История двигателя внутреннего сгорания
Перейти к контенту
Главная » Темы » Автомобилестроение
Рубрика: Автомобилестроение
Двигатель – одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.
Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.
Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения – 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель – добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.
Ж.Ж.Этьен Ленуар
Устройство было крайне несовершенным – сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.
В 1873 году еще один инженер – Джордж Брайтон – смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.
В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.
Николас Отто
В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя – Готтлиб Даймлер. Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя – с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.
Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал Карл Бенц.
В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Поиск:
когда придумали, история создания двигателя внутреннего сгорания
Двигатель представляет собой один из главных элементов автомобиля. Без этого устройства прогресс автомобильной промышленности был бы невозможен. Настоящий прорыв в истории создания машин произошел после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, которая давала нужную скорость. При этом сказать однозначно, кто конкретно изобрел ДВС, сложно. Вклад в создание этого прибора внесли многие.
Содержание
Разработки Да Винчи
Во время раскопок, которые проводились английскими учеными несколько лет назад, были найдены чертежи, принадлежавшие Леонардо да Винчи.
Среди них удалось выявить чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Знаменитый ученый опередил свое время практически на 500 лет. Однако он был стеснен технологиями своего времени и финансовыми возможностями, потому так и не смог воплотить в жизнь свою задумку. После подробного исследования чертежа историки и инженеры сделали вывод, что устройство Леонардо могло весьма эффективно функционировать.
Кто придумал первый ДВС
Первый двигатель внутреннего сгорания создал французский ученый де Ривас. Это произошло в 1807 году. В рабочем цилиндре устройства присутствовала смесь на основе воздуха и водорода. Она зажигалась электрической искрой от батареи Вольта. После подрыва состав расширялся, создавал в цилиндре высокое давление и подбрасывал поршень.
После отработки газ выпускался. При этом под поршнем появлялся вакуум. Под влиянием атмосферного давления и собственного веса поршень падал. После чего он возвращался в первоначальную позицию для повторения цикла.
Де Ривас применял свою разработку в качестве привода передних колес повозки. При этом в силу невысокой эффективности устройство не стало востребованным. Тем не менее, идеи ученого стали базой для дальнейших разработок в этой области.
Первые попытки сконструировать двигатель
Создание двигателя внутреннего сгорания было многоэтапным процессом. Свой вклад в него внесли различные ученые и исследователи.
Изобретение братьев Ньепс
Французские ученые братья Ньепс внесли важный вклад в появление двигателя внутреннего сгорания. Они сконструировали устройство, которое назвали «пирэолофор». В роли топлива в этом приборе выступала угольная пыль. Конструкция братьев Ньепс так и не была признана научным сообществом. Она существовала лишь на бумаге.
Тракты Сади Карно
Известный изобретатель и сын знаменитого физика Сади Карно является автором трактата, который сделал его настоящей легендой в автомобильной промышленности и прославил на весь мир. Работа была издана тиражом в 200 экземпляров. Она появилась в 1824 году. Этот момент считают началом истории термодинамики. Работа Карно сделала весомый вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания.
Труды Жан Ленуара
Автором коммерчески успешного ДВС стал бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар. Исследователь трудился на гальваническом заводе и однажды пришел к выводу, что топливовоздушный состав в газовом двигателе можно поджигать путем использования электрической искры. На основе этой идеи исследователь решил сделать двигатель.
Первый двухтактный газовый ДВС был создан Ленуаром в 1860 году. Его мощность составляла 8,8 киловатта, что соответствует 11,97 лошадиных сил. Устройство представляло собой горизонтальную машину двойного действия, которая работала на одном цилиндре.
В основе ее функционирования лежала смесь воздуха и светильного газа.
Конструкция двигателя базировалась на использовании кривошипно-шатунного механизма. При этом КПД составлял не больше 4,65 %. Несмотря на все минусы, двигатель Ленуара все же получил достаточно широкое распространение. Его применяли для лодок.
