Vidaus degimo variklis

Marijampolės Rygiškių Jono gimnazijos

Matas Kavaliauskas 1g
Nors XVIII a pabaigoje paplitę garo varikliai buvo gana patikimi darbe , tačiau greitaeigiam transportui bei savaeigėms žemės ūkio mašinoms reikėjo galingesnio , labiau kompaktiško ,ekonomiškesnio ir lengviau paleidžiamo variklio. Šiuos reikalavimus labiausiai atitiko vidaus degimo variklis. Vidaus degimo variklio idėja gana paprasta. Skirtingai negu garo variklyje, kuriame kurą sudegindavo variklio katilo pakuroj ir tik po to susidariusius garus tiekdavo į cilindrą, buvo pasiūlyta kurą deginti variklio cilindre. Iki XIX a. vid. įvairių šalių moklslininkai ir išradėjai pasiūlė nemažai vidaus degimo variklių projektų , kuriuose darbine medžiaga (kuru) buvo parakas, spiritas, dujos.
Žinių apie pirmųjų vidaus degimo variklio projektus ir jų kūrėjus turime nedaug.
Pirmas veikiantis vidaus degimo variklis buvo pagamintas 1858 m. Belgijoje .Jį 1856m. sukūrė ir užpatentavo italų išradėjai E.Barzantis ir F. Mateučis tai buvo dviejų cilindrų dvitaktis dujinis – atmosferinis variklis su laisvai judančiais stūmokliais. Variklio alkūninis velenas su dviem smagračiais įrengtas variklio viršutinėje dalyje.Cilindrų stūmoklių kotai (krumpliastiebiai ) susijungdavo su alkūninio veleno krumpliaračiais tik leidžiantis stūmokliui žemyn.Įsiurbtas į cilindrą šviečiančiųjų dujų ir oro mišinys būdavo uždegamas elektros kibirkštimi. Stūmokliui kylant, iš pradžių atsidarydavo dujų pašalinimo angos. Dėl susidariusio išretėjimo į cilindrą būdavo įsiurbiama nauja dujų porcija.Stūmoklis leisdavosi žemyn veikiamas atmosferos slėgio,palaipsniui uždarydavo įsiurbimo ir
išmetimo angas,suspausdavo degųjį
mišinį ir sukdavo alkūninį veleną.
Toliau ciklas būdavo kartojamas.

ne

Išradėjams anksti mirus (1864), variklio niekas toliau netobulino, todėl ir šis variklis taip pat nebuvo pritaikytas.
Tinkamus eksploatuoti vidaus degimo variklius pavyko sukurti tik XIX a. pabaigoje, kai susiformavo mokslo apie šiluminius procesus (termodinamikos) pagrindai. Vienas termodinamikos pradininkų buvo prancūzų karo indžinierius Sadi Karno. Ankstyva mirtis neleido S.Karno įgyvendinti visų savo sumanymų šiluminių variklių srityje. Po S. Karno mirties jo darbą tęsė kitas prancūzų inžinierius – Alfonsas Bo de Rošas. Jis išleido knygą, kurioje pirmą kartą aprašė keturtakčio šiluminio variklio, 5-6 kartus ekonomiškesnio negu ankstesni, darbo ciklą, kuriame nuosiaklai vyko įsiurbimas, suslėgimas, darbo eiga ir išmetimas. Be to, jis nurodė, kad variklio ekonomiškumą lemia darbinės medžiagos išankstinio suslėgimo laipsnis: kuo jis didesnis, tuo variklis ekonomiškesnis.
S.Karno ir A.Bo de Rošas pirmieji parengė vidaus degimo variklio teorinį modelį. Jų idėjos ypač paspartino tinkamo eksploatuoti keturtakčio vidaus degimo variklio kūrimą.
Keturtaktį vidaus degimo variklį 1876 metais sukūrė vokiečių indžinierius Nikolausas Augustas Otas (1832-1891).
N. Oto variklis veikė taip. Stūmokliui slenkant nuo cilindro galvutės, degių dujų ir oro mišinys būdavo įsiurbiamas per vožtuvą į cilindrą. Tai pirmas taktas – siurbimas. Stūmokliui slenkant atgal, vožtuvai užsidarydavo ir degusis mišinys buvo suslegiamas. Tai antras taktas – slėgimas. Suslėgtas degusis mišinys užsidegdavo nuo elektra įkaitintos platinos vielelės. Degdamos dujos plėsdavosi, stumdavo stūmoklį ir per švaistiklį sukdavo alkūninį veleną. Tai trečias taktas – darbinė eiga. Slinkdamas cilindro galvutės link, stūmoklis, per kitą vožtuva išstumdavo sudegusias dujas. Tai ketvirtasis taktas – išmetimas. Periodiškai pasikartojantys siurbimo, slėgimo, darbinės eigos ir išmetimo taktai ir sudarė vatriklo keturtaktį ciklą.
Nors 1862m. Keturtaktį ciklą aprašė prancuzų inžinierius A. Bo de Rošas, tačiau N.Otas pirmasis šį ciklą įgyvendino realiame variklyje. Jo sukurtas keturtaktis vidaus degimo variklis buvo toks vykęs, kad vėliau tapo baziniu kuriant įvairios galios benzininius ir dyzelinius vidaus degimo variklius, kurie labai paplito įvairios paskirties savaeigėse mašinose.

