Vilniaus Barboros Radvilaitės pagrindinė mokykla

1. Vidaus degimo varikliai Vilniaus Barboros Radvilaitės pagrindinė mokykla Darbo autorius - Aurimas Kopūstas, 9a klasė Fizikos mokytoja - Marta Petrauskienė Pirmyn

2. Turinys Vidaus degimo variklių istorija Dvitaktis vidaus degimo variklis Keturtaktis vidaus degimo variklis Pagrindinių vidaus degimo variklių skirtumai bei jų panaudojimas Dyzelinis ir benzininis varikliai V6 ir V8 varikliai V10 ir V12 varikliai Vidaus degimo variklių įdomybės Šiluminių variklių naudingumo koeficientas Vidaus degimo variklių veikimo vaizdinė medžiaga Baigti Pirmyn

3. Vidaus degimo variklių istorija Kai 1782 m. Džeimsas Vatas išrado šiluminę garo mašiną, atsivėrė labai plačios galimybės plėtoti įvairias gyvenimo ir mokslo sritis, o labiausiai – pramonę, techniką bei transportą. Dėl šio Vato išradimo padaugėjo kitų išradimų skaičius, nes šiluminę garo mašiną ir jos veikimo principą galima buvo pritaikyti beveik bet kur. Tarp tų daugybės išradimų buvo ir vidaus degimo variklis. Jis atsirado XIX amžiuje ir nuo to laiko vis labiau tobulėjo. Pirmasis vidaus degimo variklis buvo išrastas 1826metais, kai Samuelis Morėjus sukūrė variklį, veikiantį spirito ir terpentino mišiniu. Vidaus degimo variklį 1860 metais dar kartą sukonstravo prancūzasEtjenas Lenuaras ir tai buvo daug sėkmingesnis bandymas šį variklį paleidžiant į pasaulį. Kitas išradėjas Nikolas Augustas Otas 1876 metais Vokietijoje panaudojo etanolį savo keturių taktų variklio darbui ir taip atsirado keturtaktis vidaus degimo variklis. Maždaug 1879 metais buvo sukurtas dvitaktis vidaus degimo variklis, kuris dėl nesudėtingos savo konstrukcijos ir didelės galios puikiai galėjo konkuruoti su keturtakčiu vidaus degimo varikliu. 1897 metais vokiečių inžinierius Rudolfas Dyzelis išrado dyzelinį variklį, kuris buvo varomas dyzelinu - įvairių angliavandenilių mišiniu pritaikytu naudoti kaip kuras. Verta paminėti, kad vidaus degimo varikliai yra įtaisomi ir naudojami automobiliuose, lėktuvuose, laivuose, traktoriuose, motocikluose. Šiuo metu labiausiai paplitę yra dviejų rūšių vidaus degimo varikliai: 1. Dvitaktis vidaus degimo variklis; 2. Keturtaktis vidaus degimo variklis. Nikolas Augustas Otas Pirmyn Turinys

4. Dvitaktis vidaus degimo variklis Dvitaktis vidaus degimo variklis yra plačiai paplitęs visame pasaulyje dėl savo nesudėtingos konstrukcijos, veikimo ir didelės galios. Dvitakčio vidaus degimo variklio pavadinimas iš karto pasako, kad šis variklis veikia dviem taktais: 1. Darbo taktas; 2. Prapūtimas. Darbo taktas tai yra taktas, kai stūmoklis, dujų slėgio veikiamas ir judėdamas žemyn, atlieka darbą. Prapūtimas tai yra procesas, kai iš cilindro deginiai šalinami į išorę, o iš karterio degusis mišinys užpildo cilindrą. Dvitakčio vidaus degimo variklio veikimo principas: 1.Stūmoklis kildamas aukštyn, cilindre suspaudžia degų mišinį, žvakės kibirkštis tą degų mišinį uždega, mišinys sprogsta ir stumia stūmoklį žemyn. Tuo metu, kai stūmoklis cilindre pakilęs į viršutinę kraštutinępadėtį, per įsiurbimo angą į variklio karterį patenka šviežio kuro mišinio. Stūmokliui leidžiantis žemyn, per išmetimo angą pašalinamos jau sudegusios dujos.2. Stūmoklis leisdamasis žemyn, sudaro spaudimą karteryje, todėl jame esantis šviežias kuro mišinys per antrą įsiurbimo angą įstumiamas į degimo kamerą cilindre. Toliau stūmoklis kyla į viršų suspausdamas naują mišinį ir visas ciklas kartojasi iš naujo. Reikėtų paminėti tai, kad išmetimo anga cilindre yra auksčiau už įsiurbimo angą. Dvitakčio vidaus degimo variklio sudedamosios dalys. Atgal Turinys Pirmyn

5. Dvitakčio vidaus degimo variklio sudedamosios dalys: 1. Stūmoklis, žiedai; 2. Alkūninis velenas; 3. Švaistiklis; 4. Cilindras; 5. Degimo kamera; 6. Žvakė; 7. Cilindro galvutė; 8. Įsiurbimo anga; 9. Įsiurbimo anga (2); 10. Išmetimo anga; 11. Karteris. Atgal