Ленуару далеко не сразу удалось добиться успеха. После изготовления всех элементов и сборки машины она проработала совсем недолго и прекратила функционировать. Это было связано с расширением поршня, который заклинил в цилиндре.
Чтобы устранить этот минус, Ленуар предусмотрел создание системы водяного охлаждения. Однако и вторая попытка была не особо удачной. Это вынудило исследователя дополнить конструкцию системой смазки. Лишь после этого ДВС начал нормально функционировать. Таким образом, именно Ленуару удалось первому решить проблемы смазки и охлаждения двигателя. Мощность такого устройства составляла примерно 12 лошадиных сил. При этом КПД находился на уровне 3,3 %.
В 1874 году было сделано больше 300 таких устройств, которые отличались по мощности. После того как создатель ДВС разбогател, он прекратил дальнейшую работу над конструкцией машины. Как следствие, она была вытеснена с рынка более качественным двигателем, который создал немецкий ученый Николаус Отто.
Другие имена в истории первых ДВС
В 1883 году французский исследователь Эдуард Деламар создал чертеж двигателя, который использовал в качестве топлива газ. Однако эта конструкция была воплощена исключительно на бумаге.
Затем в истории автомобильной промышленности появилось еще одно известное имя – Готлиб Даймлер. Он сумел не только придумать, но и начать изготовление современного газового двигателя. Его отличительной особенностью стало вертикальное размещение карбюратора и цилиндров. Это был первый двигатель, который имел компактные размеры и развивал высокую скорость передвижения.
В 1890 году Рудольф Дизель придумал метод практического применения цикла, описанного Карно.
Именно этот ученый изобрел дизельный ДВС, который получил название в его честь. На протяжении нескольких лет немецкий исследователь получил несколько патентов. Модель, которая нашла применение на практике, была сконструирована в 1897 году и получила название дизель-мотор. Спустя несколько лет такие изделия стали массово выпускаться.
Одновременно с совершенствованием конструкции ДВС ученые занимались поисками наиболее эффективного топлива. К тому моменту были испытаны двигатели, в которых в роли горючего использовалась нефть, водород. Существовали конструкции, которые работали на основе угольной пыли, а также смеси спирта и скипидара.
Некоторые из них нормально функционировали, однако не получили значительного распространения в силу высокой стоимости. При этом инженеры видели перспективу в использовании паров жидкого горючего.
В 1872 году американский исследователь Брайтон начал использовать в качестве горючего керосин. Однако он испарялся не слишком хорошо. Тогда ученый решил взять для этой цели бензин.
Для применения нового топлива потребовалось придумать новое устройство, которое помогало трансформировать новое горючее в газ. После этого бензиновые пары требовалось смешать с воздухом.
Брайтон считается создателем и первого испарительного карбюратора. Однако он получился не слишком удачным. Тем не менее, именно этот ученый первым предложил использовать в качестве топлива ГСМ.
Немецкие модификации первых ДВС
В 1876 году исследованиями стали заниматься немецкие ученые. Многие из их имен по сей день считаются весьма известными в автомобильной индустрии. Первым стоит назвать Николаса Отто. Благодаря этому исследователю появился легендарный «цикл Отто». Этот ученый первым придумал и создал двигатель, который работал на четырех цилиндрах. После чего уже в 1877 году исследователь получил патент на новое устройство. Этот двигатель по сей день лежит в основе множества современных моторов.
Еще одним известным ученым, который внес значительный вклад в развитие ДВС, стал Готлиб Даймлер.
В сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом он придумал мотор, который работал на основе газа.
В 1886 году ученые создали первый автомобиль, который работал на ДВС. Устройство получило название Reitwagen. До того момента движок ставили на двухколесный транспорт. Майбах придумал первый карбюратор с жиклерами, который тоже использовался довольно длительное время.
Чтобы создать эффективный ДВС, инженерам пришлось объединить свои усилия. В результате сформировалась группа ученых, в которую вошли Майбах, Отто и Даймлер. Они смогли собирать по 2 мотора в день. По тем временем это был отличный показатель.
