Книга юного мотоциклиста - Серяков Иван Максимович (прочитать книгу TXT) 📗
Воздух, соприкасаясь с ребрами, отнимает теплоту. Цилиндр охлаждается. Чем больше воздуха будет проходить около ребер, тем лучше они будут охлаждаться. Между ребрами имеются перемычки; благодаря им у цилиндра создается вихревое движение воздуха, что улучшает охлаждение. Чем быстрее мчится мотоцикл, тем больше воздуха проносится около ребер и тем больше он отнимает теплоты.
Воздушное охлаждение просто по своему устройству. Но на некоторых мотоциклах, например гоночных, воздушное охлаждение не применяется. Оно оказывается недостаточным. Охлаждение может быть водяным — теплота отводится водой, наполняющей водяную рубашку двигателя.
О мощности двигателя
Бушует пламя в цилиндре. С молниеносной быстротой вниз и вверх по цилиндру движется поршень. Теплота превращается в механическую работу.
Как определить работу, совершенную за рабочий такт в цилиндре двигателя?
Сначала надо подсчитать силу, с которой газы давят на днище поршня. Для этого следует умножить давление газов на площадь днища поршня. Кроме того, надо узнать, какое расстояние пройдет поршень. Но работу можно совершить и в одну секунду, и в один час. Работа, совершенная в единицу времени — мощность, и интересует нас. В технике мощность измеряется обычно в лошадиных силах.
Напомним, что это 75 килограммо-метров работы в секунду.
Можно ли сжечь всю горючую смесь, которая находится в двигателе во время вспышки? Нет, практически нельзя.
Пары бензина сгорают только частично, часть их уходит вместе с отработавшими газами. И теплота, полученная от горения смеси, используется не вся. Значительная доля тепла тратится на нагревание стенок цилиндра, головки, поршня и других деталей, много выбрасывается наружу с газами. Подсчитали, что только 20–25 % тепловой энергии используется для полезной работы.
От чего же зависит мощность двигателя? От рабочего объема двигателя. Чем больше объем цилиндра, тем больше в него поступает горючего, тем больше будет выделено тепла при горении смеси.
Мощность, конечно, зависит и от давления в цилиндре при рабочем ходе. А давление? Оно зависит от того, насколько хорошо цилиндр заполнен горючей смесью. Чем больше смеси, тем больше и давление. Затем оно зависит от того, насколько сильно сжата смесь. Чем сильнее сжата смесь, чем больше степень сжатия, тем больше мощность двигателя. В большой мере давление зависит от состава смеси. Смесь, в которой содержится слишком мало или слишком много бензина, даст малое давление.
Скорость горения также имеет весьма существенное значение. Когда смесь горит медленно, давление будет меньше, чем тогда, когда она горит с нормальной скоростью.
Очень важно и число вспышек в цилиндре. Чем больше вспышек, тем больше оборотов коленчатого вала, тем большей мощность.
Но при увеличении количества оборотов мощность увеличивается лишь до определенного предела, после чего обороты могут увеличиваться, а мощность станет падать. Когда мы говорим, что двигатель мотоцикла ИЖ-56 дает 4800 оборотов в минуту — это значит, что при этих оборотах двигатель развивает самую большую мощность, на которую он способен. Конечно, коленчатый вал может дать и 5000 оборотов, но тогда мощность двигателя уже упадет. На очень больших оборотах цилиндры станут хуже очищаться и заполняться горючей смесью. Конечно, речь идет об увеличении числа оборотов данного мотоцикла.
Как узнать, какую мощность развивает двигатель? Для этого его подвергают специальным испытаниям. Особым прибором, называемым индикатором, измеряют так называемое среднее индикаторное давление в цилиндре, а затем при помощи специальной формулы определяют мощность. Индикаторная мощность — это самая большая мощность двигателя. Газ давит на поршень, поршень — на шатун, вращается коленчатый вал. Это часть индикаторной мощности, переданная на коленчатый вал. Когда индикаторная мощность передается на вал, часть ее расходуется на преодоление трения между поршнем и стенками цилиндра в подшипниках, на вращение дополнительных механизмов двигателя, связанных с коленчатым валом. Эффективная мощность обычно меньше индикаторной на 10–15 %.