6. Keturtaktis vidaus degimo variklis Keturtakčio vidaus degimo variklio sandara ir veikimas yra žymiai sudėtingesni už dvitaktčio vidaus degimo variklio. Keturtaktis ir dvitaktis vidaus degimo varikliai tai yra tokie varikliai, kurie naudoja energiją, išsiskiriančią iš uždarame degimo skyriuje degančio kuro. Iš šio vidaus degimo variklio pavadinimo galima suprasti, kad šis variklis veikia keturiais taktais: 1. Įsiurbimas; 2. Suspaudimas; 3. Degimas arba kitaip - darbas; 4. Išmetimas. Pagrindinės keturtakčio vidaus degimo variklio dalys: 1. Stūmoklis; 2. Švaistiklis; 3. Alkūninis velenas; 4. Įsiurbimo vožtuvas; 5. Žvakė; 6. Cilindras; 7. Išmetimo vožtuvas. Keturtakčio vidaus degimo variklio veikimo principas: 1. Įsiurbimas - sukantis velenui, stūmoklis iš viršutinio kraštutinio taško slenka žemyn, dujos cilindre praretėja, atsidaro įsiurbimo vožtuvas ir pro jį į cilindrą patenka degusis kuro ir oro mišinys. Kai stūmoklis pasiekia kraštutinį tašką, įsiurbimo vožtuvas užsidaro. 2. Suspaudimas - toliau sukdamasis alkūninis velenas ima kelti stūmoklį į viršų, ir šis spaudžia degųjį mišinį. Abu vožtuvai yra uždaryti. Kai stūmoklis vėl pasiekia kraštutinį viršutinį tašką, degusis mišinys užsidega arba nuo žvakės kibirkšties, arba nuo spaudžiamų dujų įkaitimo. 3. Darbas - mišinys staiga sprogsta, labai padidėja degant susidariusių dujų slėgis. Jos spaudžia stūmoklį, ir dėl to jis slenka žemyn – atlieka darbą. Leisdamasis stūmoklis priverčia judėti švaistiklį, o šis – alkūninį veleną. Šio takto metu abu vožtuvai yra uždaryti. 4. Išmetimas - stūmoklis nusileidžia iki apatinio kraštutinio taško, atsidaro išmetimo vožtuvas ir pro jį deginiai išmetami iš cilindro lauk, o stūmoklis kyla į viršų. Baigiantis šiam taktui, išmetimo vožtuvas užsidaro. Reikėtų paminėti, kad šiuose vidaus degimo varikliuose yra ne vienas cilindras ir dėl to šie taktai kiekviename cilindre yra kartojami atskirai. Atgal Turinys Pirmyn

7. Pagrindinių vidaus degimo variklių skirtumai bei jų panaudojimas Pirmiausia reikia paminėti, kad dvitakčiai ir keturtakčiai vidaus degimo varikliai labiausiai skiriasi konstrukcija, sudėtimi, veikimu ir panaudojimu. Taip pat yra ir kitų esminių skirtumų: ● 2-iejų taktų variklių konstrukcija yra paprastesnė. Jie turi mažiau judančių detalių, todėl reikalauja mažiau priežiūros nei keturtakčiai. Dėl to remonto išlaidos yra žymiai mažesnės. ● Dvitakčiai varikliai susidėvi ir sugęsta greičiau negu keturtakčiai. Nors jų konstrukcija ir paprastesnė tačiau 4 taktų variklis gali veikti žymiai ilgiau negu dvitaktis. ● Dvitakčiai varikliai yra triukšmingesni ir labiau teršia aplinką. Senesni varikliai į atmosferą ar vandenį išmeta net 25-30% nesudeginto kuro. Dvitaktis vidaus degimo variklis turi kelis bruožus, kurie jį tam tikrais atvejais padaro pranašesnį už keturių taktų variklį: 1.Dvitakčiai varikliai neturi vožtuvų, kitų mechaninių paskirstymo dalių, dėl to jų konstrukcija paprastesnė, o svoris mažesnis. 2.Dvitakčiai varikliai gali veikti bet kokioje pasvirimo padėtyje, o tuo tarpu apvertus standartinį keturtaktį variklį jo karteryje esantis tepalas gali pradėti sunktis ir tada sutriks variklio tepimo sistema. Dvitakčiai varikliai nėra ekonomiški, nes mišinio įsiurbimo metu būna atvira ir išmetimo anga, per kurią dalis nesudegusio mišinio išstumiama lauk. Taip pat dvitakčio vidaus degimo variklio resursas yra trumpesnis. Dvitaktis variklis su mažesniu taktų skaičiumi atlieka dvigubai daugiau darbo už keturtaktį, todėl ir dyla greičiau. Dar vienas dvitakčių variklių trūkumas - į degimo kamerą kartu su kuru patenkantis tepalas dega ir išmetamos dujos stipriau teršia aplinką. Ir paskutinis šio variklio trūkumas yra toks, kad dvitakčio variklio kartu su išmetimo rezonatoriumi skleidžiamas garsas nėra malonus ausiai ir klausymuisi. Taigi, galima pastebėti, kad ir vienas, ir kitas vidaus degimo variklis turi savų trūkumų bei pranašumų, kad jie abu yra labiausiai paplitę pasaulyje. Vis dėlto daugiau yra naudojamas keturtaktis vidaus degimo variklis dėl savo efektyvumo, ekonomiškumo, tylumo, dizaino ir užsitarnauto populiarumo. Dvitaktis vidaus degimo variklis dažnai sutinkamas motoriniuose dviračiuose, mopeduose, motocikluose, žoliapjovėse ir benzininiuose pjūkluose, nes šis variklis dažniausiai atlieka viencilindrio variklio funkciją. Keturtaktis vidaus degimo variklis figūruoja automobiliuose, motocikluose, traktoriuose ir kitose srityse. Atgal Turinys Pirmyn