Однако спустя некоторое время позиции исследователей в совершенствовании устройств разошлись. В результате Даймлер покинул команду для основания собственной компании. Майбах последовал за своим другом.
В 1889 году Даймлер создал первую автомобильную фирму Daimler Motoren Gesellschaft. Пару лет спустя Майбах собрал первый «Мерседес», который лег в основу создания знаменитого немецкого бренда.
Не менее известным немецким ученым стал Карл Бенц. Первый ДВС он создал в 1886 году. К тому моменту у ученого уже была своя компания Benz & Company.
Генри Форд – отец автоиндустрии
Важный вклад в развитие ДВС внес Генри Форд. В 1903 году он организовал компанию «Форд». При этом знаменитый бизнесмен не только начал разрабатывать новое поколение двигателей, но и предоставил много рабочих мест.
В 1903 году Селден подал против Форда иск. Суть его претензий заключалась в воровстве его конструкции двигателя. Судебный процесс продолжался 8 лет. В результате суд решил, что права истца не нарушаются, а Форд пользуется своей конструкцией мотора.
Когда началась Первая мировая война, Форд стал заниматься разработкой первого тяжелого двигателя, который предназначался для грузовых авто. В период Второй мировой войны его устройство начали устанавливать на грузовые самолеты.
Создание ДВС стало настоящим прорывом в науке. При этом вклад в конструирование и совершенствование этой разработки внесло много известных ученых.
Подробная история двигателя внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания являются бьющимся сердцем почти всех транспортных средств, встречающихся на дорогах, от автомобилей и мотоциклов до самолетов в небе и кораблей в море. Этот двигатель является преемником устаревших паровых двигателей или двигателей внешнего сгорания. Однако этот двигатель, несомненно, намного эффективнее своего предшественника.
Принципиальное различие между паровыми двигателями и двигателями внутреннего сгорания заключается в том, что в последних топливо сгорает внутри за счет возвратного воспламенения, и образующиеся при этом газы приводят в движение поршни. В то время как при внешнем сгорании топливо сгорает снаружи, и образующееся тепло испаряет рабочую жидкость (воду), которая далее, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, производит движение и полезную работу.
Разработка двигателей внутреннего сгорания имеет более чем 150-летнюю историю, и несколько великих умов внесли свой вклад в ее эволюцию до того состояния, в котором она находится сегодня. Вот небольшой взгляд на ход его развития.
СВЯЗАННЫЕ: Богатая история двигателя Alfa Romeo Busso V6
Изобретения до 1860 года
Via GracesGuide.co.uk разработал первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания. Однако до этого было предпринято несколько многообещающих попыток многими достойными инженерами и учеными. Почти за пятьдесят лет до Ленуара французские инженеры Нисефор Ньепс и Клод Ньепс построили двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси мха, угольной пыли и смолы, работающий на контролируемых взрывах. Они назвали его «Пиролофор», и этот двигатель был запатентован Наполеоном Бонапартом. Вскоре за этим двигателем последовал водородно-кислородный двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Франсуа Исааком де Ривазом, в котором он использовал электрическую искру в качестве механизма зажигания.
Риваз пошел дальше и установил свой двигатель на карету, которая стала первым в мире автомобилем с двигателем внутреннего сгорания.
Несколько лет спустя, в 1823 году, Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания, который можно было применять в промышленности. Также известный как «Газовакуумный двигатель», он использовал для работы атмосферное давление. Он продемонстрировал свою эффективность в управлении экипажем и лодкой, и в 1930 году этот двигатель успешно перекачивал воду на верхний уровень Кройдонского канала в Англии.
Эти изобретения заинтересовали нескольких новаторов, и в последующие годы появился ряд уникальных разработок. В 1826 году Сэмюэл Мори из Америки разработал газовый или паровой двигатель без сжатия с карбюратором. Снова в 1833 году Лемюэль Веллман Райт из Соединенного Королевства создал настольный газовый двигатель двойного действия с цилиндром с водяной рубашкой. Двигатель Уильяма Барнетта, разработанный в 1838 году, считается первым двигателем, в котором реализовано сжатие в цилиндре.
