Поршневой двигатель внутреннего сгорания: история создания
Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), использует один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, для преобразования давления во вращательное движение. На данный момент это самый распространенный тип двигателя, используемый в автомобилях. Да и не только в них. Поршневые моторы используются в авиации, судоходстве и промышленности.
Первый поршневой двигатель
Макет самоходной тележки и схема ДВС Исаака Де РивазаК концу 18-го века в мире уже существовали паромобили. Экипажи с паровым двигателем конструировали в Англии и Франции. Однако эти машины были громоздкими и медлительными. Кроме того, создатель самых совершенных на тот момент паровых двигателей Джейм Уатт считал, что для создания быстрых паромобилей потребуется паровой двигатель с высоким давлением в котле, что попросту не безопасно.
Понимал это и французский инженер и по совместительству действующий артиллерийский офицер — Франсуа Исаак де Риваз. Хорошо знакомый с принципом работы пороховой пушки, он задумался, а почему бы для приведения в движение поршня, использовать энергию пороховых газов, а не пара. В 1804 году он построил первый экспериментальный стационарный двигатель. Он работал по следующему принципу: в цилиндр подавалась смесь водорода с воздухом и воспламенялась при помощи электрического разряда. Фактически Риваз создал первый поршневой двигатель внутреннего сгорания.
В 1807 году изобретатель собрал первый экипаж с мотором собственной конструкции. На четырехколесной базе находился однопоршневой ДВС, без механизма газораспределения, а подача топливной смеси контролировалась вручную. Такой вот примитивный автомобиль смог преодолеть лишь 100 метров. Через шесть лет Риваз собрал новый экипаж куда больших размеров. Он имел длину 6 м, диаметр колес 2 м и весил около тонны. На этот раз мотор работал на смеси из светильного газа и воздуха. Груженая камнями машина смогла преодолеть 26 метров со скоростью 3 км/ч. За один рабочий ход поршня, автомобиль передвигался на 4-6 метров. Конечно с такими характеристиками коммерческая эксплуатация такого ДВС была невозможна, но это было только начало.
Дальнейшее развитие
1) Двигатель Ленуара 1860 год 2) Двигатель Отто 1867 годНесмотря на то, что в начале 19-го века паровые двигатели считались более перспективными, разработка поршневых ДВС не останавливалась. В 1860 году бельгийский инженер Этьен Ленуар создал первый двухтактный поршневой двигатель пригодный к серийному производству. Его новаторский мотор фактически повторял принцип работы паровой машины Уатта и некоторые его элементы конструкции, но работал на светильном газе. В зависимости от объема единственного цилиндра, двигатель Ленуара имел различную мощность от 2 до 20 л.с. Термический КПД восьмисильного мотора составлял всего 4,68%. Для сравнения современный ДВС имеет КПД 20-45%. Тем не менее мотор Ленуара был выгоден в коммерческой эксплуатации и работал на промышленных предприятиях, типографиях и судоходстве.
Столь малая эффективность двигателя была следствием несовершенства его конструкции. Однопоршневой мотор имел гигантский объем, поршень двойного действия, малоэффективный золотниковый механизм впуска/выпуска и при этом не имел цикла сжатия. Изучив двигатель Ленуара, в 1861 году немецкий инженер Николаус Отто построил его копию.
В 1863 году немец построил двухтактный поршневой двигатель собственной конструкции, КПД которого достиг 15%. Он имел единственный цилиндр, расположенный вертикально и работал на светильном газе. Первый собственный мотор Отто получил широкое признание публики и коммерческий успех.
Deutz AG
В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.
В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.
Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.
Первый поршневой бензиновый двигатель
Мотоцикл Daimler Reitwagen, эскиз из патента 1885 годаМежду тем, Николаус Отто видел свой мотор только в качестве стационарного. Но его соратник Готлиб Даймлер, активно агитировал шефа применить ДВС на транспорте. Отто был против, поэтому в 1880 году прихватив с собой Майбаха, Даймлер покинул Deutz AG.
Два инженера сосредоточились на единственной задаче — создать легкий, достаточно мощный поршневой двигатель, пригодный для установки на колесное шасси. Проблема состояла в том, что двигатель конструкции Отто работал на газе и требовал газогенератор. Даймлер и Майбах решили разработать мотор на жидкостном топливе, дабы избавиться от массивного преобразователя. Дело это было не простое, так как на тот момент еще не существовало способа создать оптимальную топливно-воздушную смесь на которой бы двигатель работал устойчиво. Решением проблемы стал испарительный карбюратор разработанный Майбахом в 1885 году. Карбюратор позволил построить бензиновый ДВС(Standuhr) объемом 100 см3 и мощностью 1 л.с., который работал достаточно устойчиво и стабильно. В том же году, немного уменьшенный Standuhr мощностью в 0,5 л.с. разместили на деревянном велосипеде получив тем самым первый в мире мотоцикл. А спустя год и автомобиль.
С тех пор поршневой двигатель внутреннего сгорания прошел долгий путь. Однако его четырехтактный принцип работы остался неизменен. Сегодня в мире насчитывается более 1,2 млрд. автомобилей и большинство из них оснащены ДВС.
История двигатель внутреннего сгорания
Первый двигатель внутреннего сгорания: с чего все началось
Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие. Но, последние научные открытия перевернули весь автомир, поскольку отцом первого прототипа считался совсем не тот человек.
Леонардо и здесь руку приложил
До 2016 года основателем первого двигателя внутреннего сгорания считался Франсуа Исаак де Риваз. Но, историческая находка, сделанная английскими учеными, перевернула весь мир. При раскопках вблизи одного из французских монастырей, были найдены чертежи, которые принадлежали Леонардо да Винчи. Среди них был чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Конечно, если смотреть на первые двигатели, которые создавали Отто и Даймлер, то можно найти конструктивные сходства, а вот с современными силовыми агрегатами их уже нет.
Легендарный да Винчи опередил свое время почти на 500 лет, но поскольку был скован технологиями своего времени, а также финансовыми возможностями, так и не смог сконструировать мотор.
Детально исследовав чертеж, современные историки, инженеры и автоконструкторы с мировым именем, пришли к выводу, что данный силовой агрегат мог работать и довольно продуктивно. Так, компания Форд занялась разработкой прототипа двигателя внутреннего сгорания, основываясь на чертежах да Винчи. Но, эксперимент удался только наполовину. Двигатель завести не удалось.
Но, некоторые современные доработки позволили, все-таки дать жизнь силовому агрегату. Он так и остался экспериментальным прототипом, но кое-что компания Форд, все-таки почерпнула для себя — это размер камер сгорания для легковых автомобилей В-класса, который составляет 83,7 мм. Как оказалось — это идеальный размер для сгорания воздушно-топливной смеси для такого класса моторов.
Инженерия и теория
Согласно историческим фактам, в XVII веке голландский ученый и физик Кристиан Хагенс разработал первый теоретический двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе. Но, как и Леонардо был скован технологиями своего времени и воплотить свою мечту в реальность так и не смог.
Франция. 19 век. Начинается эпоха массовых механизаций и индустриализаций. В это время, как раз и можно создать, что-то невероятное. Первый, кто сумел собрать двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс, который он назвал — Пирэолофор. Он работал с братом Клодом, и они вместе до создания ДВС презентовали несколько механизмов, которые не нашли своих заказчиков.
В 1806 году в национальной французской академии прошла презентация первого мотора. Он работал на угольной пыли и имел ряд конструктивных недоработок. Несмотря на все недостатки, мотор получил положительные отзывы и рекомендации. Вследствие этого братья Ньепсе получили финансовую помощь и инвестора.
Первый двигатель продолжал развиваться. Более совершенный прототип был установлен на лодки и небольшие корабли. Но, Клоду и Нисефору этого было не достаточно, они хотели удивить весь мир, поэтому изучали разные точные науки, чтобы совершенствовать свой силовой агрегат.
Так, их старания увенчались успехами, и в 1815 году Нисефор находит труды химика Лавуазье, который пишет, что «летучие масла», которые являются частью нефтепродуктов, при взаимодействии с воздухов могут взрываться.
1817 год. Клод едет в Англию, с целью получения нового патента на двигатель, так как во Франции срок действия подходил к концу. На этом этапе братья расстаются. Клод начинает работать над мотором самостоятельно, не уведомив об этом брата, и требует с него денег.
Разработки Клода нашли подтверждение только в теории. Изобретенный двигатель не нашел широкого производства, поэтому стал частью инженерной истории Франции, а Ньепса увековечили памятником.
Сын известного физика и изобретатель Сади Карно издал трактат, который сделал его легендой автомобилестроительной индустрии и делает его знаменитым на весь мир. Работа насчитывала 200 экземпляров и называлась «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» изданная в 1824 году. Именно с этого момента начинается история термодинамики.
1858 год. Бельгийский ученый и инженер Жан Жосефа Этьен Ленуара собирает двухтактный двигатель. Отличительными элементами было то, что он имел карбюратор и первую систему зажигания. Топливом служил каменноугольный газ. Но, первый прототип работал всего несколько секунд, а потом навсегда вышел со строя.
Случилось это потому, что мотор не имел систем смазки и охлаждения. При этой неудачи Ленуар не сдался и продолжил работу над прототипом и уже в 1863 году мотор, установленный на 3-х колесный прототип автомобиля, проехал исторические первые 50 миль.
Все эти разработки положили начало эре автомобилестроения. Первые двигатели внутреннего сгорания продолжали разрабатываться, и их создатели увековечили свои имена в истории. Среди таких были — австрийский инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтон и другие.
Руль принимают легендарные немцы
В 1876 году эстафету начинают принимать немецкие разработчики, чьи имена в наши дни гремят громко. Первый, кого следует отметить, стал Николас Отто и его легендарный «цикл Отто». Он первый разработал и сконструировал прототип двигатель на 4-х цилиндрах. После этого уже в 1877 году он патентует новый двигатель, который лежит в основе большинства современных моторов и самолетов начала 20 века.
Еще одно имя в истории автомобилестроения, которое многие знают и сегодня — Готлиб Даймлер. Он со своим другом и братом по инженерии Вильгельмом Майбахом разработали мотор на газовой основе.
1886 год стал переломным, поскольку именно Даймлер и Майбах создали первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Силовой агрегат получил название «Reitwagen». Этот движок ранее устанавливался на двухколесные транспортные средства. Майбах разработал первый карбюратор с жиклерами, который также эксплуатировался достаточно долго.
Для создания работоспособного двигателя внутреннего сгорания великим инженерам пришлось объединить свои силы и умы. Так, группа ученых, в которую вошли Даймлер, Майбах и Отто начали собирать моторы по две штуки в день, что на тот момент было большой скоростью. Но, как и всегда бывает, позиции ученых в совершенствовании силовых агрегатов разошлись и Даймлер уходит с команды, чтобы основать свою компанию. Вследствие этих событий Майбах следует своему другу.
1889 год Даймлер основывает первую автомобилестроительную фирму «Daimler Motoren Gesellschaft». В 1901 году Майбах собирает первый Мерседес, который положил начало легендарному немецкому бренду.
Еще одним не менее легендарным немецким изобретателем становится Карл Бенц. Его первый прототип двигателя мир увидел в 1886 году. Но, до момента создания первого своего мотора, он успел основать фирму «Benz & Company». Дальнейшая история просто потрясающая. Впечатленный разработками Даймлера и Майбаха, Бенц решил слить все компании воедино.
Так, сначала «Benz & Company» сливается с «Daimler Motoren Gesellschaft», и становиться «Daimler- Benz». Впоследствии соединение коснулось и Майбаха и компания стала называться «Mersedes- Benz».
Еще одно знаменательное событие в автомобилестроение случилось в 1889 году, когда Даймлер предложил разработку V-образного силового агрегата. Его идею подхватил Майбах и Бенц, и уже в 1902 году V-образные двигатели начали выпускаться на самолеты, а позже на автомобили.
Отец основатель автоиндустрии
Но, как не крути, самый большой взнос в развитие автомобилестроения и автодвигательных разработок внес американский конструктор, инженер и просто легенда — Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех» нашел признание у простых людей, что и привлекло их. Основав в 1903 году компанию «Форд», он не только принялся за разработку нового поколения двигателей для своего автомобиля Форд А, но и дал новые рабочие места простых инженерам и людям.
В 1903 году против Форда выступил Селден, который утверждал, что первый использует его разработку двигателя. Судебный процесс длился целых 8 лет, но при этом, ни один из участников, так и не смог выиграть процесс, поскольку суд решил, что права Селдена не нарушены, а Форд использует свой тип и конструкцию мотора.
В 1917 году, когда США вступила в первую мировую войну, компания Форд начинает разработку первого тяжелого двигателя для грузовых автомобилей с повышенной мощностью. Так, к концу 1917 года Генри представляет первых бензиновый 4-х тактный 8-ми цилиндровый силовой агрегат Форд М, который начала устанавливаться на грузовые автомобили, а в последствие и во время 2-й мировой на некоторые грузовые самолеты.
Когда другие автомобилестроители переживали не самые лучшие времена, то компания Генри Форда процветала и имела возможность разрабатывать все новые варианты двигателей, которые нашли применение среди широкого автомобильного ряда автомобилей Форд.
Вывод
По сути, первый двигатель внутреннего сгорания изобрел Леонардо да Винчи, но это было только в теории, поскольку он был скован технологиями своего времени. А вот первый прототип поставил на ноги голландец Кристиан Хагенс. Потом были разработки французских братьев Ньепс.
Но, все же массовой популярности и разработки двигатели внутреннего сгорания получили с разработками таких великих немецких инженеров, как Отто, Даймлер и Майбах. Отдельно стоит отметить заслуги в разработках моторов отца основателя автоиндустрии — Генри Форда.
История двигателя внутреннего сгорания
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. 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. 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.
История создания двигателей внутреннего сгорания — это… Что такое История создания двигателей внутреннего сгорания?
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Патент на конструкцию газового двигателя
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.
Жан Этьен Ленуар
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
Август Отто
В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.
Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша[de]. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.
Поиски нового горючего
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.
Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Бензиновый двигатель
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
См. также
- Двигатель внутреннего сгорания
Ссылки
История создания двигателя внутреннего сгорания
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Общая часть
Двигатель внутреннего сгорания ДВС — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
Несмотря на то, что ДВС являются относительно несовершенным типом тепловых машин, благодаря своей автономности ДВС очень широко получили свое распространение в авто транспорте.
Основными видами топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания служит бензин, газ и дизельное топливо. Автомобильный двигатель может работать и на других видах топлив, на первый взгляд достаточно экзотичных, например: на растительном масле, спирте, водороде, сырой нефти, мазуте.
Бензин и газ относиться к легким топливам, с внешним смесеобразованием. Топливо воздушная смесь образуется вне цилиндров, например в карбюраторе, или во впуском трубопроводе.
Дизельное топливо принадлежит к тяжелым видам топлив, которое воспламеняется от высоких температур и давления, эти параметры достигаются в камере сгорания цилиндре двигателя в конце такта сжатия при повышении давления до 30 атмосфер и более.
Двигатели которые работают на «тяжелых» топливах, относятся к двигателям с внутренним «смесеобразованием».
1.1 История создания ДВС
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения. Изобретатели взялись за конструирование двигателей, способных заменить паровую машину, при этом топливо сгорало бы не в топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.
1.2 Филипп Лебон
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.
1.3 Жан Этьен Ленуар
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
1.4 Август Отто
В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженеромЛангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.
Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша[de]. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два — в Москве и Петербурге.
2. Поиски нового горючего
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.
Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
2.1 Бензиновый двигатель
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
2.2 Создания дизельного двигателя внутреннего сгорания
В 1824 году Сади Карно формулирует идею цикла Карно, утверждая, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением объёма», то есть быстрым сжатием. В 1890 году Рудольф Дизель предложил свой способ практической реализации этого принципа. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1892 года (в США в 1895 году), в 1893 году выпустил брошюру. Ещё несколько вариантов конструкции были им запатентованы позднее. После нескольких неудач первый практически применимый образец, названый Дизель-мотором, был построен Дизелем к началу1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан. Дизель активно занялся продажей лицензий на новый двигатель. Несмотря на высокий КПД и удобство эксплуатации по сравнению с паровой машиной практическое применение такого двигателя было ограниченным: он уступал паровым машинам того времени по размерам и весу.
Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Интересно, что первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры. автомобильный двигатель бензиновый
Инженер Экройд Стюарт (англ.)русск. ранее высказывал похожие идеи и в 1886 году построил действующий двигатель (см. полудизель). Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в ёмкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя ёмкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода дополнительного тепла. Экройд Стюарт не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, то есть он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность.
Независимо от Дизеля в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге инженером Густавом Тринклером был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления», то есть дизельный двигатель в его современном виде сфоркамерой, который назвали «Тринклер-мотором». При сопоставлении двигателей постройки «Дизель-мотора» и «Тринклер-мотора» русская конструкция, появившаяся на полтора года позднее немецкой и испытанная на год позднее, оказалась гораздо более совершенной и перспективной. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным увеличение скорости вращения. «Тринклер-моторы» не имели воздушного компрессора, а подвод тепла в них был более постепенным и растянутым по времени по сравнению с двигателем Дизеля. Российская конструкция оказалась проще, надежнее и перспективнее немецкой. Однако под давлением Нобелей и других обладателей лицензий Дизеля работы над двигателем в 1902 году были прекращены.
В 1898 г. Эммануэль Нобель приобрел лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. С 1899 г. Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизельных двигателей. В 1900 г на Всемирной выставке в Париже дизельный двигатель получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой нефти. Этот двигатель получил в Европе название «русский дизель». Выдающийся русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции — с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой (В. Т. Цветков, «Двигатели внутреннего сгорания», МАШГИЗ, 1954 г.).
В настоящее время для обозначения ДВС с воспламенением от сжатия используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», так как теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей этого типа. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива с воздушными компрессорами не позволяли применять дизельные двигатели в высокооборотных агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работысистемы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизельных двигателей на автотранспорте.
В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Он же создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Востребованный в таком виде высокооборотный дизельный двигатель стал пользоваться всё большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу карбюраторных двигателей (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях: с 50-х — 60-х годов XX века дизельный двигатель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы после резкого роста цен на топливо на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.
В дальнейшие годы происходит рост популярности дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей, не только из-за их экономичности и долговечности, но также из-за меньшей токсичности выбросов в атмосферу. Все ведущие европейские производители автомобилей в настоящее время имеют модели с дизельным двигателем.
Дизельные двигатели применяются также на железной дороге. Локомотивы, использующие дизельный двигатель — тепловозы — являются основным видом локомотивов на неэлектрифицированных участках, дополняя электровозы за счёт автономности. Тепловозы перевозят до 40 % грузов и пассажиров в России, они выполняют 98 % маневровой работы. Существуют также одиночные автомотрисы, дрезины и мотовозы, которые повсеместно используются на электрифицированных и неэлектрифицированных участках для обслуживания и ремонта пути и объектов инфраструктуры. Иногда автомотрисы и небольшие дизель-поезда называют рельсовыми автобусами.
Заключение
Таким был путь развития двигателей внутреннего сгорания, принесший в нашу жизнь комфорт и скорость перемещения. ДВС в настоящее время широко применяются в автомобиле строении, авиации, лодочной техники и т.д. Дальнейшее развитие этого направления покажет время, но уже сейчас конструкторы предлагают достаточно интересные альтернативные варианты ДВС.
Список используемой литературы
1. It-day.ru/technic/65-dvs/html
2. Pro-tank.ru/nachalo-tankostroeniya/253-dvidateli
3. Autology/jimdo.com
4. «Автомобиль. Устройство. Эксплуатация и ремонт» Авторы: Милушин, Надеждин, Плеханов, Шестопалов. Москва. «Транспорт» 1966
5. «Отечественные автомобили» Авторы: Анохин. Москва. «Машиностроение» 1968.
6. «Техническая эксплуатация автомобилей» Авторы: Кузнецов. Москва. «Транспорт» 1991
Размещено на Allbest.ru
Кто придумал двигатель внутреннего сгорания
Первый двигатель внутреннего сгорания: с чего все началось
Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие. Но, последние научные открытия перевернули весь автомир, поскольку отцом первого прототипа считался совсем не тот человек.
Леонардо и здесь руку приложил
До 2016 года основателем первого двигателя внутреннего сгорания считался Франсуа Исаак де Риваз. Но, историческая находка, сделанная английскими учеными, перевернула весь мир. При раскопках вблизи одного из французских монастырей, были найдены чертежи, которые принадлежали Леонардо да Винчи. Среди них был чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Конечно, если смотреть на первые двигатели, которые создавали Отто и Даймлер, то можно найти конструктивные сходства, а вот с современными силовыми агрегатами их уже нет.
Легендарный да Винчи опередил свое время почти на 500 лет, но поскольку был скован технологиями своего времени, а также финансовыми возможностями, так и не смог сконструировать мотор.
Детально исследовав чертеж, современные историки, инженеры и автоконструкторы с мировым именем, пришли к выводу, что данный силовой агрегат мог работать и довольно продуктивно. Так, компания Форд занялась разработкой прототипа двигателя внутреннего сгорания, основываясь на чертежах да Винчи. Но, эксперимент удался только наполовину. Двигатель завести не удалось.
Но, некоторые современные доработки позволили, все-таки дать жизнь силовому агрегату. Он так и остался экспериментальным прототипом, но кое-что компания Форд, все-таки почерпнула для себя — это размер камер сгорания для легковых автомобилей В-класса, который составляет 83,7 мм. Как оказалось — это идеальный размер для сгорания воздушно-топливной смеси для такого класса моторов.
Инженерия и теория
Согласно историческим фактам, в XVII веке голландский ученый и физик Кристиан Хагенс разработал первый теоретический двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе. Но, как и Леонардо был скован технологиями своего времени и воплотить свою мечту в реальность так и не смог.
Франция. 19 век. Начинается эпоха массовых механизаций и индустриализаций. В это время, как раз и можно создать, что-то невероятное. Первый, кто сумел собрать двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс, который он назвал — Пирэолофор. Он работал с братом Клодом, и они вместе до создания ДВС презентовали несколько механизмов, которые не нашли своих заказчиков.
В 1806 году в национальной французской академии прошла презентация первого мотора. Он работал на угольной пыли и имел ряд конструктивных недоработок. Несмотря на все недостатки, мотор получил положительные отзывы и рекомендации. Вследствие этого братья Ньепсе получили финансовую помощь и инвестора.
Первый двигатель продолжал развиваться. Более совершенный прототип был установлен на лодки и небольшие корабли. Но, Клоду и Нисефору этого было не достаточно, они хотели удивить весь мир, поэтому изучали разные точные науки, чтобы совершенствовать свой силовой агрегат.
Так, их старания увенчались успехами, и в 1815 году Нисефор находит труды химика Лавуазье, который пишет, что «летучие масла», которые являются частью нефтепродуктов, при взаимодействии с воздухов могут взрываться.
1817 год. Клод едет в Англию, с целью получения нового патента на двигатель, так как во Франции срок действия подходил к концу. На этом этапе братья расстаются. Клод начинает работать над мотором самостоятельно, не уведомив об этом брата, и требует с него денег.
Разработки Клода нашли подтверждение только в теории. Изобретенный двигатель не нашел широкого производства, поэтому стал частью инженерной истории Франции, а Ньепса увековечили памятником.
Сын известного физика и изобретатель Сади Карно издал трактат, который сделал его легендой автомобилестроительной индустрии и делает его знаменитым на весь мир. Работа насчитывала 200 экземпляров и называлась «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» изданная в 1824 году. Именно с этого момента начинается история термодинамики.
1858 год. Бельгийский ученый и инженер Жан Жосефа Этьен Ленуара собирает двухтактный двигатель. Отличительными элементами было то, что он имел карбюратор и первую систему зажигания. Топливом служил каменноугольный газ. Но, первый прототип работал всего несколько секунд, а потом навсегда вышел со строя.
Случилось это потому, что мотор не имел систем смазки и охлаждения. При этой неудачи Ленуар не сдался и продолжил работу над прототипом и уже в 1863 году мотор, установленный на 3-х колесный прототип автомобиля, проехал исторические первые 50 миль.
Все эти разработки положили начало эре автомобилестроения. Первые двигатели внутреннего сгорания продолжали разрабатываться, и их создатели увековечили свои имена в истории. Среди таких были — австрийский инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтон и другие.
Руль принимают легендарные немцы
В 1876 году эстафету начинают принимать немецкие разработчики, чьи имена в наши дни гремят громко. Первый, кого следует отметить, стал Николас Отто и его легендарный «цикл Отто». Он первый разработал и сконструировал прототип двигатель на 4-х цилиндрах. После этого уже в 1877 году он патентует новый двигатель, который лежит в основе большинства современных моторов и самолетов начала 20 века.
Еще одно имя в истории автомобилестроения, которое многие знают и сегодня — Готлиб Даймлер. Он со своим другом и братом по инженерии Вильгельмом Майбахом разработали мотор на газовой основе.
1886 год стал переломным, поскольку именно Даймлер и Майбах создали первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Силовой агрегат получил название «Reitwagen». Этот движок ранее устанавливался на двухколесные транспортные средства. Майбах разработал первый карбюратор с жиклерами, который также эксплуатировался достаточно долго.
Для создания работоспособного двигателя внутреннего сгорания великим инженерам пришлось объединить свои силы и умы. Так, группа ученых, в которую вошли Даймлер, Майбах и Отто начали собирать моторы по две штуки в день, что на тот момент было большой скоростью. Но, как и всегда бывает, позиции ученых в совершенствовании силовых агрегатов разошлись и Даймлер уходит с команды, чтобы основать свою компанию. Вследствие этих событий Майбах следует своему другу.
1889 год Даймлер основывает первую автомобилестроительную фирму «Daimler Motoren Gesellschaft». В 1901 году Майбах собирает первый Мерседес, который положил начало легендарному немецкому бренду.
Еще одним не менее легендарным немецким изобретателем становится Карл Бенц. Его первый прототип двигателя мир увидел в 1886 году. Но, до момента создания первого своего мотора, он успел основать фирму «Benz & Company». Дальнейшая история просто потрясающая. Впечатленный разработками Даймлера и Майбаха, Бенц решил слить все компании воедино.
Так, сначала «Benz & Company» сливается с «Daimler Motoren Gesellschaft», и становиться «Daimler- Benz». Впоследствии соединение коснулось и Майбаха и компания стала называться «Mersedes- Benz».
Еще одно знаменательное событие в автомобилестроение случилось в 1889 году, когда Даймлер предложил разработку V-образного силового агрегата. Его идею подхватил Майбах и Бенц, и уже в 1902 году V-образные двигатели начали выпускаться на самолеты, а позже на автомобили.
Отец основатель автоиндустрии
Но, как не крути, самый большой взнос в развитие автомобилестроения и автодвигательных разработок внес американский конструктор, инженер и просто легенда — Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех» нашел признание у простых людей, что и привлекло их. Основав в 1903 году компанию «Форд», он не только принялся за разработку нового поколения двигателей для своего автомобиля Форд А, но и дал новые рабочие места простых инженерам и людям.
В 1903 году против Форда выступил Селден, который утверждал, что первый использует его разработку двигателя. Судебный процесс длился целых 8 лет, но при этом, ни один из участников, так и не смог выиграть процесс, поскольку суд решил, что права Селдена не нарушены, а Форд использует свой тип и конструкцию мотора.
В 1917 году, когда США вступила в первую мировую войну, компания Форд начинает разработку первого тяжелого двигателя для грузовых автомобилей с повышенной мощностью. Так, к концу 1917 года Генри представляет первых бензиновый 4-х тактный 8-ми цилиндровый силовой агрегат Форд М, который начала устанавливаться на грузовые автомобили, а в последствие и во время 2-й мировой на некоторые грузовые самолеты.
Когда другие автомобилестроители переживали не самые лучшие времена, то компания Генри Форда процветала и имела возможность разрабатывать все новые варианты двигателей, которые нашли применение среди широкого автомобильного ряда автомобилей Форд.