8. Dyzelinis ir benzininis varikliai BMW 6 cilindrų dyzelinisvariklis su turbina Dyzelinį variklį išrado vokiečių inžinierius Rudolfas Dyzelis. Toks variklis yra varomas specialiu kuru – dyzelinu. Benzininis variklis atsirado tada, kai vokiečiai G. Damleris ir K. Bencas 1885 metais sukonstravo automobilį su benzininiu varikliu. Šis variklis yra varomas benzinu. Tiek dyzelinis, tiek benzininis varikliai yra paplitę visame pasaulyje, o ypač naudojami lengvuosiuose automobiliuose. Benzininių variklių bruožai ir savybės: ● Benzininiai varikliai sveria mažiau, veikia tyliau - sukelia mažesnį triukšmą ir vibraciją, geriau užsikuria minusinėje temperatūroje nei dyzeliniai varikiai. ● Benzininiai varikliai turi didesnį apsukų dažnį ir galingumą. ● Benzininiuose varikliuose cilindruose suslėgtas kuro ir oro mišinys uždegamas kibirkštimi, kurią įžiebia žvakė. ● Benzininiai varikliai remontuojami lengviau nei dyzeliniai. ● Benzininiai varikliai linkę būti pigesni, taip pat skleisti mažiau dūmų nei dyzeliniai. Dyzelinių variklių savybės bei bruožai: ● Automobilis su dyzeliniu varikliu užtikrina mažesnes kuro sąnaudas. ● Dyzeliniai varikliai išgyvena ilgiau nei benzininiai. ● Dyzeliniuose varikliuose cilindruose suslėgtas mišinys uždegamas nuo suspaudimo. ● Dyzeliniai varikliai, dėl savo svorio ir suspaudimo laipsnio, turi mažesnį maksimalių apsukų skaičių. Dėl to automobilis su dyzeliniu varikliu įsibėgėja lečiau nei, automobilis su benzininiu varikliu. Taigi, abu šie varikliai yra apylygiai, tačiau iš šių palyginimų galima suprasti, kad benzininis variklis, nors ir nedaug, bet lenkia dyzelinį variklį kai kuriomis savo funkcijomis ir savybėmis. Benzininis variklis Atgal Turinys Pirmyn

9. V6 ir V8 varikliai V8 variklis V8 variklis yra vidaus degimo variklis, turintis aštuonis cilindrus. Šio variklio forma taip pat primena V raidę. V8 variklis yra labai patogus variklis dideliems automobiliams. V8 variklio darbinis tūris retai būna mažesnis nei 3 litrai ir retai būna didesnis nei 8,5 litrai. Tokie varikliai yra labai plačiai naudojami lenktynėse, ypač Jungtinėse Amerikos Valstijose. Kalbant paprastai galima paminėti, kad šis variklis yra paprasčiausia dviejų l raidės variklių, su keturiais cilindrais, variklių forma, kuri naudojasi bendru alkūniniu velenu. V8 variklių darbui mechaniškai optimalus yra 90° kampas. V6 variklis V6 variklis yra šešių cilindrų vidaus degimo variklis, kuriame cilindrai išdėstyti dviem eilėmis po tris. Žiūrint į variklį iš galo, jo išsidėstymas primena V raidę. Pirmasis automobilis su V6 varikliu 1950 metais buvo Lancia Aurelia. V6 variklių darbui optimalus yra 60° kampas. Toks kampas sukelia mažiau vibracijų, turi kitų mechaninių privalumų. Todėl dauguma V6 variklių gaminami šiuo kampu tarp cilindrų. V6 variklis yra vienas iš kompaktiškiausių variklių modelių ir yra šiek tiek siauresnis negu V8 variklis. 8 cilindrų vidausdegimo variklis 6 cilindrų vidaus degimo variklis Atgal Turinys Pirmyn I4 variklis

10. l4 variklis l4 variklis yra l raidės formos vidaus degimo variklis su 4 cilindrais. Šitokio variklio darbinis tūris lengvuosiuose automobiliuose dažniausiai būna iki 2,3 litro. Dabar tokio gaminamo variklio didžiausias darbinis tūris yra 2,7 litro. Mažuose sunkvežimiuose arba traktoriuose 4 cilindrų varikliai gali būti 4,6 litrų tūrio. Atgal

