БЕНЗИНМЕН ЖҮРЕТІН КӨЛІКТЕРГЕ ШЕКТЕУ ҚОЙЫЛАДЫ: Қозғалтқышқа қатысты маңызды деректер

фото: Shutterstock

Ішкі жану қозғалтқышы немесе қозғалтқыш қазіргі автомобильдердің көпшілігінің «жүрегі» болып саналады. Сонымен қатар мотоцикл, кеме, тепловоз, ұшақ сынды көлік құралдары да осы механизммен жұмыс істейді.

Ішкі жану қозғалтқышы дегеніміз не?

Ішкі жану қозғалтқышы - көлік қозғалтқыштарының негізгі түрі, отынның химиялық энергиясын механикалық жұмысқа айналдыратын жылу механизмі. Ішкі камералардағы жанармайды жағу арқылы ішкі жану қозғалтқышы энергия бөледі де, содан кейін оны айналмалы қозғалысқа айналдырады. Ол өз кезегінде дөңгелектерді қозғалтады.

Ішкі жану қозғалтқыштары әдетте бірнеше негізгі түрлерге бөлінеді:

Поршеньді ішкі жану қозғалтқышы;

Айналмалы поршенді ішкі жану қозғалтқышы;

Газ турбиналы ішкі жану қозғалтқышы.

Ішкі жану қозғалтқышының негізгі түрі классикалық поршенді қозғалтқыш болып саналады. Сондықтан біз сол туралы көбірек айтамыз.

Ішкі жану қозғалтқышы қалай пайда болды?

Ішкі жану қозғалтқышының тарихы тереңде. Бұл механизмнің тарихы бу қозғалтқыштарымен, яғни сыртқы жану қозғалтқыштарымен тығыз байланысты.

XVIII ғасырда қолданылған бу қозғалтқыштары көлемді және әлсіз болды, олардың тиімділігі өте төмен еді. Олардағы жанармайдың жылуы сұйықтықты жылыту үшін пайдаланылды, ал ол өз кезегінде буға айналды және жұмыс істеді. Практикалық тиімділік, яғни энергияны түрлендіру тиімділігі әдетте 1-8%-ға дейін ғана болды. Сондықтан сол кездің өзінде жүйені жетілдіру керектігі айтыла бастаған. Инженерлер өздеріне «Неліктен жанармай қозғалтқыштың сыртында жану керек, оны дәл сол жерде жасау жақсы емес пе?» деген сауал қойған.

Ішкі жану қозғалтқышын жасау әрекеттері біз ойлағаннан әлдеқайда ертерек басталды, нақтырақ айтсақ XVII ғасырда. 1678 жылы Голланд математигі Христиан Гюйгенс оқ дәрімен жұмыс істейтін қарабайыр қозғалтқыш құрастырды. Осы идея дами түсіп, әртүрлі елдердегі экспериментаторлар ұқсас жолмен жүріп көрген. Бірақ олардың барлығы тарихта қалмады.

1794 жылы Роберт Стрит сұйық отынмен жұмыс істейтін ішкі жану қозғалтқышын патенттеген. Алғашқы жұмыс прототипі салынды. 1807 жылы француз Нисефор Ниепс пиреолофор ұнтағымен жұмыс істейтін қатты күйдегі ішкі жану қозғалтқышын жасады. Наполеон Бонапарт прототиппен жеке танысты. Сол жылы Франсуа Исаак де Риваз сутегі газымен жұмыс істейтін поршеньді ішкі жану қозғалтқышын жасады.

Осылайша көптеген өнертапқыш ішкі жану қозғалтқышын жасап көруге тырысқан. Бірақ алғашқы коммерциялық сәтті жоба бельгиялық француз өнертапқышы Жан Этьен Ленуардың туындысы болды. 1864 жылға қарай ол 1400-ден астам қозғалтқышын сатып, жақсы пайда тапқан.

Ал, алғашқы автомобиль қозғалтқышын 1885 жылы Карл Бенц жасап, оны Benz Patent-Motorwagen көлігіне қолданған.