Вывод
По сути, первый двигатель внутреннего сгорания изобрел Леонардо да Винчи, но это было только в теории, поскольку он был скован технологиями своего времени. А вот первый прототип поставил на ноги голландец Кристиан Хагенс. Потом были разработки французских братьев Ньепс.
Но, все же массовой популярности и разработки двигатели внутреннего сгорания получили с разработками таких великих немецких инженеров, как Отто, Даймлер и Майбах. Отдельно стоит отметить заслуги в разработках моторов отца основателя автоиндустрии — Генри Форда.
История бензинового двигателя (ДВС) — Двигатели автомобилей
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время. Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в нашем мире.
Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф. Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов. Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение. Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.
Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона. Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.
В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе. После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем. Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения. Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.
В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время. Совместно с промышленником Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров. В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем. Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны. Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.
Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего. Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор. Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.
Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания. В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно. Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.
На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня. Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями. Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.
С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.
Двигатель внутреннего сгорания изобрёл француз Этвен Ленуар, Этвен Ленуар и Бо де Роша изобрели первый двигатель внутреннего сгорания, История изобретения бензиновых двигателей, изобретатель ДВС, в 1878 году Николаус Отто изобрёл по настоящему работоспос
Первый по настоящему работоспособный Двигатель Внутреннего Сгорания (ДВС) появился в Германии в 1878 году. Но история создания ДВС уходит своими корнями во Францию. В 1860 году французский изобретатель Этвен Ленуар изобрёл первый двигатель внутреннего сгорания. Но этот агрегат был несовершенен, с низким КПД и не мог быть применён на практике. На помощь пришёл другой французкий изобретатель Бо де Роша, который в 1862 году предложил использовать в этом двигателе четырехтактный цикл: 1. всасывание 2. сжатие 3. горение и расширение 4. выхлоп Именно эта схема и была использована немецким изобретателем Николаусом Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, КПД которого достигал 22%, что существенно превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.Первым автомобилем с четырёхтактным ДВС был трёхколёсный экипаж Карла Бенца, построенный в 1885 году. Годом позже (1886 г) появился вариант Готлиба Даймера. Оба изобретателя работали независимо друг от друга до 1926 года, пока не объединились, создав фирму Deimler-Benz AG.
По материалам сайта euro-auto-history.ru
Кто изобрёл двигатель внутреннего сгорания?
Зигфрид Маркус родился в еврейской семье в 1831 году в Германии. 17-летним юношей он уже работал в Берлине на прокладке коммуникаций телефонной связи, затем долгое время трудился механиком в немецкой электрической компании «Сименс унд Хальске» в Берлине.
Маркус хорошо изучил историю транспортной техники. Все это время он мечтал построить свой самодвижущийся экипаж.
Тем временем в судьбу Маркуса вмешалась политика — назревала война между Германией и Францией. Ему грозил призыв на военную службу. Чтобы избежать этого, в 1852 году он перебрался в Австро-Венгрию, в Вену, где некоторое время работал в Венском университете.
С 1860 года Маркус получил возможность полностью посвятить себя собственным увлечениям, среди которых главное место занимала электротехника. Им были изобретены телефонное реле, микрофон, громкоговоритель, электрические предохранители для подводных мин и прочее.
Зигфрид решил многие технические проблемы и кое-что запатентовал. В одной только Австро-Венгрии ему принадлежат 38 патентов. Широкое применение нашло открытое Маркусом в 1864 году магнетоэлектрическое зажигание (магнето), которое позже стали использовать в двигателях внутреннего сгорания. Карбюратор Маркуса, запатентованный в 1865 году, нашел практическое применение прежде всего в двигателе воздушного охлаждения фирмы Langen I Wolf, а вскоре и в его собственном.
К тому времени двигатели с воздушным охлаждением считались уже устаревшими. Для создания усовершенствованного двигателя внутреннего сгорания Маркус нашел изготовителя в Вене — Якоба Вархаловского (поляк, авиаконструктор и летчик), а в Праге — фирму Marky, Bromovsky I Schulz.
Построенный Зигфридом одноцилиндровый двигатель с объемом 1570 см3 достигал мощности 0,73 кВт (1 л.с.) при 300 об/мин. Обороты регулировались при помощи вентиля. Охлаждением служил естественный оборот воды, поступающей из большого резервуара под задним сиденьем. Двигатель весил 280 кг и имел карбюратор собственной конструкции, который обогревался выхлопными газами. Изобретатель испытал его в сентябре 1870 года на своей первой самодвижущейся повозке, а затем построил более компактный мотор.
В 1875 году Маркус поставил свой двигатель на деревянную раму от конной пролетки на 4-х деревянных колесах. Передние колеса поворачивались вместе с осью, а для управления было приспособлено небольшое рулевое колесо. Водитель и пассажир сидели на деревянной скамейке в центре машины. На первом образце передняя ось имела резиновые подушки, которые потом заменили металлическими рессорами. Задние колеса крепились к раме жестко и снабжались тормозными башмаками. Они прижимались ручным рычагом прямо к ободам колес. Трансмиссия приводила в действие не коленвал, а маховик. С него вращение на задние колеса передавалось при помощи конического сцепления и ременной передачи.
Эта машина была собрана на механическом заводе Лихтенштейна в местечке Адамов — близ города Брно в современной Чехии. Эта страна тогда входила в состав Австро-Венгрии.
К автомобилю — а вернее, моторной повозке — Зигфрида Маркуса местные обыватели и полиция сначала отнеслись враждебно, и ему приходилось испытывать свое изобретение по ночам, на тихих улицах близ кладбища. Это происходило уже в Вене, куда автомобиль Маркуса перевезли по железной дороге. Его шарабан еле-еле тащился по булыжным мостовым, нещадно чихая и треща, пугая собак и добропорядочных граждан. Скорость моторной повозки Маркуса составляла 6−8 км/час и не производила никакого впечатления. Его легко обгоняли не только конные экипажи, но и модные тогда велосипеды.
Никто не заинтересовался изобретением Зигфрида. Однако он, вечно грязный, с покрытым копотью лицом, не обращая внимания на сердитые возгласы горожан, продолжал испытывать свое детище.
Умер Маркус в 1889 году. В настоящее время он почти забыт, заслоненный именами Даймлера, Бенца и других конструкторов автомобилей, модели которых появились значительно позже.
Судьба первого автомобиля Зигфрида Маркуса сложилась так. После смерти изобретателя в 1898 году его машину забрали в Австро-Венгерский автомобильный клуб, а потом она стала экспонатом технического музея в Вене. Рядом с ним долгое время стояла табличка: «Повозка Маркуса (1875 г.). Готова к действию».
Австрийцы еще в 1898 году воздвигли Зигфриду Маркусу памятник. Он стал одним из национальных героев, и как один из выдающихся изобретателей XIX века, живший в Вене, был изображен на австрийской марке (1971).
Австрийцы твердо уверены, что первый в мире автомобиль был создан именно у них в далеком 1875 году — задолго до того, как в других странах появились его более удачливые соперники, добившиеся официального признания.
Сохранился и сам этот автомобиль — он находится в Венском индустриальном музее. Голограмма первого автомобиля с бензиновым двигателем З. Маркуса экспонировалась в 1997 году в Национальном музее науки и технологии в Хайфе на выставке «Евреи Вены», подготовленной Еврейским музеем в столице Австрии.
Год изобретения двигателя внутреннего сгорания
Содержание
Тепловые машины (в основном, паровые) с момента появления отличались большими габаритами и это обусловленно в значительной степени применением внешнего сгорания (требовались: котлы, конденсаторы, испарители, теплообменники, тендеры, насосы, водяные резервуары и др.). В то же время основная (функциональная) часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика. Поэтому мысль изобретателей всё время возвращалась к возможности совмещения топлива с рабочим телом двигателя, позволившего затем значительно уменьшить габариты интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела. Облегчение двигателей позволило устанавливать их на транспорте, в том числе даже на самолёт. Современные самолёты (кроме небольшого количества на электромоторах) комплектуются исключительно двигателями внутреннего сгорания – реактивными, турбореактивными, или поршневыми.
Прогресс в области ДВС тесно увязан с открытием и применением различных топлив, включая синтезированные. Поскольку состав рабочего тела (получающегося сгоранием топливо-воздушной смеси), теплотворная способность, скорость сгорания смеси, и параметры цикла (степень сжатия) зависит от применённого топлива, оно и определяет в значительной части массо-габаритные и мощностные показатели таких двигателей. Топливо ДВС определяет устройство последнего, и вообще возможность его создания. Первым таким топливом стал светильный газ.
Газовый двигатель Лебона [ править | править код ]
В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения. Изобретатели взялись за конструирование двигателей, способных заменить паровую машину, при этом топливо сгорало бы не в топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он был убит, не успев воплотить в жизнь своё изобретение [1] .
Двигатель Ленуара [ править | править код ]
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за заедания поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки, только тогда двигатель начал работать. Таким образом, именно Ленуар впервые решил проблемы смазки и охлаждения ДВС. Двигатель Ленуара имел мощность около 12 л.с. с КПД около 3,3% [2] .
Двигатель Отто [ править | править код ]
К 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Николаусом Отто.
В 1864 году он получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 % (до 22%? [2] ), то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени [3] .
Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно сужало область применения первых двигателей внутреннего сгорания (невозможно применения на транспорте, ввиду громоздкости баллонов и трудностей заправки). Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом. Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Бензиновый двигатель [ править | править код ]
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Вероятно, первым его изобретателем можно назвать Костовича О.С., предоставившим работающий прототип бензинового двигателя в 1880 году. Однако его открытие до сих пор остается слабо освещенным. В Европе в создании бензиновых двигателей наибольший вклад внес немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр. Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки [3] .
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
Многие ученые и инженеры внесли свой вклад в разработку двигателей внутреннего сгорания. В 1791 году Джон Барбер изобрел газовую турбину. В 1794 году Томас Мид запатентовал газовый двигатель. В том же 1794 году Роберт Стрит запатентовал двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе и построил рабочий прототип. В 1807 году французские инженеры Никифор и Клод Ниепсе запустили экспериментальный твердотопливный двигатель внутреннего сгорания, который использовал в качестве топлива измельченный в порошок пиреолофор. В 1807 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваза [en] . Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и искровое зажигание. Кривошипно-шатунного механизма в конструкции двигателя ещё не было.
Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника и золотниковым газораспределением. В конструкции двигателя появился кривошипно-шатунный механизм. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто с братом построили копию газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.
В 1876 году Николаус Август Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1884 году [4] Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. Двигатель Костовича был оппозитным, с горизонтальным размещением направленных встречно цилиндров [5] . В нём впервые в мире было применено электрическое зажигание [6] . Он был 4-тактным, 8-цилиндровым, с водяным охлаждением. Мощность двигателя составляла 80 л. с. при массе двигателя 240 кг [7] , что существенно превышало показатели двигателя Г. Даймлера, созданного годом позже. Однако, заявку на свой двигатель Костович подал только 14 мая 1888 г. [8] , а патент получил в 1892 г., т.е. позже, чем Г. Даймлер и В. Майбах, разрабатывавшие карбюраторный двигатель параллельно и независимо от О. Костовича.
В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885, а в 1886 году — на первом автомобиле.
Двигатель Дизеля и Тринклера [ править | править код ]
Немецкий инженер Рудольф Дизель, опираясь на богатые угольные ресурсы Германии (ввиду отсутствия в последней месторождений нефти) в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия, работавшим на угольной пыли. Однако, такой двигатель ввиду быстрого абразивного износа поршневой группы, низкой скорости и полноты сгорания угля не получил никакого распространения. Однако, имя Дизеля стало нарицательным для всех моторов с воспламенением от сжатия.
На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898—1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.
В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р. А. Корейво строит и патентует во Франции двухтактный дизель с противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на заводах Нобелей.
В 1896 году Чарльз В. Харт [en] и Чарльз Парр [en] разработали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему зажигания и мощность 30 л. с. на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой [9] .
Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элбона 1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.
В 1903 году состоялся полёт первого самолёта братьев Орвила и Уилбура Райт. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом бензинового инжекторного двигателя.
На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже «Вандал», построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для «Товарищества Братьев Нобель», были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120 л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».
Практически одновременно в Германии по заказу СССР был по проекту профессора Ю. В. Ломоносова и по личному указанию Ленина в 1924 году на заводе Эсслинген [de] (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
Реактивные, турбореактивные, газотурбинные, роторные ДВС [ править | править код ]
Начали широкое техническое развитие только в XX веке, ввиду сложностей технического характера для их конструирования, расчёта и изготовления. Хотя первые реактивные двигатели применяли в ракетах ещё задолго до этого, они имели ограниченное применение (пиротехника, военное дело) и были одноразовыми (разрушались вместе с ракетой). Космонавтика стала возможна лишь благодаря новым, усовершенствованным ДВС (многоступенчатые ракеты с мощными ЖРД).
Турбореактивные двигатели были анонсированы в условиях военных действий в гитлеровской Германии. Первые такие двигатели были установлены на реактивных самолётах, таких как Ме-262, беспилотный самолёт-снаряд Фау-1. Неоценимый вклад в этой области внёс Вернер фон Браун: разработанные им двигатели на новых ракетах Сатурн-5 позволили осуществить лунную программу. Без разработки столь мощных и надёжных ДВС выход за пределы атмосферы до сих пор является невозможным.
Газотурбинные двигатели, также СПГГ и дизель-молоты имеют широкое распространение в промышленности, строительстве, флоте и военном деле. Начиная с середины XX века, они получили широчайшее распространение.
Роторные ДВС одно время представлялись полноценным заменителем поршневых ДВС. Однако, несмотря на все усилия конструкторов фирмы Mazda и последующих, они не смогли уложиться в ужесточающиеся новые экологические нормы. Вместе с этим, осталась проблемой и долговечность таких двигателей, наряду с достаточно большой стоимостью изготовления и ремонта. Поэтому к настоящему времени такие двигатели почти полностью исчезли, их область применения занята поршневыми комбинированными и газотурбинными двигателями.