11. V10 ir V12 varikliai 10 cilindrų vidaus degimo variklis V10 variklis V10 variklis tai yra V raidės formos vidaus degimo variklis, turintis dešimt cilindrų dviejose eilėse po penkis. Šios eilės turi atskirus išmetimo vamzdžius. Dar visai neseniai, V10 variklis nebuvo naudojamas kelių automobiliams, tačiau viskas pasikeitė ir dabar šis variklis naudojamas kelių automobiliams bei yra plačiai paplitęs automobilių lenktynėse. V12 variklis V12 yra V raidės formos vidaus degimo variklis, sumontuotas ant karterio dviejomis eilėmis po šešis cilindrus. Dažniausiai šie cilindrai yra išsidėstę 60° kampu vienas kito atžvilgiu, bet taip pat gali būti išsidėstę platesniu arba siauresniu kampu. Toks vidaus degimo variklis visais 12 stūmoklių varo įprastą alkūninį veleną. Įdomu tai, kad pirmieji V12 varikliai buvo naudojami aviacijoje. Vėliau tokie varikliai buvo pradėti naudoti ir kelių automobiliuose, tačiau jie nėra labai paplitę, nes jie yra labai brangūs, bei šie varikliai painios ir sudėtingos sandaros. Taip pat šie V12 varikliai yra naudojami sunkiuosiuose sunkvežimiuose, tankuose, dideliuose ir stambiuose dyzeliniuose varikliuose bei taip pat jie yra paplitę ir automobilių lenktynėse. 12 cilindrų vidaus degimo variklis Atgal Turinys Pirmyn

12. Vidaus degimo variklių įdomybės Nors pasaulyje labiausiai paplitę dvitaktis ir keturtaktis vidaus degimo varikliai, tai nereiškia, kad žmonės apsiriboja tik šiais varikliais. Yra sukurta įvairių išskirtinių formų, funkcijų ir bruožų vidaus degimo variklių, kurie dar nėra labai paplitę arba jau yra seni ir atgyvenę, tačiau dar visiškai neužmiršti. Tokie varikliai retai kada pasitaiko paprastuose automobiliuose ar technikoje, tačiau jie vis tiek tobulėja arba jau yra tiesiog kaip antikvariatai. Taigi, norėčiau pateikti mažiau žinomų vidaus degimo variklių prototipų, kurie dar nėra plačiai paplitę arba jau yra tik istorija: Egzotiškas vidaus degimo variklis Vankelio rotorinis vidaus degimo variklis Žvaigždinis variklis Stirlingo variklis Smūgines bangas generuojantys diskai Laisvo stūmoklio variklis Atgal Turinys Pirmyn

13. Egzotiškas vidaus degimo variklis JAV kompanija Scuderi Group sukūrė ir sėkmingai išbandė vidaus degimo variklį, kuris turi netradicinį darbinį ciklą. Šis variklis yra pavadintas Scuderi Cycle. Naujasis Scuderi Cycle variklis turi visus keturtakčio variklio taktus, tačiau jame įsiurbimo ir darbo taktas atskirtas ne laike, o erdvėje. Tas pats vyksta ir su išmetimo bei suspaudimo taktais.Scuderi Cycle variklyje, skirtingai nei įprastiniuose, yra naudojami dviejų paskirčių cilindrai, dirbantys poroje. Vienas cilindras yra naudojamas oro įsiurbimui ir suspaudimui, o antras – kuro mišinio uždegimui bei degimo produktų pašalinimui. Darbinio takto metu pagrindinio cilindro stūmoklis juda žemyn atlikdamas naudingą darbą. Tuo pat metu truputį vėluodamas papildomo cilindro stūmoklis ima įsiurbinėti orą. Kai pagrindinio cilindro stūmoklis pasiekiaapatinį tašką ir ima kilti į viršų, tuo pat metu atsidaro išmetimo vožtuvas ir degimo produktai pašalinami lauk. Sinchroniškai papildomo cilindro stūmoklis baigia įsiurbti orą ir pasiekus apatinį tašką, užsidaro įsiurbimo vožtuvas ir stūmoklis judėdamas į viršų spaudžią orą. Kai pagrindinio cilindro stūmoklis pasiekia viršutinį tašką ir pašalina visus degimo produktus, užsidaro išmetimo vožtuvas ir stūmoklis ima judėti žemyn, o tuo pat metu atsidaro papildomas vožtuvas, sujungiantis papildomą cilindrą su pagrindiniu. Papildomame cilindre kaip tik baigiamas suspausti oro mišinys, kuris per atsidariusį vožtuvą nustumiamas į darbinį cilindrą. Kai tik visas mišinys iš papildomo cilindro patenka į darbinį, papildomas vožtuvas užsidaro ir darbiniame cilindre kibirkštis įžiebia suspaustą mišinį. Yra manoma, kad šio egzotiško vidaus degimo variklio darbinis ciklas leis padidinti įprastinių vidaus degimo variklių efektyvumą 5-10%, o jeigu dar bus panaudojamas įpurškimas, efektyvumas galėtų išaugti iki 25-50%. Tačiau tai yra dar tik spėjimai ir reikia laukti realių tyrimo rezultatų. Atgal

