пускают свежий воздух с топливом внутрь цилиндра, а выпускные выпускают дым после вечеринки (то есть отработанные газы). А распределительный вал следит за тем, чтобы эти клапаны открывались и закрывались в нужный момент – настоящий дирижёр оркестра из металла.
Топливо подаётся через систему подачи топлива – насосы и форсунки работают как бармены на заводской вечеринке: вовремя наливают правильную дозу топлива в цилиндры.
Зажигание отвечает за искру – своего рода фейерверк внутри двигателя; свечи зажигания создают искру ровно тогда, когда пора начинать веселье взрывов.
Чтобы всё работало гладко и без скрипов, у двигателя есть система смазки – масло заботится о том, чтобы детали не терлись друг об друга как два старых друга после ссоры. А система охлаждения следит за температурой мотора – никто не любит перегрева! Ведь перегретый двигатель начинает вести себя как капризный ребёнок: шуметь и глохнуть в самый неподходящий момент.
Работа ДВС происходит по четырёхтактовому циклу – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
Впуск похож на приглашение гостей на вечеринку: поршень опускается вниз и втягивает топливовоздушную смесь через открытый клапан. Затем наступает сжатие – поршень поднимается вверх и делает смесь более горячей и напряжённой (как перед важным экзаменом). Рабочий ход – кульминация праздника!
Искра воспламеняет смесь, происходит мини-взрыв (не волнуйтесь, всё под контролем), который толкает поршень вниз и даёт энергию для движения машины. Наконец приходит время выпуска – поршень опять поднимается вверх и выталкивает отработанные газы наружу.