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.
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.
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.
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время. Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в на шем мире.
Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф. Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов. Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение. Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.
Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона. Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.
В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе. После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем. Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения. Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.
В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время. Совместно с промышленником Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров. В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем. Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны. Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.
Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего. Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор. Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.
Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания. В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно. Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.
На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня. Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями. Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.
С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.
История создания двигателей внутреннего сгорания. История двигателя внутреннего сгорания
А для специалистов он помнится как изобретатель газового двигателя внутреннего сгорания и электрического зажигания.В первой половине 19-го века множество изобретателей пытались создать работающий двигатель внутреннего сгорания, только в Англии за этот период было получено более 50 (по некоторым данным 100 или даже 200) патентов на двигатель внутреннего сгорания. Подобные патенты получали и изобретатели других стран. Некоторым изобретателям удавалось только запатентовать двигатели, у некоторых получилось создать работающие двигатели, но эти двигатели не получили дальнейшего развития. Работы некоторых из изобретателей были очень интересны, но описать все конструкции в пределах одной статьи невозможно. Поэтому в дальнейшем остановимся только на самых ярких событиях и личностях, сыгравших заметную роль в истории создания и развития двигателя внутреннего сгорания.
В 1824 году произошло очень важное для развития двигателей внутреннего сгорания событие. Французский физик и военный инженер Карно, на основе законов термодинамики, в своей работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» теоретически описал работу идеального теплового двигателя. Что особенно необходимо отметить в своей работе Карно теоретически обосновал необходимость сжатия горючей смеси перед воспламенением.
И не смотря на то, что Карно сам не создавал двигателя внутреннего сгорания, этот человек сыграл очень большую роль в создании и развитии теплового двигателя. Именно на теории Карно были созданы двигатели внутреннего сгорания Отто и Дизеля, являющиеся основой всех современных двигателей.
Двигатель Барсанти и Матечи
(Eugenio Barsanti и Felice Matteucci )
Итальянские изобретатели Барсанти и Матечи 12 июня 1854 года запатентовали в Лондоне свой двигатель внутреннего сгорания. Двигатель был запатентован в Лондоне, потому что итальянское законодательство того времени не обеспечивало надёжной международной защиты.
Это был двигатель со свободным поршнем, расширяющиеся газы, преодолевая усилие давления атмосферы и веса поршня, поднимали поршень вверх. Для воспламенения рабочей смеси использовалась электрическая искра. После охлаждения газов под поршнем образовывалось разрежение и поршень, под действием давления атмосферы, опускался вниз, производя при этом полезную механическую работу.
В последствии двигатель подобной конструкции был создан немецкими инженерами Отто и Лангеном, получивший широкое распространение и большой коммерческий успех.
Схема двигателя
На этом рисунке дана схема устройства двигателя Барсанти и Матечи.
Более подробна конструкция подобного двигателя будет рассмотрена при описании первого двигателя Отто.
Общий вид двигателя Барсанти и Матечи.
Двигатель Барсанти имел заметные преимущества по сравнению с широко применяемым в то время паровым двигателем, он был белее безопасным, компактным и его можно было быстро запустить в работу. Вес этого двигателя не позволял установить его на автомобиль, но он для этого не предназначался. Двигатель был предназначен для использования как источника механической энергии на мануфактурах, ремесленных мастерских или установки его на судах.
В некоторых источниках указывается, что двигатель Барсанти и Матечи был первым, практически используемым двигателем внутреннего сгорания. Но патент на этот двигатель был утерян, поэтому точно описать конструкцию двигателя не представляется возможным. Правда, сохранилось несколько финансовых документов подтверждающих штучное изготовление двигателя на заказ. Также сохранилось несколько старинных чертежей двигателя, но, рассматривая примеры, которые мне удалось найти, можно сказать, что конструкций двигателей было несколько, и что под каждый заказ изготавливался двигатель новой конструкции. Есть свидетельства, доказывающие, что штучно изготовленные двигатели устанавливались на судах или использовались как источник механической энергии на мануфактурах.
В 1856 году Барсанти и Матечи построили двухцилиндровый двигатель мощностью 5 л.с. в каждом цилиндре которого находилось два поршня, двигающиеся навстречу друг другу.
Модель двигателя
Музейная фотография одноцилиндрового двигателя Барсанти и Матечи
Шестерёнчатый механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращение вала двигателя.
В большие шестерни, установленные на вал, очевидно, был встроен храповой механизм, а шестерня установленная вдоль оси вала была предназначена для синхронизации движения поршней. Когда один из поршней поднимался вверх, второй поршень опускался вниз.
Двигатель Барсанти с двумя поршнями
Двигатель Барсанти и Матечи с двумя, двигающимися навстречу поршнями
На этих трёх рисунках отображён двигатель Барсанти и Матечи, имеющий совершенно другую конструкцию. В цилиндр этого двигателя было установлено два поршня, двигающихся навстречу друг другу. При помощи зубчатой рейки усилие от поршней передавалось на шестерни, внутри которых был встроен храповой механизм. Для синхронизации движения поршней на оба поперечных вала были установлены конические шестерни, которые передавали вращение на общий продольный вал, на обоих концах которого тоже были установлены конические шестерни.
Найти более точную и достоверную информацию о двигателе Барсанти и Матечи у меня не получилось, хотя этот двигатель постоянно упоминается в статьях по истории двигателя внутреннего сгорания. Причем часто упоминается как первый двигатель, нашедший практическое применение, но не выпускавшийся серийно. Возможно, путаница возникает из-за того, что в Италии творили и другие инженеры, работающие над созданием двигателя внутреннего сгорания. Например, в 1856 году итальянский инженер Петро Венини создал работающий прототип двигателя мощностью 5 л.с., а в последующие годы он создал и более мощные двигатели, которые использовались как стационарные источники механической энергии на промышленных предприятиях Италии.
Двигатель Ленуара
(Жан Этьен Ленуар)
К середине 19-го века идея создания двигателя внутреннего сгорания висела в воздухе. Многие изобретатели в разных странах создавали опытные конструкции двигателей, работающих на смеси водорода и воздуха, на светильном газе, на угольной пыли и даже на жидком топливе, используя для этого различные горючие жидкости.
Но создать практически работающий двигатель внутреннего сгорания, работающей на светильном газе, и первым наладить его коммерческое производство удалось только бельгийскому инженеру Этьену Ленуару(1822-1900) (Jean Joseph Etienne Lenoir ) в 1860 году.
Работая на бельгийском гальваническом заводе, Ленуар ознакомился с принципами электротехники. Эксперименты с электричеством, проводившиеся Ленуаром в 1859 году привели его к идее использования электрической искры для воспламенения воздушно-газовой смеси. Это привело его к решению создать двигатель, использующий этот принцип. Возможно, Ленуар был знаком с работами Лебона.
В 1860 году Ленуар получил патент на свой двигатель. И в течение этого же года Ленуар построил двигатель, работающий на основе полученного патента.
Многие инженеры, современники Ленуара, не считали его двигатель самостоятельным изобретением, поскольку Ленуар собрал вместе узлы и детали, широко применявшиеся и ранее. Но двигатель Ленуара оказался первым, практически работающим двигателем внутреннего сгорания, выпускавшимся серийно и получившим коммерческое продолжение.
Принципы работы двигателя Ленуара.
По своей компоновке и конструкции двигатель Ленуара имел все признаки паровой машины, в этом он почти не отличался от двигателя Лебона.
Как и в паровой машине, основой двигателя являлся цилиндр в центре которого находился поршень, перемещающийся от одного крайнего положения к другому. По существу в одном цилиндре были расположены две камеры сгорания.
Только в цилиндр двигателя подавался не пар под давлением, а подавалась смесь воздуха со светильным газом. При прохождении поршнем половины хода от крайнего положения, в освободившийся за поршнем объём цилиндра подавался светильный газ и воздух, перемешиваясь, они образовывали горючую воздушно-газовую смесь. Воздушно-газовая смесь, находящаяся в цилиндре под атмосферным давлением, воспламенялась при помощи электрической искры, происходило бурное сгорание смеси с её расширением, и вторую половину хода поршень проходил под воздействием усилия давления расширяющихся газов, что и обеспечивало полезную работу двигателя. Одновременно с этим открывшийся верхний золотниковый клапан обеспечивал выход отработавших газов с другой стороны поршня.
Машина была двойного действия с золотниковым распределением рабочего тела: нижний золотник обеспечивал поочередную подачу воздуха и газа в полости цилиндра, расположенные по разные стороны поршня, при этом верхний золотник обеспечивал поочередный выпуск отработавших продуктов сгорания противоположных полостей цилиндра.
Кривошипный механизм двигателя преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение маховика. За один оборот вала двигателя происходило два воспламенения воздушно-газовой смеси, поочередно с каждой стороны поршня, при этом сжатие смеси отсутствовало. На этом основании двигатель Ленуара попадает в группуатмосферных двигателей .
Устройство двигателя Ленуара
1 – Катушка Румкорфа; 2 – Гальванические батареи; 3 – Подшипник коленчатого вала; 4 – Коленчатый вал; 5 – Кривошип коленчатого вала; 6 – Маховик; 7 – Эксцентрик впускного золотникового клапана; 8 – Шток впускного клапана; 9 – Эксцентрик выпускного золотникового клапана; 10 – Шток выпускного клапана; 11 – Шатун; 12 – Шток поршня; 13 – Ползунковый распределитель зажигания; 14 – Поршень; 15 – Свеча зажигания задней камеры; 16 – Свеча зажигания передней камеры; 17 – Передняя камера цилиндра; 18 – Впускной золотниковый клапан; 19 – Выпускной золотниковый клапан; 20 – Цилиндр; 20 – Рубашка охлаждения.
Rochas ) тиражом 300 экземпляров издал книгу «Новый принцип работы двигательных машин, в коих топливо сжигается внутри цилиндра», в которой он обосновывал принципы работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.В своей работе Бо де Роше отметил важность предварительного сжатия рабочей смеси перед воспламенением. Эта брошюра была издана за 16 лет до момента регистрации патента немецкого инженера Николауса Отто, во всём мире считающегося изобретателем четырёхтактного двигателя сгорания с предварительным сжатием рабочей смеси.
Сам Бо де Роше двигатель не построил.
Термины
«Атмосферный двигатель»
В то время этим термином обозначались двигатели внутреннего сгорания, в которых отсутствовало сжатие рабочей смеси перед воспламенением.
В настоящее время этот термин имеет совсем другое значение. Современные двигатели могут быть с наддувом и без наддува. Двигатели, не имеющие наддува (принудительного нагнетания воздуха в систему впуска двигателя), называются атмосферными.
Катушка Румкорфа
Катушка Румкорфа , очень напоминает катушку зажигания современного двигателя внутреннего сгорания. Конструкция катушки довольно проста, на металлический сердечник намотаны две обмотки. Первичная – небольшое количество витков толстого провода, а вторичная – большое количество витков тонкого провода. При подсоединении и отсоединении первичной обмотки к гальваническим элементам (батареям) во вторичной обмотке кратковременно генерируется ток высокого напряжения.
История создания двигателей внутреннего сгорания газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешения. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой – сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь свое изобретение.
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому инженеру Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришел к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машиВ 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило ее судьбу- она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разряженное пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объем газа увеличивался и давление падало. При подъеме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и поПоскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырехтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырехтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Рошем. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счел их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырехтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырехтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто все равно была лучшей, и спрос на нее не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жиБрайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Юлиус Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом ее правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнесся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение- 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из легких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень легким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счет увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскаленной полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях заставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году взял патент на карбюратор с жиклером, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлаПервые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объем цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырехцилиндровые.
1822, Барлоу
Английский физик и математик, Питер Барлоу, изобрел колесо Барлоу, по сути, униполярный электродвигатель.
1825, Араго
Французский физик и астроном, Доминик Франсуа Жан Араго, опубликовал опыт показывающий, что вращающийся медный диск заставляет вращаться магнитную стрелку, подвешенную над ним.
1825, Стёрджен
Британский физик, электротехник и изобретатель, Уильям Стёрджен, в 1825 изготовил первый электромагнит, который представлял из себя согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки.
Вращающееся устройство Йедлика, 1827/28 гг.
1827, Йедлик
Венгерский физик и электротехник, Аньош Иштван Йедлик, изобрел первую в мире динамо-машину (генератор постоянного тока), однако практически не объявлял о своем изобретении до конца 1850-х годов.
1831, Фарадей
Английский физик, Майкл Фарадей, открыл электромагнитную индукцию, то есть явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
1831, Генри
Американский физик, Джозеф Генри, независимо от Фарадея обнаружил взаимоиндукцию, но Фарадей раньше опубликовал свои результаты.
1832, Пикси
Француз, Ипполит Пикси, сконструировал первый генератор переменного тока. Устройство состояло из двух катушек индуктивности с железным сердечником напротив которых располагался вращающийся магнит подковообразной формы, который приводился в движение вращением рычага. Позже для получения постоянного пульсирующего тока к этому устройству был добавлен коммутатор.
Strurgejn»s Annals of Electricity, 1836/37, vol. 1
1833, Стёрджен
Британский физик, Уильям Стёрджен, публично продемонстрировал электродвигатель на постоянном токе в Марте 1833 года в Аделаидской галерее практической науки в Лондоне. Данное изобретение считается первым электродвигателем, который можно было использовать.
1833, Ленц
В начале в электромеханике разграничивали магнито-электрические машины (электрические генераторы) и электро-магнитные машины (электрические двигатели). Российский физик (немецкого происхождения), Эмилий Христианович Ленц, опубликовал статью о законе взаимности магнито-электрических явлений, то есть о взаимозаменяемости электрического двигателя и генератора.
Первые реальные электрические двигатели
Май 1834, Якоби
Первый вращающийся электродвигатель. Якоби, 1834
Немецкий и русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук, Борис Семенович (Мориц Герман фон) Якоби, изобрел первый в мире с непосредственным вращением рабочего вала. Мощность двигателя составляла около 15 Вт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту. До этого изобретения существовали только устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря.