Глава четвертая
НА СТРОГОЙ ДИЕТЕ
Чем питается двигатель
Что опаснее — бочка с бензином или бочка из-под бензина? Так и хочется сказать: бочка с бензином. Но это было бы неправильно. Опаснее бочка, из которой только что вылили бензин. Достаточно бросить в нее зажженную спичку, и произойдет взрыв.
Несколько лет назад в хронике «Вечерней Москвы» был описан следующий случай: однажды в жаркий летний день в лавку, где торговали керосином и бензином, зашел рассеянный покупатель с горящей папиросой во рту. Вдруг он заметил на стене большой плакат, на котором крупными буквами было написано: «За курение — под суд». Он сильно перепугался и… бросил горящую папиросу прямо в стоявшую рядом пустую бочку. Раздался оглушительный взрыв…
Почему произошел взрыв? В бочке оказались пары бензина, легковоспламеняющаяся смесь бензина и воздуха. В цилиндре двигателя, чтобы происходили взрывы, надо иметь такую же горючую смесь.
Почему для двигателей автомобилей и мотоциклов применяется бензин? Разве нет лучшего топлива? Да, среди других видов горючих материалов бензин оказался наиболее подходящим. Мы уже знаем, что в двигателе теплота превращается в механическую работу. Чем больше топливо выделит теплоты, тем большее ее количество превратится в механическую работу.
Килограмм бензина, сгорая, может выделить около 10 500 калорий. Интересно отметить, что при взрыве килограмма нитроглицерина выделяется 1485 калорий, а пороха — всего лишь 697, а ведь порох и нитроглицерин считаются сильнейшими взрывчатыми веществами. Вот какая сила заключена в бензине.
Значит, первое достоинство бензина — его высокая теплотворная способность. Другим важным качеством бензина является легкая испаряемость. Чтобы могла образоваться горючая смесь, надо бензин превратить в мельчайшие капельки, надо его испарить. Чем лучше испаряемость бензина, тем пригоднее он как топливо для двигателя. Испаряемость бензина характеризуется процентом превращения его в пар при нагревании до 20–50°. Очень важна для бензина температура вспышки и самовоспламенения. Температурой вспышки условились называть температуру, при которой пары бензина воспламеняются, соприкасаясь с открытым пламенем. Чем ниже эта температура, тем легче воспламенить бензин в холодную погоду, а следовательно, и легче пустить двигатель. Мы уже знаем, что при сжатии горючей смеси температура ее повышается. Температура может повыситься настолько, что смесь загорится без появления искры, или, как говорят, самовоспламенится. Температура самовоспламенения имеет очень важное значение. Для получения максимальной мощности от двигателя горючую смесь в цилиндре перед воспламенением надо возможно сильнее сжать. Если температура самовоспламенения будет достаточно высока, горючую смесь можно сжать больше. А как же узнать, хорошо или плохо переносит бензин высокое сжатие? На этот вопрос можно ответить, зная октановое число бензина.
Октановое число — величина условная. В природе существует два вещества — гептан и изооктан. Гептан почти не переносит сжатия. Поэтому условились считать октановое число гептана равным нулю. Другое дело изооктан: его можно сжимать во много раз, и все же детонировать он не будет. Условились считать, что его октановое число равно 100. А каково будет октановое число смеси этих жидкостей? Допустим, что в составе смеси 40 % изооктана, тогда октановое число будет равно 40; если же изооктана будет в смеси 70 %, то октановое число смеси будет равно 70. Решили сравнивать октановое число бензина с октановым числом смеси. Если бензин переносит степень сжатия такую же, как и смесь, содержащая 70 % изооктана, то считают октановое число его равным 70. Чем больше октановое число бензина, тем большую степень сжатия он может допускать. Октановое число бензина можно повысить искусственно — добавлением к нему этиловой жидкости. Даже небольшое ее количество позволяет заметно повысить степень сжатия двигателя. Такой бензин называется этилированным.