14. Vankelio rotorinis vidaus degimo variklis Rotorinis vidaus degimo variklis ir jo idėja buvo sugalvota tolimame šešioliktame amžiuje, tačiau variklis, kuris realiai veiktų, buvo sukurtas 1958 metais vokiečių konstruktoriaus ir išradėjo Felikso Vankelio. Šis variklis turi mažiau besitrinančių detalių, neturi stūmoklių, švaistiklių, cilindrų, vožtuvų ir paskirstymo velenų.Vankelio rotorinis variklis yra sudarytas iš korpuso, kuriame yra epitrochoidinėsformos darbo paviršius, korpuse įmontuoto trikampioformos rotoriaus, kurio centre yra cilindrinė kiaurymė su joje įpresuotuvidinio kabinimo krumpliaračiu, ekscentrinio veleno, kibirkštinėsuždegimo žvakės. Šio varikliokorpusas iš abiejų rotoriaus galų uždengtas plokštėmis, kuriose sumontuotas ekscentrinis velenas, galintis suktis guoliuoseapie savo ašį. Vankelio rotorinis vidaus degimo variklis kaip ir įprastinis keturtaktis vidaus degimo variklis turi keturis taktus. Tačiau šie taktai šiek tiek skiriasi nuo įprastinio variklio taktų tuo, kad jie atlieka šiek tiek kitokias funkcijas ir darbus, bet taktų pavadinimai yra maždaug panašūs į įprastinio vidaus degimo variklio taktus. Taigi, štai kokie taktai yra Vankelio rotoriniame vidaus degimo variklyje: 1. Įsiurbimas; 2. Suslėgimas; 3. Darbas; 4. Išmetimas. Per vieną ekscentrinioveleno apsisukimą vienoje darbinėje ertmėje įvyksta visasdarbo ciklas. Tokių ertmių rotoriniame variklyje yra trys, todėl per vieną rotoriaus apsisukimą variklyje įvyksta trysdarbo taktai. Vankelio rotorinio variklio privalumai yra tokie, kad jame rotorius tik sukasi ir neturigrįžtamojo judesio, todėl, palyginti su įprastiniu varikliu, jame yramažiau mechaninių nuostolių, susijusių su inercijos jėgomis. Taip pat šie varikliai išvysto daug didesnę santykinę galią vienam svorio vienetui. Didžiausias Vankelio rotorinio variklio trūkumas yra tas, kad tokiuose varikliuose yra blogas darbo ertmių tarp rotoriaus irkorpuso sandarumas ir pernelyg intensyvus besitrinančių sandarinamųjųdetalių paviršių dilimas. Atgal

15. Žvaigždinis variklis Žvaigždinis variklis tai yra toks vidaus degimo variklis, kuriame cilindrai išdėstyti aplink centrinę ašį kaip rato stipinai. Žvaigždinis variklis dažniausiai yra naudojamas lėktuvuose dėl savo turimų privalumų juose: ■ Šio variklio cilindrus lengva aušinti priešpriešinio vėjo srove. Supaprastėjus aušinimo sistemai, variklis tampa patikimesnis ir lengvesnis. Labai greituose dažniausiai koviniuose lėktuvuose šis privalumas virsta trūkumu: variklis kuria per didelį oro pasipriešinimą. ■ Variklis yra itin atsparus pažeidimams. Jei dėl kokių nors priežasčių suskyla vienas ar net keli šio variklio cilindrai, lėktuvas gali skristi toliau varomas kitos dar vis veikiančios variklio dalies. Daugumoje tokių variklių cilindrai yra išdėstyti viena eile. Labai galinguose varikliuose būdavo iki 28 cilindrų, kurie kai kada būdavo išdėstyti keturiomis eilėmis. Įdomu tai, kad tokį devynių cilindrų variklį turėjo S. Dariaus ir S. Girėno lėktuvas Lituanica.Taip pat šie varikliai kartais naudojami ir motocikluose. Šiuo metu žvaigždiniai varikliai sutinkami vis rečiau, tačiau kai kuriose transporto priemonėse tokie varikliai naudojami ir dabar. Atgal