1836 — 1837, Дэвенпорт
Проводя эксперименты с магнитами, американский кузнец и изобретатель, Томас Дэвенпорт, создает свой первый электромотор в июле 1834 года. В декабре этого же года он впервые продемонстрировал свое изобретение. В 1837 году Дэвенпорт получил первый патент (патент США №132) на электрическую машину.
1839, Якоби
Используя электродвигатель питающийся от 69 гальванических элементов Грове и развивающий 1 лошадиную силу, в 1839 г. Якоби построил лодку способную двигаться с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое практическое применение электродвигателя.
1837 — 1842, Дэвидсон
Шотландский изобретатель, Роберт Дэвидсон, занимался разработкой электродвигателя с 1837 года. Он сделал несколько приводов для токарного станка и моделей транспортного средства. Дэвидсон изобрел первый электрический локомотив.
1856, Сименс
Немецкий инженер, изобретатель, ученый, промышленник, основатель фирмы Siemens, Вернер фон Сименс изобрел электрический генератор с двойным T-образным якорем. Он первый разместил обмотки в пазах.
1861-1864, Максвелл
Британский физик, математик и механик, Джеймс Клерк Максвелл, обобщил знания об электромагнетизме в четырех фундаментальных уравнениях. Вместе с выражением для силы Лоренца уравнения Максвелла образуют полную систему уравнений классической электродинамики.
1871-1873, Грамм
Бельгийский изобретатель, Зеноб Теофил Грамм, устранил недостаток электрических машин с двух-Т-образным якорем Сименса, который заключался в сильных пульсациях вырабатываемого тока и быстром перегреве. Грамм предложил конструкцию генератора с самовозбуждением, который имел кольцевой якорь.
1885, Феррарис
Итальянский физик и инженер, Галилео Феррарис, изобрел первый . Однако Феррарис думал, что такой двигатель не сможет иметь выше 50%, поэтому он потерял интерес и не продолжал улучшать . Считается, что Феррарис первым объяснил явление .
1887, Тесла
Американец сербского происхождения, изобретатель, Никола Тесла, работая независимо от Феррариса, изобрел и запатентовал двухфазный асинхронный электродвигатель с явно выраженными полюсами статора (сосредоточенными обмотками). Тесла ошибачно считал что двухфазная система токов оптимальна с экономической точки зрения среди всех многофазных систем.
1889-1891, Доливо-Добровольский
Русский электротехник польского происхождения, Михаил Осипович Доливо-Добровольский, прочитав доклад Феррариса о вращающемся магнитном поле изобрел ротор в виде «беличьей клетки». Дальнейшая работа в этом направлении привела к разработке трехфазной системы переменных токов и , получившего широкое применение в промышленности и практически не изменившегося до нашего времени.
Широкое внедрение электромеханических устройств в России начинается после Октябрьской революции 1917 г., когда электрификация всей страны стала основой технической политики нового государства. Можно сказать, что XX век стал веком становления и широкого распространения .
Выбор между двухфазной и трехфазной системой
Доливо-Добровольский справедливо считал, что увеличение числа фаз в двигателе улучшает распределение намагничивающей силы по окружности статора. Переход к трехфазной системы от двухфазной уже дает большой выигрыш в этом отношении. Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как приводит к значительному увеличению расходов металла на провода.
Для Теслы же казалось очевидным, что чем меньше число фаз, тем меньше требуется проводов, и следовательно тем дешевле устройство электропередачи. При этом двухфазная система передачи требовала применения четырех проводов, что представлялось не желательным в сравнении с двух проводными системами постоянного или однофазного переменного токов. Поэтому Тесла предлагал применять трех проводную линию для двухфазной системы, делая один провод общим. Но это не сильно уменьшало количество затрачиваемого на систему металла, так как общий провод должен был быть большего сечения.
Таким образом трехфазная система токов предложенная Доливо-Добровольским была оптимальной для передачи энергии. Она практически сразу нашла широкое применение в промышленности и до наших дней является основной системой передачи электрической энергии во всем мире.
Более двух веков прогресс человечества неразрывно связан с различными машинами, особенно с транспортными средствами. Которые помогали быстро перемещать товары от поставщиков к потребителям. Те, кто придумал двигатель внутреннего сгорания (ДВС), внесли весомый вклад в развитие человеческой цивилизации. Поскольку автомобили, корабли и самолеты до сих пор остаются главным двигателем в истории человечества. Первым коммерчески успешным ДВС считается двигатель французского изобретателя из Бельгии Жана Этьена Ленуара.
Первый шаг
В конце 18 века французский механик Филипп Лебон впервые получил светильный газ и запатентовал способ его получения при пиролизе древесины или угля. Смесь метана, водорода и угарного газа стала широко использоваться для освещения улиц европейских городов. Изобретатели многих стран мира взялись за конструирования двигателя, использующего это относительно недорогое и эффективное топливо.
Тогда многие инженеры понимали, что эффективность двигателя повысится, если топливо не сжигать в топке, как в паровом двигателе. А непосредственно в цилиндре.
Однако тем, кто придумал первый стал все тот же Филипп Лебон. В 1801 году, через два года после открытия светильного газа, Лебон получил патент на двигатель, работающий на смеси сжатого газа и воздуха. Они накачивались в рабочий цилиндр и там воспламенялись. Однако изобретение осталось только на бумаге, в 1804 году Лебон был убит. Он остался одним из многих инженеров в истории создания двигателя внутреннего сгорания, кто придумал, но не реализовал на практике свое изобретение.
Первый коммерческий успех
В последующий период механики многих европейских стран пытались создать нормально работающий образец ДВС на светильном газе. Однако все эти усилия долгое время не приводили к появлению двигателя, который мог бы конкурировать по эффективности с паровой машиной.
Тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, добившегося коммерческого успеха, стал бельгийский механик французского происхождения Жан Этьен Ленуар. Он первым решил воспламенять газовоздушную смесь посредством электрической искры. Возможно, такая идея пришла к нему, потому что инженер работал на гальваническом заводе. Однако успех пришел к нему не сразу. Первая модель проработала совсем немного и остановилась, потому что из-за большой температуры поршень расширился, и его заклинило в цилиндре. Ленуар дополнил свой ДВС водяной системой охлаждения. А после второго неудачного запуска и сконструировал систему смазки. К 1864 году он продал больше 1400 своих двигателей и разбогател.
Первый двигатель в массовом производстве
Среди тех, кто придумал двигатель внутреннего сгорания — немецкий инженер Николас Отто. Он усовершенствовал машину, работающую на светильном газе, и в 1864 году получил патент на свою модель ДВС. Которая была продана в количестве более 5000 штук.
В 1877 году Отто получил патент на двигатель с четырехтактным циклом. Этот принцип лежит и сейчас в основе работы большой части газовых и бензиновых двигателей. В течение следующих двадцати лет было выпущено более 42 000 таких ДВС. Однако использование светильного газа сильно сужало возможности их использования.
Изобретение Дизеля
В начале 19 века было сформулировано описание процесса Карно. Оно утверждало, что в тепловой машине быстрое изменение объема газа (быстрое сжатие) позволит разогреть рабочее тело до температуры горения.
В 1890 году Рудольф Дизель изобрел способ практического использования цикла Карно. Он стал первым, кто придумал дизельный двигатель внутреннего сгорания. В течение нескольких лет немецкий инженер запатентовал несколько вариантов конструкции. Первая, практически работающая модель, была собрана в 1897 году и названа дизель-мотором. С 1889 года начато массовое производство дизельных двигателей.
В поисках нового топлива
Одновременно с совершенствованием ДВС шел активный поиск наиболее эффективного топлива. Уже были опробованы двигатели, использовавшие в качестве горючего угольную пыль, водород, смесь скипидара и спирта, нефть. Некоторые из них работали, но не получили широкого распространения из-за высокой цены. Однако наиболее перспективным направлением для инженеров виделось использование вместо газа паров испаряемого жидкого горючего.
В 1872 году американец Брайтон пытался работать с керосином. Однако тот испарялся не очень интенсивно, и он перешел на бензин более легкой фракции. Для работы на новом топливе необходимо было разработать дополнительное устройство, переводившее новое горючее в газообразное состояние. После чего пары бензина необходимо было смешать с воздухом. Брайтон изобрел и первый испарительный карбюратор, который однако получился не очень удачным. Но именно он задал тренд в использовании горюче-смазочных материалов в качестве топлива.
Бензиновый двигатель
Когда наиболее эффективный вид горючего для ДВС был определен, многие инженеры начали работать над машиной, работающей на бензине. Среди тех, кто придумал бензиновый двигатель внутреннего сгорания, наибольший вклад внес Вместе со своим партнером Вильгельмом Майбахом он создал мастерские в Штутгарте. Там начали производить калильные бензиновые двигатели.
Венгерский инженер Донат Банки тоже относится к тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания. В 1893 году ему выдали патент на карбюратор с жиклером, принцип работы которого до сих пор используется в современных машинах. Первые ДВС были с одним цилиндром, в конце 19 века появились двухцилиндровые, а с началом 20 века — четырехцилиндровые.
Он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции , а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.
Патент на конструкцию газового двигателя
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
Август Отто
Поиски нового горючего
Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.
Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.
Бензиновый двигатель
Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер . Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.
Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.
Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром , который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.
Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.
В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «История создания двигателей внутреннего сгорания» в других словарях:
Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия
Дельтообразный двигатель в Национальном железнодорожном музее, Йорк, Великобритания Дельтообразный двигатель (Napier Deltic) это британский двигатель со встречным дви … Википедия
Чертёж Паровой телеги Кюньо (Jonathan Holguinisburg) (1769) История автомобиля началась ещё в 1768 году вместе с созданием паросиловых машин, способных перевозить челов … Википедия
Немецкий изобретатель двигателя внутреннего сгорания 6 букв
Ad
Ответы на сканворды и кроссворды
Дизель
Немецкий изобретатель двигателя внутреннего сгорания 6 букв
НАЙТИ
Похожие вопросы в сканвордах
- Немецкий изобретатель двигателя внутреннего сгорания 6 букв
- Немецкий инженер, изобретатель роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания 7 букв
- Французский изобретатель, создатель двигателя внутреннего сгорания 6 букв
Похожие ответы в сканвордах
- Дизель — Поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе 6 букв
- Дизель — Двигатель 6 букв
- Дизель — Немецкий изобретатель двигателя внутреннего сгорания 6 букв
- Дизель — Поршневой двигатель внутреннего сгорания 6 букв
- Дизель — Разновидность двигателя 6 букв
- Дизель — Немецкий инженер и изобретатель, создатель дизельного двигателя. (фамилия) 6 букв
- Дизель — (хоккейный клуб) команда по хоккею с шайбой из города Пензы. Выступает в чемпионате ВХЛ 6 букв
- Дизель — Двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком нефтяном топливе 6 букв
- Дизель — Тип двигателя внутреннего сгорания 6 букв
- Дизель — Мотор, жующий «ДТ» 6 букв
- Дизель — Вин из фильма «ХХХ» 6 букв
- Дизель — Двигатель внутреннего сгорания 6 букв
- Дизель — Двигатель внутреннего сгорания работающий на тяжёлом жидком топливе 6 букв
- Дизель — Двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе 6 букв
- Дизель — Немецкий инженер или двигатель 6 букв
- Дизель — Немецкий инженер, «прекрасно знакомый» каждому трактористу 6 букв
- Дизель — Кто из знаменитых изобретателей утонул в проливе Ла-Манш 6 букв
- Дизель — Тип движка (автомобильное) 6 букв
- Дизель — Авто с дизельным двиглом 6 букв
- Дизель — Блатное название автобуса 6 букв
Какой двигатель создал э ленуар. Этьен ленуар
В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.
Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.
В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженеромЛангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.
Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.
Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша . Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.
Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два — в Москве и Петербурге.
Бельгийский механик, изобретатель двигателя внутреннего сгорания.
Родился в местечке Мюси-ля-Виль (Бельгия). Большую часть жизни посвятил исследованиям в области механики, электротехники и химии. Юношей пешком пришел в Париж, чтобы поступить в Политехническую школу и стать инженером. Не сдав экзамены, работал официантом в кафе. Затем устроился на предприятие “Мариони” (Marioni),
выпускавшее входившие тогда в моду среди не богатых парижских ремесленников покрытые драгоценными металлами медные копии известных ювелирных украшений. Сделал несколько изобретений, на которые не взял патентов. Найдя
удачный способ гальванопластического покрытия круглых предметов, оформил на него патент и выторговал у хозяина процент за его использование.
Газовый мотор Ленуара (рисунок 1864 г.)
Получив постоянный доход и познакомившись с работами Дени Папена и Сади Карно , смог, наконец, заняться конструированием двигателя. Потратив несколько лет, изготовил рабочий экземпляр, работавший на светильном газе с зажиганием от электрической искры. 24 января 1860 г. запатентовал его.
Серийный двигатель Ленуара
В 1862 г. построил в Париже первую безлошадную повозку. По всей вероятности, на ней был установлен запатентованный ранее двигатель. В годы Франко-Прусской войны участвовал в обороне Парижа 1870 г. и за проявленный героизм получил французское гражданство. Жан Этьен Ленуар официально признан изобретателем двигателя внутреннего сгорания.
Ленуар (Lenoir)
Этьенн , французский изобретатель, один из создателей двигателя внутреннего сгорания. С 1838 жил во Франции. Работал сначала официантом. В конце 1840-х гг. занялся изобретательством. В 1860 сконструировал двигатель внутреннего сгорания мощностью около 8,8 квт (12 л. с. ), который представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника (кпд его не превышал 4,65%). Двигатель Л. имел ряд недостатков, однако в мелких установках первоначально получил некоторое распространение, главным образом во Франции. Был вытеснен более совершенным двигателем конструкции Н. Отто . Л. — автор ряда других изобретений, в частности технологии получения гальванопластических копий (1851), электрического тормоза (1855), пишущего телеграфа (1865).