Variklių klasifikacija. Šiluminai varikliai klasifikuojami į grupes pagal būdingus požymius. Pagal paskirtį jie skirstomi į stacionariuosius ir transportinius. Stacionarieji varikliai naudojami elektrinėse, vandens siurblinėse, naftos ir dujų tiekimo pastotėse, žemės ūkio įrenginiuose ir kitose jėgainėse. Transportiniai varikliai montuojami automibiliuose, kombainuose, savaeigėse važiuoklėse ir kituose mobiliuose agregatuose.
Varikliai skirstomi į naudojančius skystus, dujinius, mišrius ir įvairius degalus. Skystus degalus naudojantys varikliai varomi benzinu, spiritu, žibalu, dyzelinais degalais, gazoliu ir mazutu. Dujiniams varikliams naudojamos suskystintos naftos arba suslėgtos gamtinės dujos. Mišriais degalais veikiantys varikliai paleidžiami benzinu arba dyzeliniais degalais, o vėlau iš dalies arba visiškai perjungiami dirbti dujomis.
Pagal šiluminės energijos transformavimo į mechaninę energiją būdą skiriami vidaus ir išorinio degimo varikliai. Stūmokliniuose ir rotoriniuose varikliuose šiluminė energija verčiama mechaniniu darbu cilindrų viduje, todėl jie vadinami vidaus degimo varikliais.
Variklio pagrindą sudaro blokas-1 ir cilindras-2 su galvute-5 .
Cilindre slankioje stūmoklis-6,
švaistikliu-7 sujungtas su
alkūniniu velenu-8. Degusis
mišinys arba oras į cilindrą
patenka pro įsiurbimo vožtuva-3.
Mišiniu degant, karštos dujos
spaudžia stūmoklį –6 cilindre-2
žemyn. Stūmoklio slankiojamajį
judesį švaistiklis-7 verčia
alkūninio veleno-8 sukamuoju
judesiu. Deginiai iš cilindro
šalinami per išmetimo vožtuvą-
4. Degimo procesas cilindre
vyksata periodiškai, stūmokliui
atliekant slankiojamąjį judesį.
Keturtakčiame variklyje
kiekvieną sudegusią mišinio
porciją ir darbinę stūmoklio eigą
lydi keletas paruošiamūjų
procesų per kitas tris eigas, arba
taktus.

Naudota literatūra:
1. Jonas Rinkevičius ,,Traktorių istorija” Vilnius ,,Mokslas” 1990
2. K.Gieda, G. Labeckis, A. Kirka, P. Jučas, V. Grašys. ,,Traktorai ir automobilai” Vilnius “ACADEMIA“ 1995