Поршеньді ішкі жану қозғалтқышы

Дәстүрлі поршенді ішкі жану қозғалтқышы өте күрделі жүйе. Дегенмен, классикалық ішкі жану қозғалтқышының негізгі бөлшектері онша көп емес. Бұл элементтерсіз ішкі жану қозғалтқышы жұмыс істемейді:

цилиндр блогы-қозғалтқыштың механикалық негізі;

цилиндр бастары;

поршеньдер;

иіндер;

иінді білік;

жұдырықшалары бар білік;

қабылдау және шығару клапандары;

оталдыру шамдары.

Жалпы, бұл механизм туралы әлдеқайда көп мәлімет бар, бірақ олардың әрқайсысы туралы бір-бір мақала жазу қажет.

ІЖҚ-ның жұмыс принциптері

Барлық классикалық ішкі жану қозғалтқыштары ұқсас принцип бойынша жұмыс істейді. Олардың жұмыс процесінде отынның энергиясы, яғни жылу энергиясы механикалық энергияға айналады. Бұл әдетте келесідей болады:

• Цилиндрдегі поршень төмен қарай жылжыған кезде кіріс клапаны ашылады. Цилиндрге ауа-отын қоспасы кіреді.
• Поршень көтеріліп, шығатын клапан жабылады. Поршень ауа-отын қоспасын қысып, жоғарғы өлі нүктеге жетеді.
• Ұшқын пайда болады және отын-ауа қоспасы бірден жанып, газдардың үлкен көлемін шығарады. Олардың әсерінен поршень төмен қарай итеріледі.
• Шығару клапаны ашылады және пайдаланылған газдар шығару коллекторына жіберіледі.

Төрт тактілі қозғалтқыш

Төрт тактілі қозғалтқышта төрт үздіксіз дәйекті кезең бар:

• Қабылдау (цилиндрді қоспамен толтыру).
• Қысу.
• Жұмыс барысы немесе жану.
• Пайдаланылған газдарды шығару.

Екі тактілі қозғалтқыш

Олар сәл басқаша жұмыс істейді және әдетте мототехника мен шынжырлы аралар сияқты бензин құралдарында қолданылады.

• Поршень төменнен жоғарыға қарай жылжыған кезде жану камерасына жанармай түседі. Поршеньмен сығылған ауа-отын қоспасы ұшқынмен тұтанады.
• Қоспа жанып, поршень төмен қарай түседі. Шығару коллекторына қол жетімділік ашылады және жану өнімдері цилиндрден шығады.

5 қызықты факт

Ішкі жану қозғалтқышы балама отынмен жұмыс істей алады

Қазіргі заманғы ішкі жану қозғалтқыштары қолданылатын отын бойынша екі негізгі түрге бөлінеді — бензин және дизель. Алайда, ішкі жану қозғалтқыштарын құру тарихының өзі мынаны түсінуге мүмкіндік береді: сіз осындай қозғалтқыштарда жанармайдың көптеген түрлерін — әртүрлі газдардан бастап еріткіштер мен спирттердің барлық түрлеріне дейін жағуға болады. Ең бастысы - оларды буландыру және ауаны қажетті пропорцияда араластыру.

Бензин мен дизельдің ең көп таралған баламалары — пропан-бутан және метан, тіпті оттегі бар сутекті де қолдануға болады. Кез-келген заманауи машина таза этанолмен, яғни экологиялық таза жолмен алынған алкогольмен жүре алады. Бензин көлігі әртүрлі еріткіштермен де жүреді.

ІЖҚ ғарышта және су астында жұмыс істей береді

Ішкі жану қозғалтқышы тіпті ғарышта да жұмыс істей алады. Ол үшін ауа-отын қоспасын жасау кезінде оттегінің берілуін қамтамасыз ету қажет. Осы қарапайым шарт сақталса қозғалтқыш су астында да жұмыс істей алады.

ІЖҚ шындығы

Өзінің барлық күрделілігіне қарамастан, тиімділік деңгейі бойынша бензин қозғалтқышы бу қозғалтқышынан аса қатты ерекшеленбейді. Пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 20-дан 25%-ға дейін.