Лит.: Радциг А. А., История теплотехники, М. — Л., 1936.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое «Ленуар» в других словарях:
Ленуар, Дени (род. 1949) французский кинооператор. Ленуар, Жан (1358 1375) французский художник миниатюрист. Ленуар, Ноэми (род. 1979) французская модель и актриса. Ленуар, Уильям Бенджамин (1939 2010) американский… … Википедия
Жан Жозеф Этьен (1822 – 1900) – официант ресторана в предместье Парижа Сен Дени, предложил конструкцию двигателя внутреннего сгорания, работающего на всасываемой газовоздушной смеси, поджигаемой искрой (Люксембург, 1858 г.). EdwART. Словарь… … Автомобильный словарь
— (lenoir) Этьен (1822–1900), французский изобретатель. В 1860 г. сконструировал двигатель внутреннего сгорания мощностью ок. 8.8 кВт (12 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на… … Энциклопедия техники
Ленуар Э. — ЛЕНУÁР (Lenoir) Этьен (18221900), франц. изобретатель. Создал практически пригодный двигатель внутр. сгорания (1860) … Биографический словарь
— (1822 1900) французский изобретатель. Создал практически пригодный двигатель внутреннего сгорания (1860) … Большой Энциклопедический словарь
Ленуар (Lenoir) Этьенн , французский изобретатель, один из создателей двигателя внутреннего сгорания. С 1838 жил во Франции. Работал сначала официантом … Большая советская энциклопедия
В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Ленуар … Википедия
В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Ленуар. Ноэми Ленуар Noémie Lenoir … Википедия
В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Ленуар. Шарль Амабль Ленуар Charles Amable Lenoir Место рождения: Шатейейон, Франция … Википедия
В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Ленуар. Жан Жозеф Этьен Ленуар фр. Jean Joseph Etienne Lenoir … Википедия
Книги
- Радость , Ленуар Фредерик. Фредерик Ленуар — французский литератор, философ, научный сотрудник Высшей школы общественных наук Франции (EHESS). Ленуар изучал философию во Фрибургском университете в Швейцарии, где…
ЛЕНУАР (Lenoir) Этьен (1822-1900) — французский изобретатель. Создал практически пригодный двигатель внутреннего сгорания (1860).
- — Жан Жозеф Этьен – официант ресторана в предместье Парижа Сен Дени, предложил конструкцию двигателя внутреннего сгорания, работающего на всасываемой газовоздушной смеси, поджигаемой искрой…
Автомобильный словарь
- — Этьенн, французский изобретатель, один из создателей двигателя внутреннего сгорания. С 1838 жил во Франции. Работал сначала официантом. В конце 1840-х гг. занялся изобретательством…
- — Ленуар Этьенн, французский изобретатель, один из создателей двигателя внутреннего сгорания. С 1838 жил во Франции. Работал сначала официантом. В конце 1840-х гг. занялся изобретательством…
Большая Советская энциклопедия
- — живописец в СПб. при Екатерине…
Большая биографическая энциклопедия
- — род. в 1779 г., умер в 1869 г. — французский химик и физик, ученик знаменитого Бертолле, профессор химии Парижского унив. и член-корреспондент Института с 1819 г. Самая важная его работа по физике, сделанная им в…
- — французский живописец…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — французский драматург, член «Плеяды», образовавшейся вокруг Ронсара. В первой трагедии Ж. — «Cléopatre captive» — современники приветствовали возрождение античной трагедии…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — композитор и музыкальный историк. Докончил «Manuel de musique», начатый Хороном. Первое издание этого труда появилось в 1836 г. Из музыкально-литературных трудов Л. более известны: «Séméiologie musicale» ; «Histoire générale de la musique et de la danse» …
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — композитор и музыкальный историк. Докончил «Manuel de musique», начатый Хороном. Первое издание этого труда появилось в 1836 г. Из музыкально-литературных трудов Л. более известны: «S émé iologie musicale» …
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — французский археолог, был директором учрежденного в 1795 г. Musée des monuments français…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — сын Александра Л., архитектор и писатель по части истории изящных искусств, много способствовавший плодотворному движению археологии в 40-х годах текущего столетия…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — сын предыдущего, архитектор и писатель по части истории изящных искусств, много способствовавший плодотворному движению археологии в 40-х годах текущего столетия…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — или Ришар — французский фабрикант, сын бедного фермера, служил гарсоном в кафе, но потом занялся торговлей и в 1797 г. вступил в компанию с Ленуаром, образовав фирму…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — французский писатель. Написал ряд романов: «Fils d»empereur», «L»…
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- — писатель Без несчастий люди скучали бы. Горе захватывает сильнее, чем радость. Бывают несчастные существа, у которых есть сердце, чтобы страдать, но нет сердца, чтобы любить…
Сводная энциклопедия афоризмов
- — ЭТЬЕН Etienne. Галлицизированное мужское русское имя Степан. Никого еще нет, Этьен? Еще рано, мой друг… Ах, нет, Этьен! Так сказано, и нечего экономничать.. У каких-нибудь Тетеревниковых — и то champagne à discrétion. Бобор. Сытые…
Исторический словарь галлицизмов русского языка
«ЛЕНУАР (Lenoir) Этьен» в книгах
7. Этьен
Из книги Коко Шанель автора Надеждин Николай Яковлевич7. Этьен В тот памятный августовский вечер Габриель спела свои песенки, поклонилась, её одарили аплодисментами. И она побежала в артистическую уборную – переодеваться к выходу Зизи. Место девушки было с левого края, где её постоянно заслонял занавес. Но Габриель это не
Этьен Бальсан
Из книги Коко Шанель. Жизнь, рассказанная ею самой автора Шанель КокоЭтьен Бальсан
Из книги Признания в любви. «Образ чистой красоты» [антология] автора Хепберн ОдриЭтьен Бальсан Когда человек перестает уважать сам себя? Когда делает то, за что осуждает других, или не делает то, что, по его мнению, должен делать. Как вернуть уважение? Нужно убедить себя, что ваше поведение обоснованно. Если не можете, поступайте как должно или не
Луи (Луи-Этьен-Жан-Франсуа) Дюваль
Из книги Петербургские ювелиры XIX века. Дней Александровых прекрасное начало автора Кузнецова Лилия КонстантиновнаЛуи (Луи-Этьен-Жан-Франсуа) Дюваль Семейное дело теперь продолжали оба других брата Дювали, работавшие своеобразным тандемом. Однако самый младший из них Луи (Луи-Этьен-Жан-Франсуа), родившийся в Петербурге 15/26 мая 1782 года, недолго проработал в российской столице. Свое
ШОКОЛАДНИЦА Жан-Этьен Лиотар
Из книги 100 великих картин автора Ионина НадеждаШОКОЛАДНИЦА Жан-Этьен Лиотар Швейцарского художника Ж.-Э. Лиотара называли «живописцем королей и красивых женщин». Все в его жизни складывалось из счастливых случайностей и обстоятельств, которыми талантливый художник, одаренный к тому же практическим умом, умело
Стефан (Этьен) Блуасский
Из книги 100 великих полководцев Средневековья автора Шишов Алексей ВасильевичСтефан (Этьен) Блуасский Английский король, не без труда одержавший верх в войне со своей двоюродной сестрой Матильдой и королем Шотландии Давидом I Английский король Стефан Блуасский. Неизвестный художник XVI в.Длительное историческое соседство Англии и Шотландии порой
ЛЕВ МАНЕВИЧ: «ЗАПОМНИ: Я — „ЭТЬЕН!“
Из книги Разведчики и резиденты ГРУ автора Кочик ВалерийЛЕВ МАНЕВИЧ: «ЗАПОМНИ: Я — „ЭТЬЕН!“ «Земля, до востребования» — так назывался знаменитый в свое время роман Е. З. Воробьева, а потом и фильм, которые, в отличие от многих других подобных произведений «про разведчиков», были основаны на реальных фактах и воспроизводили
Этьен Маршан
Из книги 100 великих мореплавателей автора Авадяева Елена НиколаевнаЭтьен Маршан Капитан французского торгового флота Этьен Маршан, возвращаясь в 1788 году из Бенгалии, встретился в гавани на острове Святой Елены с английским капитаном Портлоком. Разговор, естественно, зашел о торговле, о предметах для обмена, о товарах, на продаже которых
Церковь Сент-Этьен-дю-Мон
Из книги Все о Париже автора Белочкина Юлия ВадимовнаЦерковь Сент-Этьен-дю-Мон Церковь Сент-Этьен-дю-Мон обязана своей известностью амвону, единственному, что сохранился в Париже, и культу святой Женевьевы, рака с мощами которой хранится в ней со времен революции. Церковь перестраивали с 1492 г., и она была завершена только в
Этьен-Луи Буле
Из книги Афоризмы автора Ермишин ОлегЭтьен-Луи Буле (1728-1799 гг.) архитектор Искусство есть, в сущности говоря, наука; именно это мы должны видеть в
Этьен Рей
Из книги Афоризмы автора Ермишин ОлегЭтьен Рей (1880 -? гг.) писатель Без несчастий люди скучали бы. Горе захватывает сильнее, чем радость.Бывают несчастные существа, у которых есть сердце, чтобы страдать, но нет сердца, чтобы любить.В литературном мире прощают любой успех, кроме денежного.В любви бывают минуты,
«Сент-Этьен»
Из книги 100 великих футбольных клубов автора Малов Владимир Игоревич«Сент-Этьен» (Клуб основан в 1919 году)10-кратный чемпион Франции, 6-кратный победитель Кубка Франции, 5-кратный победитель Суперкубка Франции.Численность населения симпатичного городка Сент-Этьен меньше двухсот тысяч, но для Франции долгое время он был главным футбольным
Ленуар Этьенн
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЛЕ) автора БСЭЭТЬЕН, Анри
Из книги Большой словарь цитат и крылатых выражений автораЭТЬЕН, Анри (Estienne, Henri, 1531–1598), французский литератор 135 Если бы молодость знала, если бы старость могла. // Si jeuness savait, si vieillesse pouvait. «Первые опыты» («Les Pr?mices», 1594), эпиграмма 191 ? Guerlac, p.
БЕКЭ, Этьен
Из книги Всемирная история в изречениях и цитатах автора Душенко Константин ВасильевичБЕКЭ, Этьен (B?quet, ?tienne, 1796–1838), французский журналист35Нынче штыки поумнели: они знают и уважают закон. // Les ba onnettes aujourd’hui sont intelligentes .Речь в Палате депутатов 18 авг. 1829 г. (о надеждах правительства ультрароялистов на «силу штыков»)? Boudet, p.
Ленуар Жан Жозеф Этьен (Jean Joseph Etienne Lenoir) — один из создателей двигателя внутреннего сгорания — родился в Бельгии в 1822 году.
Его отец, бельгийский промышленник, умер, когда мальчику было восемь лет. Собравшийся поступить в парижский Ecole Polytechnique — самый знаменитый технический вуз Франции — Ленуар вынужден был оставить свою мечту стать инженером и начал работать официантом в довольно непритязательном ресторане «Холостой парижанин». Среди завсегдатаев заведения часто встречались владельцы мастерских и механики. Так, подавая закуски и разнося спиртное, молодой человек жил проблемами механиков и инженеров, а в его голове уже начинал рождаться смелый план по принципиальному усовершенствованию такой диковинки, как двигатель. Вскоре, оставив место гарсона, Ленуар поступил на работу в одну из мастерских, где его обязанностью стало составление новых эмалей. Примерно через год, поссорившись с хозяином, Ленуар стал механиком-одиночкой, чинившим все подряд — от экипажей до отхожих мест и кухонной утвари. Поработав какое-то время и не добившись ни благодарности, ни денег, он поступил в механическое и литейное заведение итальянца Маринони, которое с помощью Ленуара преобразилось в гальванопластическую мастерскую. Наконец-то, Ленуар повел безбедную жизнь и получил возможности для экспериментального изобретательства. В то время он создал свои вариации маломощного электромотора, регулятора динамомашин, водомера. Ленуар запатентовал все свои изобретения и продолжал опыты. Широко используя инженерный опыт своих предшественников, Ленуар приблизился к схеме паровой машины двойного действия.
Первый, опытный образец двигателя приятно удивил Ленуара и его спонсора Маринони своей бесшумностью. Были и минусы — он слишком быстро нагревался во время работы и требовал принципиально другого охлаждения. Из-за юридической промашки машина Ленуара была опечатана, однако (нет худа без добра), именно это подтолкнуло его к созданию собственной фирмы. И очень скоро начала работу фирма по выпуску газовых двигателей «Ленуар и Ко». Мотор Ленуара, мощностью в 4 лошадиные силы, производили французские фирмы «Маринони», «Лефевр», «Готье» и немецкая фирма «Кун».
В 1860 году Ленуар получил патент на свое изобретение, и в том же году с двигателем познакомился немецкий инженер Отто, создавший впоследствии вместе с Лангеном фирму для производства таких двигателей. Именно эта фирма, поначалу прославившая труд Ленуара, впоследствии отнимет его лавры.
Машина Ленуара с успехом демонстрировалась на Парижской выставке 1862 года. Французский журнал «Иллюстрасьон» предложил публике чертеж и описание омнибуса Ленуара — трехколесного восьмиместного экипажа с этим двигателем. Это было интересное время — время инженерных дерзаний и неисчерпаемых идей и возможностей. Самые смелые и революционные решения не давали покоя гениальным «технарям» по всему свету — впереди была эра прогресса. В декабре 1872 года газовый двигатель Ленуара был установлен на дирижабле, испытания прошли успешно. Однако, слава Ленуара была недолгой — уже в 1878 году его обошли немцы -. шумная и громоздкая 4-тактная машина его бывшего коллеги Отто с большим вертикальным колесом маховика работала с КПД, равным 16 %, тогда как в двухтактном двигателе Ленуара он достиг лишь 5 %. Безусловно, рекорд был побит.
Двигатель внутреннего сгорания: Изобретатель и история
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
В то время как ряд ученых и инженеров проложили путь к изобретению двигателя внутреннего сгорания, первый двигатель внутреннего сгорания, который будет производиться на коммерческой основе, был изобретен Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром . Он родился в 1822 году в Мюсси-ла-Виль, который тогда находился в Люксембурге, но теперь является частью Бельгии.В начале 1850-х годов он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером, экспериментируя с электричеством.