1860 И далее: от двухтактных до четырехтактных двигателей
Через MotorBiscuit.comВ последующие годы произошло несколько других разработок, но грандиозный прорыв произошел в 1860 году благодаря усилиям Жана Жозефа Этьена Ленуара. Он изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, который считается первым функциональным двигателем внутреннего сгорания. Функционально, потому что довольно многие из них были фактически произведены и использованы по всему Парижу в нескольких типографиях и ткацких станках.
В 1863 году Ленуар установил этот двигатель на транспортное средство и назвал его «Гиппомобиль». Он проехал на этом автомобиле девять километров из Парижа в Жуанвиль-ле-Пон и обратно. В качестве топлива он использовал производное скипидара; таким образом, это был первый автомобиль с жидкостным двигателем внутреннего сгорания. Однако иппомобиль Ленуара не мог удовлетворить потребность в скорости. Его двухтактный двигатель был способен развивать только 100 оборотов в минуту и имел среднюю скорость 6 километров в час.
Хотя двигатель Ленуара не имел большого успеха в автомобильной промышленности, его уменьшенный размер и вес впечатлили многих. После этого Николаус Август Отто, немецкий инженер, взялся за повышение эффективности этого двигателя. Он начал изучать потенциал этилового спирта в качестве топлива и устанавливать четырехтактные двигатели для повышения эффективности двигателя.
После двенадцати лет тщательных экспериментов и ряда неудач в 1872 году ему удалось разработать функциональный четырехтактный двигатель, основанный на принципах Альфонса Бо де Роша, и установить принципы впуска, сжатия, сгорания и выпуска. На сегодняшний день все двигатели внутреннего сгорания в автомобилях и мотоциклах функционируют на принципах, изложенных Отто.
СВЯЗАННЫЕ: Вот почему четырехтактные двигатели захватили мотокросс
1880-е годы: двигатель, разработанный идеально для автомобиля
Через MercedesBenz.com Двигатель Отто и его разработки, несомненно, были более мощными, чем у Ленуара; однако его вес стал проблемой для автомобилей.
Они неплохо работали на заводах, но не подходили для автомобилей. Затем Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах взялись за оптимизацию этого двигателя. Однажды соратники Отто начали проводить свои собственные эксперименты с 1881 года по разработке двигателей, которые были бы маленькими, быстрыми и способными приводить в движение транспортные средства на суше и на воде.
Их первый успех пришел в 1883 году, когда они разработали бензиновый двигатель с зажиганием от горячей трубы, который мог генерировать одну л.с. при 650 оборотах в минуту. Он был небольшим и относительно легким, что делало его идеальным для использования в транспортных средствах. Дуэт продолжал расширять свои возможности, что привело к разработке предшественника мотоциклов, который они назвали «Retiwagen».
В 1886 году они установили двигатель под названием «Дедушкины часы» на четырехколесную повозку, а в 1889 году создали первую полностью самоходную повозку с двигателем мощностью 1,5 л.с. К 1900 Daimler и Maybach увеличили мощность автомобильных двигателей до 35 л.
с., которые были способны развивать максимальную скорость 90 км/ч.
Вслед за этими новаторскими изобретениями двигатель внутреннего сгорания претерпел несколько изменений на протяжении многих лет. Немалую роль в этом сыграло создание ряда автомобильных компаний. Когда мир пережил две разрушительные войны, требования к характеристикам транспортных средств полностью изменились. Это во многом способствовало потребности в изобретениях и разработках двигателей на земле, воде и небе. После этого восприятие транспортных средств изменилось, и люди стали покупать больше автомобилей, что привело к нескольким инновациям, которые сделали двигатель внутреннего сгорания тем, чем он является сегодня.