16. Stirlingo variklis Stirlingo variklį 1816 metais išrado Robertas Stirlingas, kuris tikėjosi, kad šis variklis pajėgs konkuruoti su Džeimso Vato išrastu garo varikliu. Tačiau šis išrastas variklis beveik nepaplito ir šiuo metu jis yra naudojamas itin retai. Stirlingo variklio privalumai tokie, kad jis pasižymi dideliu naudingumo koeficientu ir įdomiomis pritaikymo galimybėmis. Šis variklis yra perskirtas į mažiausiai dvi skirtingos temperatūros dalis.Šaltesnėje dalyje įvairios darbinės dujos yra suslegiamos, o karštesnėje dalyje jos plečiasi. Šis termomechaninis ciklas yra panaudojamas naudingam mechaniniam darbui atlikti. Įdomu tai, kadskirtingai nuo įprastinių vidaus degimo variklių, darbinės dujos cirkuliuoja uždarame cikle ir jos nėra išmetamos lauk, kaip kad benzino arba dyzelino degimo produktai. Stirlingo variklis buvo išrastas tam, kad būtų sukurta saugesnė alternatyva to meto garo varikliams, kurių boileriai neretai sprogdavo, taip sužeisdami ar užmušdami daug žmonių. Taip pat buvo norėta sukurti variklį, kuris pasižymėtų didesne kuro sąnaudų ekonomija. Bet tokiems Stirlingo varikliams pasaulyje įsitvirtinti nepavyko, ir todėl 1860 metais rinkoje pasirodė mažesnės Stirlingo variklių modifikacijos, kurios būdavo pritaikomos kaip mažos ir vidutinės mechaninės galios šaltiniai. Tokie varikliai buvo naudojami vandeniui pumpuoti arba orui tiekti. Šie varikliai dažniausiai veikdavo esant žemesnėms darbinėms temperatūroms; jiems gaminti panaudotos medžiagos nebuvo smarkiai apkraunamos, tačiau variklių efektyvumas buvo palyginti žemas. Tokiais įrenginiais galėjo saugiai naudotis praktiškai bet kas, ko nebuvo galima pasakyti apie garo variklius. Keli variklio tipai buvo gaminami ir pasibaigus XIX amžiui, tačiau neskaitant kelių smulkių mechaninių patobulinimų, jų konstrukcija šiuo laikotarpiu praktiškai nekito.Dvidešimtojo amžiaus pradžioje Stirlingo variklį įvairiose buitinėse srityse pakeitė elektros varikliai ir mažų matmenų vidaus degimo varikliai. Vėliau žmonės tokius variklius beveik užmiršo ir šį įrengimą buvo galima sutikti žaisluose arba mažuose ventiliatoriuose. Stirlingo varikliai nepaplito pasaulyje nei tada, nei dabar, nes jiems reikalingas išorinis šilumos šaltinis ir tai reiškia, kad variklis pasižymi didele inercija - padidinus išorinio šilumos šaltinio temperatūrą, turi praeiti šiek tiek laiko, kol energija patenka į cilindrą. Todėl tokiam įrenginiui reikia įšilti, kol jis išvysto reikiamą galią. Be to, išvystomos galios juo negalima greitai keisti. Taigi, todėl toks variklis negali būti pritaikomas nei automobiliuose, nei lėktuvuose. Atgal

17. Smūgines bangas generuojantys diskai Mičigano universitete dirbantys inžinieriai sukonstravo naujo tipo automobilinį variklį, kuriame nėra jokių stūmoklių, alkūninių velenų ar cilindrų. Toks variklis gali būti montuojamas hibridiniuose automobiliuose bei sumažinti jų svorį. Šis smūgines bangas generuojantis generatorius kaip ir paprastas variklis yra varomas degalais, tačiau labai didelis privalumas yra tas, kad oro tarša sumažėja visais 90 procentų. Smūginių bangų generatorius yra vidutinio puodo dydžio, ir sveriamažiau nei šimtus kilogramų sveriantys dabartinių automobilių varikliai ir juos aptarnaujančios sistemos, tokios kaip pavarų ar aušinimo. Taip pat įdomu tai, kad naujo tipo varikliui nereikės nei pavarų dėžės, nei aušinimo sistemos, nei išmetamųjų dujų reguliavimo sistemos. Tokiame generatoriuje degalų ir oro mišinys tiekiamas pro centrinius įėjimo vožtuvus, o besisukantis rotorius blokuoja išėjimo vožtuvą. Tada susidaro smūginę bangą generuojantis slėgis, kuris spaudžia degalų ir oro mišinį. Galiausiai šis mišinys uždegamas, ir, rotoriui besisukant, atidaromas išėjimo vožtuvas, pro kurį išsiveržia įkaitintos dujos. Teigiama, kad šis variklis varomajai jėgai generuoti išnaudos maždaug 60 procentų degalų energijos.Palyginus su vidaus degimo varikliais, kurie varomajai jėgai išnaudoja vos 15 procentų degalų energijos, šio išradimo šuolis yra milžiniškas. Reikėtų dar kartą paminėti, kad naujiejismūgines bangas generuojantys diskai ir variklis sumažins automobilio svorį apie 20 procentų, o taip pat sumažins ir degalų sąnaudas. Šis mechanizmas dar nėra pritaikytas prekybai ir kasdieniniam naudojimui, tačiau formuojasi galutinė išvada, kad smūgines bangas generuojantys diskai ateityje gali pilnai pakeisti vidaus degimo variklius. Atgal

18. Laisvo stūmoklio variklis Laisvo stūmoklio variklis buvo išrastas 1920 metais. Dabarties mokslininkai tokiu senoku išradimu susidomėjo todėl, kad ieškojo alternatyvos dabartiniams benzininiams ir dyzeliniams varikliams, o jiems beieškant, pakeliui pasimaišė šis variklis. Laisvo stūmoklio variklis yra geras tuo, kad jį pigu pagaminti, o jo efektyvumas yra apytiksliai dvigubai didesnis nei dabartinių benzininių variklių.Priešingai nei dabartiniu metu naudojamuose modeliuose, laisvo stūmoklio varikliuose nėra mechaninės jungties tarp stūmoklio ir alkūninio veleno. Vietoj to ties stūmoklio ašimi esantys magnetai juda tarp metalinių apvijų, kuriose indukuojama elektros srovė. Tokiavariklio konfigūracija leidžia greičiau sudeginti kurą, taip padidinant efektyvumą. Taip pat tokia konstrukcija gali būti nesudėtingai optimizuojama kitoms kuro rūšims. Nors šis išradimas iš pirmo žvilgsnio atrodo patrauklus ir be jokių trūkumų, tačiau variklis ilgam laiko tarpui buvo užmirštas ne be priežasties. Tokius variklius yra sudėtinga valdyti, nes degimo ciklų parametrų svyravimas gali pabloginti našumą, o taip pat laisvo stūmoklio varikliai yra labai triukšmingi, nes triukšmą generuoja greitai vykstantis kuro degimas ir sprogimas. Techninių prietaisų su tokiais varikliais dabar beveik nėra, tačiau kai kurios kompanijos analizuoja galimybę ateityje laisvo stūmoklio variklius panaudoti ateities modeliuose. Atgal