В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он установил на трехколесную тележку. Хотя он работал достаточно хорошо, он не отличался топливной экономичностью, производил много шума и часто перегревался. Двигатель бы вообще остановился, если бы не охлаждала его водой, а для этого требовался бак, в котором хранилось газообразное топливо.
В 1863 году он построил трехколесный экипаж, работавший на бензине. На демонстрации в Париже карета преодолела расстояние 7 миль примерно за 3 часа, что составляет среднюю скорость 2 мили в час. Совсем не так быстро! Что такого впечатляющего в карете, чем такая медленная скорость? Что ж, тот факт, что он двигался с помощью двигателя, а не лошади или мула, сделал его настоящим нововведением. Его двигатели на самом деле имели относительно хороший успех, всего было построено около 500, но они явно оставляли место для большого улучшения.
Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил Légion d’honneur , награду за выдающиеся достижения, за достижения в области телеграфии. Несмотря на то, что Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни он был очень бедным. Он умер во Франции в 1900 году.
Что случилось после Ленуара?
Изобретателем, который действительно поднял двигатель внутреннего сгорания на новый уровень, был Николаус Отто .Он родился в 1832 году в Хольцхаузене, Германия. Он потерял отца в очень молодом возрасте, и его воспитывала мать, которая планировала, что он получит техническое образование. Хотя он так и не получил техникума, которого она желала, его интерес к техническим вопросам остался с ним.
Николаус внес много улучшений в технологию внутреннего сгорания, что сделало конструкцию Ленуара устаревшей. Его конструкция работала на жидком топливе, бензине. В 1864 году он встретил Eugen Langen , который вложил деньги, необходимые для создания первого двигателя.
В 1867 году он изобрел четырехтактный двигатель внутреннего сгорания . В этом двигателе бензин и воздух втягиваются в цилиндр, толкая поршень назад. Затем поршень движется вперед и сжимает смесь. Эта смесь воспламеняется от искры, вызывая взрыв. Взрыв толкает поршень вперед, обеспечивая мощность и силу. Затем поршень отводится назад, чтобы вытеснить выхлопные газы из цилиндра.
Этот четырехтактный двигатель, также известный как цикл Отто, станет основой двигателей, используемых в автомобилях.Четырехтактный двигатель обеспечивает мощность только за один ход, что в то время казалось инженерам нелогичным. Двигатели Ленуара обеспечивали мощность при каждом такте, но двигатель Отто оказался более экономичным.
История автомобиля
Партнерство Отто и Лангена привело к созданию двигателя, который был настолько популярен, что не мог угнаться за спросом. Ланген собрал гораздо больше капитала и нанял Gottlieb Daimler для управления заводом. Даймлер привез с собой молодого немецкого инженера Вильгельма Майбаха , который работал в тесном сотрудничестве с Отто над разработкой двигателей, которые в конечном итоге будут использоваться в первых автомобилях.
Daimler и Maybach поссорились с Лангеном и Отто и открыли собственное производственное предприятие. Основанная ими компания продолжила строительство первого автомобиля Daimler с четырехтактным двигателем Отто. В 1890 году был продан первый автомобиль Daimler. Хотя многие приписывают изобретение автомобиля Даймлеру, без двигателя Отто автомобиль никогда бы не отправился в путь.
Краткое содержание урока
История коммерческих двигателей внутреннего сгорания началась с Жана Жозефа Этьена Ленуара в 1860 году и завершилась автомобилем Daimler тридцать лет спустя.Попутно Николаус Отто внес значительные улучшения в двигатель, сделав его пригодным для массового транспорта. Хотя Gottlieb Daimler приходит на ум при мысли об изобретении автомобилей, именно Ленуар и Отто проложили путь к производству автомобилей в том виде, в каком мы их знаем.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Изобретения и изобретатели для детей ***
Факты об изобретении двигателя внутреннего сгорания: Изобретение *** Дата изобретения: 1876 *** Имя изобретателя: Николаус Отто *** Срок службы изобретателя: 1832 — 1891 *** Гражданство изобретателя: немец * ** Исторический период: Вторая промышленная революция в США / Виктория (1850-1914) *** Категория: Транспорт *** Страна происхождения: Германия *** Факты об изобретателе, Николаус Отто и его изобретение ***
Факт 1: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Двигатель внутреннего сгорания был изобретен Николаус Отто в 1876 году во время Второй промышленной революции в США, эпохи изобретений (1850-1914), значительное дополнение к достижениям в области транспорта и Автомобиль, который изобрел Карл Бенц в 1886 году.
Факт 2: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Внутренний Двигатель внутреннего сгорания не мог быть разработан до тех пор, пока не были созданы керосин и бензин. используется вместо угля, который производил пар для внешних двигателей. Николаус Отто изобрел двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом, который работал на нефтяном газе
Факт 3: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? До изобретение двигателя внутреннего сгорания в 1876 г. Паровоз, двигатель внешнего сгорания переехал паром, был изобретен Джеймсом Ваттом в 1769 году.
Факт 4: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? In «внешний двигатели внутреннего сгорания », например, в паровых двигателях, вода кипятится в емкости, производство пара вне двигателя. В двигателях внутреннего сгорания горючие жидкости, такие как дизельное топливо и бензин. (бензин) помещается в цилиндр и горит внутри двигателя.
Факт 5: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Внутренний двигатели внутреннего сгорания используют взрывное сгорание топлива, чтобы толкать поршень внутрь цилиндр.Движение поршня вращает коленчатый вал, который затем вращает колеса. транспортного средства через цепь или приводной вал.
Факт 6: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Сделано другими изобретателями значительный вклад в изобретение двигателя внутреннего сгорания. В 1680 год. Кристиан Гюйгенс спроектировал, но так и не построил двигатель внутреннего сгорания. это должно было быть заправлено порохом. В 1807 году Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, который использовал смесь водорода и кислорода для топливо, но конструкция его машины оказалась неудачной.
Факт 7: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? I n 1824 Сэмюэл Браун адаптировал паровой двигатель, который сжигал газ, в качестве топлива для транспортного средства. В 1860 году Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал одноцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием. заправляется печным газом. В 1873 году Джордж Брайтон разработал неудачный двухтактный двигатель. керосиновый двигатель для бензинового автомобиля.
Факт 8: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1866 г. изготовлено усовершенствования предыдущих конструкций и разработали более эффективный газовый двигатель и впоследствии приписывают изобретение первого успешного внутреннего Двигатель внутреннего сгорания в 1876 году, который использовался в двигателе цикла Отто.
Факт 9: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Изобретатель двигателя внутреннего сгорания, Николаус Отто родился 14 июня 1832 года в Хольцхаузен-ан-дер-Хайде, Германия, и умер 26 января 1891 года.
Факт 10: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Первые годы Николаус Отто провел в Хольцхаузен-ан-дер-Хайде, Германия, где он вырос. на ферме его родители. Он был младшим из шести детей.Николаус Отто получил образование в средней школе где он увлекался наукой и техникой, но никогда не высшее образование в колледже университета.
Факт 11: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? После образования его первой работой была работаю продавцом в небольшой компании по продаже товаров. Однако Николаус Отто не особо интересовался работой — его страстью была
Факт 12: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Николаус Отто узнал об одноцилиндровом, двухтактном, газовом внутреннем двигатель внутреннего сгорания, запатентованный в 1860 году Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.
Факт 13: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1861 году Николаус Отто построил двигатель на основе идеи Ленуара и подал заявку на патент в январе. 1861 г. для двигателя на жидком топливе, но у его двигателя были неисправности и его патент заявка была отклонена.
Факт 14: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1864 году Николаус Отто познакомился с Карлом Ойгеном Лангеном, инженером и владельцем сахарного завода. Карл Ойген Ланген осознал потенциал развития Отто, и двое мужчин основали NA. Otto & Cie в Кельне, первый завод по производству двигателей в мире.
Факт 15: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Отто и Ланген, работают со своими инженерами, Готлибом Даймлером, Францем Рёло и Вильгельмом Maybach разработал новый четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания, который они отправились на Международную выставку 1867 года, всемирную ярмарку, которая должна была проходить в Париж, с 1 апреля по 3 ноября 1867 г. Их изобретение завоевало золотую медаль экспозиция.
Факт 16: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Название компании был заменен на Deutz Gasmotoren Fabrik в 1872 году, а к 1876 году они разработали термодинамический цикл, называемый «цикл Отто», описывающий функциональность типичный поршневой двигатель с искровым зажиганием.
Факт 17: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1882 году англичане инженер Джеймс Аткинсон (1846-1914) модифицировал цикл Отто, чтобы создать Цикл Аткинсона, другой тип двигателей внутреннего сгорания, в которых впуск клапаны оставались открытыми в течение части хода сжатия.
Факт 18: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Дальнейшее развитие был произведен компанией Deutz Gasmotoren Fabrik в 1884 году, когда Николаус Отто изобрел электрическое зажигание.
Факт 19: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? «Цикл Отто» двигатель имел большой коммерческий успех, и компания продала более 50 000 двигателей за 17 лет после представления первого двигателя на Парижском Всемирная выставка.
Факт 20: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Готтлиб Даймлер (1834 — 1900) покинул компанию Deutz Gasmotoren Fabrik, а в 1885 году запатентовал один из первых успешных двигателей внутреннего сгорания и помог разработать коммерчески целесообразный четырехколесный автомобиль.
Факт 21: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1886 г. изобретателю Карлу Бенцу (1844-1929) приписывают изобретение первого настоящего бензиновый автомобиль и автомобильная промышленность действительно взлетели.
Факт 22: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Рудольф Дизель изобрел дизельный двигатель в 1893 году, используя сильно сжатый горячий воздух для воспламенения топлива вместо использования свечи зажигания.
Факт 22: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Николаус Отто умер 26 января 1891 г. и будут помнить как человека, создавшего автомобили, мотоциклы и самолет все возможно.
Краткая информация и файл фактов: Страна происхождения: Германия *** Имя изобретателя: Николаус Отто *** Гражданство изобретателя: немец *** Дата изобретения: 1876 *** Изобретение *** Срок службы изобретателя: 1832 — 1891 *** Эпоха изобретений: Вторая промышленная революция в США / Виктория Эпоха (1850-1914) *** Тип: Транспорт *** Изобретатель и изобретение ***
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
Разница между двигателем и двигателем
Слово «двигатель» когда-то обычно использовалось для описания любого механизма, а «двигатель» определялся как любое приспособление, генерирующее механическую энергию.Если смотреть на это с традиционной точки зрения, электродвигатель не называется двигателем, но, с другой стороны, двигатель внутреннего сгорания можно отнести к категории двигателей. К классификации двигателей применяется определенный критерий. Они включают в себя тщательное изучение компоновки, предлагаемой упомянутым механизмом, такой как используемый цикл двигателя, источник топлива, необходимый для создания энергии, чертежи двигателя, функциональные возможности двигателя или система охлаждения, используемая в двигателе.
Определение двигателя внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания — это форма оборудования, в которой сгорание топлива и, в данном случае, ископаемого топлива происходит с окислителем i.е. воздух. Этот процесс происходит внутри защитных стенок камеры сгорания. Расширение высокотемпературных газов под высоким давлением из-за сгорания приводит к распространению силы, которая затем прикладывается непосредственно к подвижному компоненту двигателя, например, лопаткам турбины. Таким образом, применяя этот метод на расстоянии, вырабатывается полезная механическая энергия.
В отличие от двигателя внутреннего сгорания, двигатель внешнего сгорания использует природные ресурсы, такие как воздух или горячая вода, таким образом, что создаваемая энергия передается в рабочую жидкость, свободную от загрязняющих продуктов процесса сгорания. .Что касается того, что было первым, двигатель внутреннего сгорания или двигатель внешнего сгорания, на мой взгляд, двигатель внешнего сгорания был первым. Вы найдете противоречивые ответы на этот вопрос в Интернете, и они тоже не выглядят достоверными, поскольку люди просто склонны оставлять свои мысли и мнения в БЛОГАХ и форумах.
Когда дело доходит до топлива, используемого для эффективной обработки двигателя внутреннего сгорания, есть несколько ответов. Некоторые утверждают, что он работал на природном газе или угле, другие заявляют, что использовалось топливо на нефтяной основе, а некоторые делают вывод, что использовался либо этанол, либо водород.Поскольку источник этих теорий не может быть подтвержден, нельзя быть уверенным в том, какая форма топлива использовалась в первую очередь. Может быть, использовалось более одного типа топлива, или, может быть, был только один основной вид топлива для регулярного использования, а другие использовались лишь эпизодически или для специальных целей.
Было построено большое количество двигателей внутреннего сгорания различных конструкций, каждая из которых имеет разный уровень прочности и слабости. Первые модели двигателей внутреннего сгорания потребляли много топлива, но люди все равно их покупали.
Изобретатель двигателя внутреннего сгорания
Жан Жозеф Этьен Ленуар был создателем и изобретателем двигателя внутреннего сгорания. Бельгийский инженер, Ленуар, родился в 1822 году в
Мусси-Ла-Виль, часть Бельгии. К 28 годам он переехал во Францию, где начал проявлять большой интерес к гальванике. Его манипуляции и анализ работы электричества привели Ленуара к созданию первого одноцилиндрового двухтактного двигателя в 1859 году.Используя угольный газ и электрический заряд от батареи, двигатель Ленуара отличался от более современных форм двухтактных двигателей, в которых сжатие заряда не происходило перед воспламенением.
Затем Ленуар продолжил дальнейшее развитие использования своего двигателя, сконструировав его внутри трехколесной повозки. Хотя он работал довольно хорошо, неэффективный расход топлива, шум и периодические заклинивания двигателя из-за перегрева привели к его выходу из строя.
Николаус Отто начал свои исследования по той же теме и, внося существенные улучшения, сделал изобретение Ленуара устаревшим, но не следует забывать, что на самом деле идея Ленуара уступила место современным импровизациям двигателя.Хотя Ленуар умер в августе 1900 года, его изобретение проложило путь к использованию силы природных ресурсов.