NEXT: Краткая история Dynasphere
Классика FreightWaves: Изобретатель первого практического двигателя внутреннего сгорания практически неизвестен физик, которого часто называют «отцом термодинамики». В возрасте 27 лет Карно опубликовал книгу «Размышления о движущей силе огня» (Париж, 1824 г.
). В своей книге Карно написал первую «успешную теорию максимального КПД тепловых двигателей», а также изложил идею двигателя внутреннего сгорания. При этом он начал дисциплину термодинамики. Сочинения Карно при жизни привлекали мало внимания; однако позже он стал основой для второго закона термодинамики и определения энтропии, которые были разработаны Рудольфом Клаузиусом и лордом Кельвином. Николя Карно. (Изображение: galileoandeinstein.physics.virginia.edu) Основываясь на технических вопросах, таких как улучшение характеристик парового двигателя, работа Карно является основой для таких современных технологий, как автомобильный или реактивный двигатель. Однако Карно никогда не пытался построить двигатель внутреннего сгорания.
«Идеальный цикл Карно». (Изображение: NASA.gov)Ленуар и его двигатель
Примерно через 30 лет после публикации книги Карно газообразное топливо стало коммерчески доступным. Это привело французского изобретателя к разработке первого практичного и коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания.
Сегодня исполняется 121 год со дня смерти Жана Жозефа Этьена Ленуара, изобретателя двигателя внутреннего сгорания. Ленуар родился в Бельгии и эмигрировал во Францию в 1850-х годах. Он умер недалеко от Парижа в возрасте 78 лет.
Ленуар построил двухтактный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания в 1859 году. для выпуска выхлопных газов двигателя. В двигателе Ленуара использовалась батарея для подачи электрического заряда для воспламенения газа после того, как он был втянут в цилиндр.
Несмотря на то, что расход топлива был всего на 4% эффективнее, двигатель Ленуара был долговечным и в основном плавно работал. Он подал заявку в парижскую Национальную консерваторию искусств и ремесел за патентом; организация выдала ему патент в 1860 году на его «пневматический двигатель, расширяемый за счет сжигания газа».
К 1865 году более 400 двигателей Ленуара использовались во Франции и более 1000 — в Великобритании. Его ранние двигатели в основном использовались для маломощных работ, таких как водяные насосы и печатные станки.
Хотя двигатели Ленуара были неэффективными по сравнению с более поздними моделями, они были очень прочными — некоторые из них все еще работали и находились в очень хорошем состоянии после более чем 20 лет непрерывной эксплуатации.
Автомобиль Ленуара
Получив патент на созданный им двигатель, Ленуар обратил свое внимание на приведение в действие автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В 1862 году он построил то, что общепризнанно считается первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Приспособив свой двигатель для работы на жидком топливе, первая поездка на автомобиле стала шестимильной поездкой, которая заняла более двух часов.
Ленуар усовершенствовал свой двигатель, и в 1863 году Ленуар включил другую версию своего двигателя внутреннего сгорания в трехколесную повозку, которую он построил. Названный Hippomobile, он имел кузов-фургон, установленный поверх трехколесного велосипеда.
Он совершил 11-мильную поездку туда и обратно между Парижем и Жуанвиль-ле-Пон менее чем за три часа.
Однако его двухтактные двигатели были слишком малы и неэффективны, чтобы успешно приводить в движение повозку на высокой скорости.
Ленуар за штурвалом трехколесного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания. (Фото: любопытные дети)Другие изобретения Ленуара
Ленуар изобрел несколько других полезных устройств. Примеры включают свечи зажигания для автомобильных систем зажигания. Его изобретение по сути такое же, как и те, что используются в автомобилях сегодня. Он также изобрел белую окись олова без эмали в 1847 г., революционную процедуру гальваники в 1851 г., электрический тормоз для поездов в 1855 г., электродвигатель в 1856 г., механический месильный станок в 1857 г., контроллер для динамо-машины в 1859 г., автографический телеграф в 1857 г. 1865 г., моторная лодка с двигателем внутреннего сгорания 1886 г. и метод дубления кожи озоном.