Так и поток горючей смеси. Врываясь в цилиндр вначале такта впуска, он преодолевает сопротивление остатка отработавших газов и, вытолкнув, занимает их место.
Затем поршень придет в нижнюю мертвую точку и направится вверх. Смесь начнет сжиматься. Но, хотя впускной клапан открыт, из цилиндра она не убежит. Напор потока смеси будет настолько велик, что преодолеет возрастающее давление при сжатии и наполнение цилиндра продлится. В цилиндр больше поступит смеси.
Закрывается впускной клапан после того, как поршень пройдет верхнюю мертвую точку и начнет такт впуска. Некоторое время оба клапана, как впускной, так и выпускной остаются открытыми – отработавшие газы еще не освободили цилиндр, остатки их уходят наружу, а уже поступает горючая смесь. Такое положение назвали перекрытием. В момент перекрытия горючая смесь как бы продувает цилиндры, очищая их от газов.
Цилиндр лучше очищается от отработавших газов, больше освобождается места для новых порций горючей смеси. Двигатель полнее заполняется ею, больше тепла выделяется при горении, мощность повышается.
Угол поворота коленчатого вала между открытием и закрытием клапанов, выраженный в градусах, назвали фазами газораспределения. У каждой марки двигателя они особые.
Не подмажешь – не поедешь
С трением в двигателе мы встречаемся на каждом шагу. Вращается коленчатый вал – происходит трение между его шейками и подшипниками. Скользят по стенкам цилиндра поршни, и тут трется металл о металл. Вообще во всех узлах двигателя, где имеется вращение или прямолинейное движение, непременно происходит трение. Величина его довольно внушительная.
А что оно дает двигателю? В большинстве случаев трение приносит вред – вызывает износ деталей и снижает полезную мощность двигателя, ибо на преодоление трения приходится расходовать значительную энергию. Нередко пятнадцать, а то и двадцать процентов.
Отчего зависит сила трения? В первую очередь от нагрузки на трущиеся части. Пустую бочку легко везет на санках мальчик, но попробуйте наполнить ее водой, и тащить санки станет трудно даже взрослому человеку. Сила трения возрастает с ростом силы, с которой одна трущаяся деталь прижмется к другой, то есть прямо пропорциональна этой силе.
Зависит сила трения и от характера поверхности, по которой скользит деталь. Хорошо отшлифованная поверхность создает меньше трения, чем плохо обработанная.
Кроме трения скольжения существует трение качения. Он значительно меньше первого. Мужчина, например, с трудом тянет бочку по земле, и в то же время легко сможет ее катить.
Царица Екатерина II решила в Петербурге возвести памятник Петру I, тот самый, который после Пушкина известен как «Медный всадник». Для него необходим был гранитный пьедестал. Возле деревни Лахта, недалеко от Петербурга, на болоте нашлась подходящая гранитная глыба. Но как ее доставить, ведь вес глыбы достигал несколько тысяч тонн? Тащить волоком нечего было и думать. Выручила народная смекалка: местный кузнец предложил приспособление, заменившее трение скольжения трением качения.
По его плану от места залегания камня до Финского залива соорудили сплошной прочный желоб. В желоб уложили медные шары, а на них поставили металлические сани.
Камень погрузили на сани, и четыреста человек толкали их. По шарам сани катились легче, глыбу благополучно доставили к заливу и погрузили на специальное судно.
В технике, чтобы уменьшить потери на трение, там, где этой можно, стараются заменить трение скольжения трением качения. На автомобиле тоже широко применяются шариковые и роликовые подшипники, основанные как раз на этом принципе.
Величина силы трения определяется и скоростью, с которой движутся трущиеся части. Чем скорость выше, тем больше трение.
Имеет значение и материал деталей. Если трущиеся части сделаны из одного металла, то трение будет большим, а если из разных – меньшим. Давление тоже имеет значение.
В народе бытуют две поговорки: «Не подмажешь – не поедешь» или «Идет, как по маслу». Обе они имеют глубокий смысл. Давным-давно было замечено, что скольжение по мокрой поверхности происходит лучше, чем по сухой. Обратите внимание, с какой легкостью фигурист выделывает свои замысловатые фигуры на льду. А с какой скоростью несется конькобежец! И откуда у него такая легкость? Скажут:
– Это потому, что лёд гладкий.
Но ведь стекло глаже. А попробуйте на тех же коньках прокатиться по стеклянному полу, и вы тут же убедитесь, что легкости, как не бывало. Значит, дело не только в поверхности. В чем же?