19. Šiluminių variklių naudingumo koeficientas Šiluminis variklis - įrenginys, kuris vidinę energiją verčia darbu. Kitaip tariant, šiluminis variklis tai yra tokia mašina, kurioje vidinė kuro energija virsta mechanine energija. Šiluminiai varikliai gali būti skirtingų ir įvairių rūšių, pavyzdžiui, garo mašina, garo ir dujų turbinos, reaktyvinis variklis, vidaus degimo variklis. Galima paminėti, kad kuo didesnė vidinės kuro energijos dalis šiluminiame variklyje paverčiama naudinguoju darbu, tuo variklis yra ekonomiškesnis ir taip pat, jo naudingumo koeficientas yra didesnis. Taigi, šiluminio variklio naudingumo koeficientas tai yra atlikto naudingojo mechaninio darbo ir sunaudotos vidinės kuro energijos santykis. Dažniausiai naudingumo koeficientas yra išreiškiamas procentais, todėl jo formulė yra tokia: η = An . 100%. Q Šioje formulėje An – naudingasis mechaninis darbas, Q – vidinė kuro energija, η – variklio naudingumo koeficientas. Garo turbinų naudingumo koeficientas dažniausiai būna iki 40%, o vidaus degimo variklių naudingumo koeficientas būna iki 40 – 50%. Kalbant apie vidaus degimo variklius reikėtų paminėti, kad jų naudingumo koeficientas nėra labai aukštas vien dėl to, kad vidinė kuro energija yra panaudojama ir kitiems procesams bei darbams. 25% energijos yra atiduodama judėjimui, 7% energijos panaudojama trinčiai nugalėti, 35% energijos iššvaistoma degimo produktams ir 33% energijos tenka aušinimui. Taigi, taip ir gaunasi, kad vidaus degimo variklių naudingumo koeficientas būna apie 40 arba 50%. Prie tos pačios temos galima prisiminti ir labai svarbų energijos tvermės dėsnį: uždaroje sistemoje vykstant bet kokiems reiškiniams, bendras energijos kiekis nekinta. Žinodami šiluminių variklių naudingumo koeficiento formulę, galime apskaičiuoti įvairių variklių ir mechanizmų, pavyzdžiui, automobilio naudingumo koeficientą. Tokiam apskaičiavimui yra naudojamas uždavinių sprendimo būdas, kuriame yra pateikti mums reikalingi duomenys. Atgal Turinys Pirmyn

20. Taigi, štai keletas uždavinių smegenų mankštai: • 1) 1 litras dyzelinių degalų turi 40 MJ vidinės energijos. Tik 14 MJ šios energijos panaudojama mechaniniam variklio darbui atlikti. Koks yra variklio naudingumo koeficientas? • 2) Lydymosi krosnies naudingumo koeficientas yra 20%. Kiek akmens anglių reikia sudeginti norint 3 tonas ketaus įkaitinti nuo 10°C iki lydymosi temperatūros? Akmens anglių kuro degimo šiluma yra 2,7 . 107 J/kg, ketaus savitoji šiluma yra 540J/(kg . °C), ketaus lydymosi temperatūra yra 1200°C. • 3) Automobilis 110 km kelyje sudegino 6,9 kg benzino. Vidutinė variklio galia buvo 13 kW, o vidutinis automobilio greitis – 75 km/h. Apskaičiuokite automobilio variklio naudingumo koeficientą.Benzino kuro degimo šiluma yra 4,6 . 107 J/kg. Atsakymas Atsakymas Atsakymas

21. Pirmojo uždavinio sprendimas Duota: V = 1l Q = 40MJ = 40000000J An = 14MJ = 14000000J Rasti: η - ? Formulės: η = An. 100% Q Sprendimas: η = (14000000J / 40000000J) . 100% = 0,35 . 100% = 35%. Atsakymas: variklio naudingumo koeficientas yra 35%. Atgal

22. Antrojo uždavinio sprendimas Duota: η = 20% c = 540J/(kg . °C) t1 = 10°C t2 = 1200°C q = 2,7 . 107J/kg m1 = 3t = 3000kg Rasti: m - ? Formulės: η = An. 100% Q An = Q1 = cm(t2 - t1) Q = qm m = Q / q Q = An. 100% η Sprendimas: An =540J/(kg . °C) . 3000kg . (1200°C - 10°C) = 1620000J/°C . 1190°C=1927800000J = 192,78 . 107J Q = 192,78 . 107J . 100% = 964 . 107J 20% m = 964 . 107J / 2,7 . 107 J/kg = 357kg Atsakymas: reikia sudeginti apie 357kg akmens anglių. Atgal