Басқаша айтқанда, 10 литр бензинді жағу кезінде шамамен үш литр ғана пайдалы әрекетті орындайды. Қалғанының бәрі жылу және механикалық шығындарға жұмсалады. Осы тұрғыдан алғанда, дизельді қозғалтқыштар әлдеқайда пайдалы. Олардың тиімділігі 40%-ға жетеді. Бірақ олардың дәурені өтті.

Ішкі жану қозғалтқышынан бас тарту...

Біз ішкі жану қозғалтқыштарына деген сұраныстың төмендеуіне бір себеп білеміз – тиімділігі төмен. Бірақ тағы бір маңызды мәселе бар — экологияға әсері. Барлық дерлік ішкі жану қозғалтқыштары жаңартылмайтын ресурстармен (бензин, дизель, мұнай газы) жұмыс істейтіндіктен, олардан бас тарту өте маңызды.

Мамандардың айтуынша, әлемдік мұнай қоры 1,726 трлн баррельді құрайды, бұл қазіргі тұтыну деңгейімен 50 жылдан астам уақытқа жетеді. Мұнайдан тек отын ғана жасалмайды. Бұл синтетикалық каучуктардың, пластмассалардың, тағамдардың, маталардың, сусабындардың және тіпті аспириннің негізі. Онсыз адамның өмірі іс жүзінде мүмкін емес.

Жану өнімдерін көп сатылы тазартуға қарамастан, ішкі жану қозғалтқыштары атмосфераға зиянды заттардың ауқымды көлемін шығарады. Жұмыс барысында ішкі жану қозғалтқыштары көмірсутекті қосылыстар, көміртегі тотығы, азот оксиді және азот диоксиді, күкірт диоксиді, сондай-ақ күйе шығарады. Жыл сайын қоршаған ортаға шамамен 60 миллион тонна күкірт оксиді мен 200 миллион тонна күйе таратады. Атмосфераға шығарылған азот оксидтерінің, қорғасын қосылыстарының, көмірсутектердің саны миллиондаған тоннаны құрайды. Бұл ғаламшарды «өлтіреді».

Ішкі жану қозғалтқышы қанша уақыт өзекті болады?

Әлемдік автоөндірушілер ІЖҚ-дан жақын арада бас тартатынын жариялады. Атап айтқанда, мұндай мәлімдемені Mercedes-Benz және Audi жасады. 2035 жылға қарай барлық экономикалық дамыған елдерде мұндай қозғалтқыштары бар жаңа машиналарды сатуға заңды түрде тыйым салынады. Ал Еуропада қалыпты ішкі жану қозғалтқышы бар кәдімгі көлікпен жүру мүмкін болмайды.

Бірқатар мемлекеттерде, мысалы, Норвегияда бас тарту тіпті ертерек болады, бұл елдің халқы бірнеше жыл бұрын электрокарлардың пайдасына таңдау жасаған. 2025 жылы Еуро-7 жаңа еуропалық экологиялық стандарттары күшіне енуі керек, ол іс жүзінде ішкі жану қозғалтқышын «жерлейді».

Қазірдің өзінде Еуропада дизельдер ғасыры өтті. Бірақ бұл жақын болашақта ішкі жану қозғалтқышы жоғалады дегенді білдірмейді. Дамушы елдерде ішкі жану қозғалтқышынан бас тарту әлі мүмкін емес. Онда көмірсутектердегі қозғалтқыштар кем дегенде бірнеше ондаған жылдар бойы қолданылады. Оның ішінде портативті генераторларда, барлық құралдар мен көлік құралдарында. Әуе кемелерінде және кемелерде, ең болмағанда гибридті күштік қондырғылардың құрамында ІЖҚ-ны барлық жерде пайдалануды жалғастырады.

Дайындаған: Б.Мейірханұлы,

ERNUR.KZ

Тағы оқыңыз:

Көлік «глушителінің өмірін» ҚАЛАЙ ҰЗАРТУҒА БОЛАДЫ?

Жол талғамайтын көліктердің ҚАЙСЫСЫН АЛҒАН ДҰРЫС?