23. Trečiojo uždavinio sprendimas Duota: s = 110km m = 6,9kg q = 4,6 . 107J/kg N = 13kW = 13000W v = 75km/h = ~ 21m/s Rasti: η - ? Formulės: t = s / v N = A / t A = N . t Q = qm η = An. 100% Q Sprendimas: t = 110000m / 21m/s = 5238s An = 13000W. 5238s = 68094000J = 6,8094 . 107J Q = 4,6 . 107J/kg . 6,9kg = 31,74 . 107J η = (6,8094 . 107J / 31,74 . 107J) . 100% = 22% Atsakymas: automobilio variklio naudingumo koeficientas yra maždaug 22%. Atgal

24. Vidaus degimo variklių veikimo vaizdinė medžiaga Vankelio rotorinio variklio veikimas V8 variklio veikimas Keturtakčio vidaus degimo variklio veikimas Žvaigždinio variklio veikimas Stirlingo variklio veikimas Laisvo stūmoklio variklio veikimas Atgal Turinys Pirmyn

25. Nuotraukų šaltiniai Internetinės nuorodos: • http://openwalls.com/image/14395/alfa_romeo_engine_1440x900.jpg • http://www.thesupercars.org/wp-content/gallery/bugatti-veyron/bugatti-engine.jpg • http://es.wikipedia.org/wiki/Nicolaus_Otto • http://www.motopress.lt/dvitaktis-variklis/ • http://autoservisas-padangiukas.lt/images/2_taktai_padangiukas.lt.gif • http://xorl.files.wordpress.com/2011/03/img11.gif?w=700 • http://www.radiatoriukas.lt/vdv.html • http://www.autotyrimai.lt/autoverslas/tendencijos/sparoin-dyzeliu-pletrn-po-keleto-metu-pakeis-benzininiu-varikliu-renesansas • http://www.jaunuoliai.lt/benzininis-variklis-vanguard • http://www.advancedracing.com/car_parts/engines/fordadvancedfor_2900lb.php • http://www.itechnews.net/2008/04/08/bmw-m3-v8-engine-inside-look/ • http://www.google.lt/imgres?um=1&hl=lt&tbm=isch&tbnid=MhYN-teu2QgwSM:&imgrefurl=http://www.turbosquid.com/FullPreview/Index.cfm/ID/440900&docid=B7mTX-uAtaLLxM&imgurl=http://files.turbosquid.com/Preview/Content_2009_08_26__14_32_42/L4_engine_18.jpg182ff891-1a16-4976-b709-0e6412ed4f82Larger.jpg&w=600&h=600&ei=omlaT4_gMsj34QTV6bnRDw&zoom=1&iact=hc&vpx=186&vpy=482&dur=236&hovh=225&hovw=225&tx=132&ty=97&sig=105176591610187884470&page=1&tbnh=155&tbnw=155&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:11,s:0&biw=1280&bih=859 • http://www.advancedracing.com/car_parts/images/armop135lb.jpg • http://news.hspn.com/content_images/2006/old/bmwV10M2.jpg • http://www.v12designs.co.uk/images/slide_table.jpg • http://www.technologijos.lt/n/technologijos/automobiliai_ir_motociklai/straipsnis?name=straipsnis-9418&t=/129/227/232/2295/4449&l=5 • http://www.ultralightnews.com/sunfun99/wankel.html • http://autoconsultorio.com/wp-content/uploads/2009/05/motor-wanker1.jpg • http://www.mazdarx7engines.com/animated_rotary.gif • http://thekneeslider.com/archives/2006/05/10/radial-engine-powered-motorcycle/ • http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/Images/radial_engine_large_tcm1023-89864.jpg • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Radial_engine_large.gif • http://www.technologijos.lt/n/technologijos/automobiliai_ir_motociklai/S-12247/straipsnis?name=S-12247&l=2&p=1&utm_source=Rinktiniai_po_straipsniu&utm_medium=Vidine_navigacija&utm_campaign=Vidine_navigacija • http://www.quirao.com/en/p/inventions/stirling-engines-/26674/hb28-bohm-stirling-engine.htm# • http://web.mit.edu/2.670/www/spotlight_2005/engine_anim.html • http://www.newscientist.com/data/images/archive/2803/28035101.jpg • http://ekologija.blogas.lt/files/2011/03/2-1-smuginis_variklis.jpg • http://2.bp.blogspot.com/-732mdJ1apDU/Tj-GfIZfUOI/AAAAAAAAAbY/GuIvA4g9Qys/s1600/Wave-Disc-Generator-Combustion-Engine.jpg • http://pistonpumpss.com/wp-content/uploads/2012/01/Free-Piston-Engine.jpg • http://thekneeslider.com/archives/2008/09/30/free-piston-engine-as-efficient-as-fuel-cells/ • http://raenergy.igc.org/stirling.html • http://www.mbtheme.com/uploads/allimg/110830/1524020.jpg • V. Valentinavičius. Fizika 9. Kaunas: Šviesa, 2005 • S. Jakutis. Fizikos uždavinynas 9 kl. Kaunas: Šviesa, 2006 Atgal Turinys Pirmyn

26. Ačiū už dėmesį! Turinys Baigti Atgal