Изображение предоставлено:
www.tschoepe.de
www.forum-auto.com
История автомобиля
Люди думали о разных способах путешествовать тысячи лет. Шло время, они изобретали все более эффективные и действенные способы передвижения. Автомобиль кардинально изменил способ передвижения людей.На вопрос, кто и когда изобрел автомобиль, нет однозначного ответа. Это была работа, которая развивалась в течение последних нескольких сотен лет. Чтобы лучше понять историю автомобиля, было бы полезно взглянуть на временную шкалу и увидеть, как все части сочетаются друг с другом. Эта временная шкала описывает изобретение автомобиля и его развитие с акцентом на американские автомобили двадцатого века.
1478 — Леонардо да Винчи изобретает самоходную машину.Это происходит за много лет до того, как кто-то даже задумывается об автомобилях. Однако машина так и осталась наброском на бумаге и так и не была сделана. Этот самоходный автомобиль не похож на те, что мы видим сегодня. Он больше похож на тележку и не имеет места. В 2004 году наконец-то создается точная копия автомобиля да Винчи. Его можно увидеть на выставке в Институте и Музее истории науки во Флоренции, Италия.
1769 — Николя-Жозеф Кюньо строит первое самоходное транспортное средство во Франции.Эта машина представляет собой тягач для французской армии. Он имеет три колеса и движется со скоростью около 2,5 миль в час.
1789 — Американец Оливер Эванс получает первый в США патент на паровой наземный транспорт.
1801 — В Великобритании изобретатель Ричард Тревитик строит дорожную повозку с паровым двигателем. Считается первым трамвайным локомотивом. Он предназначен для использования на дороге, а не на железной дороге.
1807 — Двигатель внутреннего сгорания, в котором используется смесь водорода и кислорода, изобретен Франсуа Исааком де Ривазом в Швейцарии.Он также конструирует автомобиль с двигателем, первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Однако его конструкция оказалась очень неудачной.
1823 — Английский инженер и изобретатель Сэмюэл Браун изобретает двигатель внутреннего сгорания. Он имеет отдельные цилиндры сгорания и рабочий цилиндры и используется для привода транспортного средства.
1832 — Роберт Андерсон изобретает первую в Шотландии грубую электрическую карету. Он питается от неперезаряжаемых первичных элементов питания.
1863 — Бельгийский инженер Жан-Жозеф-Этьен Ленуар изобретает «безлошадную повозку».«Он использует двигатель внутреннего сгорания и может двигаться со скоростью около 3 миль в час. Это первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания.
1867 — Немец Николаус Август Отто совершенствует двигатель внутреннего сгорания. Его двигатель — первый, который эффективно сжигает топливо непосредственно в поршневой камере.
1870 — Юлиус Хок из Вены создает первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине.
1877 — Отто создает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который является прототипом современных автомобильных двигателей.
21 августа 1879 — Американский изобретатель Джордж Болдуин подает первый патент США на автомобиль. Это изобретение больше похоже на вагон с двигателем внутреннего сгорания.
1885 — Немецкий конструктор двигателей Карл Бенц создает первый настоящий автомобиль с бензиновым двигателем. У него три колеса, и он был похож на карету.
1886 — В Мичигане Генри Форд строит свой первый автомобиль.
1886 — Готлиб Вильгельм Даймлер и Вильгельм Майбах изобретают первый четырехколесный четырехтактный двигатель в Германии.Он известен как «Каннштатт-Даймлер».
1876 г. — американец Джордж Болдуин Селден изобретает комбинированный двигатель внутреннего сгорания с тележкой. Он никогда не производился.
1893 — Братья Франк и Чарльз Эдгар Дурья изобретают первый успешный газовый автомобиль в Соединенных Штатах.
1896 — Братья Дурье открывают первую американскую компанию по производству автомобилей в Спрингфилде, штат Массачусетс. Это называется Motor Wagons.
1900- Рулевое колесо предназначено для замены румпеля.
1906 — Алабама устанавливает ограничение максимальной скорости в штате 8 миль в час.
1913 — Ford производит ракеты Model T с 7,5 автомобилей в час до 146 автомобилей в час благодаря использованию сборочной линии.
1924 — Представлено автомобильное радио.
1940 — Первый полноприводный универсальный автомобиль, разработанный для армии США. Он стал известен как Jeep.
1956 — Закон о автомагистралях между штатами создает сеть автомагистралей, которая соединяет все части Соединенных Штатов.
1962 — Висконсин становится первым штатом, принявшим закон о ремнях безопасности. Это требует, чтобы ремень безопасности был стандартным требованием в автомобилях.
1974 — Подушки безопасности становятся новым средством безопасности в автомобиле.
1984 — Штат Нью-Йорк становится первым штатом, в котором действует закон, требующий использования ремней безопасности.
1995 — Представлена автомобильная система глобального позиционирования (GPS).
1996 — Из-за роста стоимости бензина и воздействия глобального изменения климата электромобили с нулевым уровнем выбросов возвращаются в автосалоны.Первые электромобили были разработаны в начале 1800-х годов.
1997 — В Японии продается первая Toyota Prius.
Конец 2000-х — Многие производители автомобилей начинают отказываться от когда-то популярных внедорожников, потребляющих много бензина, в пользу более эффективных автомобилей из-за экологических проблем и рецессии.
Автомобиль имеет долгую и подробную историю. Пожалуйста, посетите следующие ссылки для дальнейшего чтения.
История автомобилестроения от Университета Колорадо в Боулдере
Кто изобрел автомобиль?
Автомобиль — График времени
Early Cars: информационный бюллетень для детей
Генри Форд меняет мир, 1908
Автомобиль и окружающая среда в американской истории
Возвышение автомобилей
Выставочный зал истории автомобилестроения
Музей истории автомобилей
Автомобильная культура
Калифорнийский автомобильный музей
Факты об автомобилях для детей
Ford в Европе: первые сто лет
История автомобиля 4U
Рудольф Дизель | Lemelson
Рудольф Дизель, родившийся 18 марта 1858 года в Париже, создал тепловой двигатель с воспламенением под давлением, известный как дизельный двигатель.После окончания Мюнхенского политехнического института он начал работать инженером по холодильному оборудованию в компании Linde Ice Machine в Париже, а в 1890 году переехал в Берлин, чтобы руководить техническим отделом компании. Но его страсть к дизайну двигателей никогда не покидала его памяти. Дизель работал над идеей эффективного теплового двигателя в свободное время, завершив проект к 1892 году, на который он получил патент через год.
Дизель был разработан с целью повышения эффективности по сравнению с существующими двигателями того времени.Дизельный двигатель не требует внешнего зажигания смеси воздуха и топлива внутри. Скорее, это достигается за счет сжатия воздуха внутри цилиндра и его нагревания, так что топливо, которое будет контактировать с воздухом непосредственно перед концом периода сжатия, воспламенится само. В результате дизельный двигатель будет меньше и легче, чем традиционный двигатель, используемый в большинстве дорожных транспортных средств, и не потребует использования дополнительного источника топлива для зажигания.
Дизель хотел, чтобы его дизайн превратился в настоящую работающую машину. Для этого он обратился за помощью к крупным производителям машин. В конце концов его наняли для производства испытательного двигателя, и в 1893 году он закончил прототип. Первые испытания дали опасные результаты; Дизель чуть не погиб, когда взорвался один из его двигателей. Но это испытание доказало, что топливо можно воспламенить без искры. Он усердно работал над улучшением своей модели двигателя, проведя свои первые успешные испытания в 1897 году.
Всего через год Дизель стал очень богатым человеком.Его двигатель, который работал с теоретической эффективностью 75 процентов по сравнению с теоретической эффективностью 10 процентов для традиционных паровых двигателей, был немедленно использован для привода автомобилей, грузовиков и лодок. Он также использовался для питания трубопроводов, электрических и водопроводных станций, а также в горнодобывающей промышленности, на заводах и нефтяных месторождениях. Даже современные дизельные двигатели основаны на оригинальной концепции изобретателя.
Дизельный двигатель оказал большое влияние во время промышленной революции, обеспечивая более эффективную и, следовательно, менее дорогостоящую передачу энергии в различных отраслях промышленности по всему миру.Поскольку его использование не требовало сжигания угля, железнодорожные и судоходные компании смогли сэкономить много денег. Однако это не было благом для угольной промышленности, которая могла потерять значительную часть своего бизнеса.
29 сентября 1913 года Дизель исчез с парохода, направлявшегося в Лондон. Через несколько дней его тело было обнаружено на берегу. Обстоятельства его смерти до сих пор остаются загадкой. Некоторые считают, что он, возможно, покончил жизнь самоубийством, в то время как другие предполагают, что его убили угольные промышленники.
Подробнее о загадочной смерти Дизеля:
http://www.history.com/this-day-in-history/inventor-rudolf-diesel-vanishes
Электромобили с водородными топливными элементами
Март 2009
В 2003 году NECAR 5 пересек США за 12 дней, доказав, что автомобили на топливных элементах могут преодолевать большие расстояния. (Изображение: DaimlerChrysler)
Более двухсот лет назад, в 1806 году, швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива использовалась смесь водорода и кислорода.Но машина, которую он спроектировал для нее, оказалась неудачной. Первые электромобили были изобретены примерно 25 лет спустя, задолго до того, как появились господа Даймлер, изобретатель современного газового двигателя в 1885 году, и Бенц, получивший патент DRP 37435 на газовый автомобиль в 1886 году.
На рубеже 20-х -х годов Century электромобили были более популярны, чем модели с бензиновым двигателем, во многом по тем же причинам, по которым потребители смотрят на электромобили во второй раз: они не выделяли ядовитых паров, работали тихо, плавно и плавно. легче водить.Так почему же на рынке преобладали автомобили с бензиновым двигателем, загрязняющие окружающую среду? В игру вступили несколько факторов.
Генри Форд, хорошие дороги, дешевый газ
«Я построю автомобиль для великого множества людей», — заявил Генри Форд в 1903 году. Так он и сделал: в 1908 году была выпущена модель T с двигателем внутреннего сгорания, работавшая на бензине, по цене 950 долларов США. За 19 лет производства его цена упала до 280 долларов США. Никакой другой автомобиль не мог конкурировать, не говоря уже об электромобилях, которые на пике своего развития в 1912 году продавались в среднем за 1950 долларов США.Письмо было на стене.
Электромобили также проиграли из-за ограниченного пробега. На рубеже веков это не было проблемой, так как единственные подходящие дороги для движения находились в городах. Но после Первой мировой войны страны начали строить автомагистрали и дороги, чтобы соединить свои города. Вскоре владельцы автомобилей захотели выйти за пределы возможностей электромобилей.
Обнаружение богатых запасов сырой нефти снизило цену на бензин, сделав бензин более доступным.Но электромобили не исчезли, как и использование водорода в качестве топлива. Они просто исчезли из массового сознания, пока газовый кризис 1970-х годов и экологические проблемы не вернули их на первый план.
Чистая энергия
Современные двигатели внутреннего сгорания можно легко переоборудовать для работы на различных видах топлива, включая водород. Однако водородные топливные элементы, используемые для двигателей автомобилей с электродвигателями, в два-три раза более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, работающие на газе.Кроме того, они имеют нулевой уровень выбросов и, поскольку в них мало движущихся частей, они бесшумны и не подвержены вибрации.
Водород — один из самых богатых элементов во Вселенной. Его можно добывать из природного газа, угля, сырой нефти и т. Д., Но вода является единственным экологически чистым источником водорода. Атомы водорода и кислорода в воде можно легко и чисто разделить электролизом, в идеале используя электричество из чистых источников, таких как солнечные батареи и ветряные турбины. Полученный водород можно сжимать для хранения и использования в топливных элементах.
Уэльский физик Уильям Гроув в 1842 году изобрел первый простой водородный топливный элемент. Гроув рекомбинировал водород с кислородом — процесс, обратный процессу электролиза, — чтобы произвести электричество, используя только чистую воду в качестве побочного продукта.
Фрэнсис Бэкон, инженер-химик из Кембриджского университета в Великобритании, чей интерес пробудился, когда он прочитал статьи, опубликованные Гроувом около 100 лет назад, значительно продвинул технологию в 1950-х годах. Пратт и Уитни лицензировали патенты Бэкона на топливные элементы в 1960-х годах и далее разработали технологию для использования в НАСА — тот же топливный элемент мог обеспечивать электричеством в полете, теплом и чистой питьевой водой для экипажей на борту космических кораблей.Аполлон, Близнецы и все последующие миссии НАСА, включая космический шаттл, использовали топливные элементы. Технологии Гроув достигли совершеннолетия.
Баллард подал более 200 международных патентных заявок, касающихся технологии водородных топливных элементов, с тех пор, как компания начала использовать PCT в 1991 году. (Фото Ballard Power Systems)
Ряд компаний, основанных после нефтяного кризиса 1970-х годов, основывали свои бизнес-модели на водородном топливном элементе как чистом источнике возобновляемой энергии, используя статью Гроува и патентную информацию Бэкона в качестве отправной точки для своих исследований.В настоящее время исследователи работают над многими типами топливных элементов, о чем свидетельствуют сотни международных патентных заявок, поданных в соответствии с Договором о патентной кооперации (PCT) на изобретения, связанные с топливными элементами, за последние несколько лет.
В 1990-х годах исследовательская группа из Ballard Power Systems в Канаде совершила крупный прорыв, открыв способ увеличения удельной мощности водорода, подняв средний показатель с 200 Вт / литр до примерно 1500. Используя технологию топливных элементов PEM Балларда, автомобиль с двигателем такого же размера, как у бензинового автомобиля, может соответствовать ему по характеристикам — разгон с нуля до 100 км / час за 15 секунд с максимальной скоростью около 150 км / час.Эта технология также пригодна для использования в жилых помещениях — электричество и отопление — или в качестве резервного источника питания.
| Но безопасно ли это? |
|---|
Упомяните водород, и многие люди думают о катастрофе в Гинденбурге в 1937 году, когда наполненный водородом Цеппелин загорелся, убив всех 35 человек на борту. Но многочисленные исследования, например, проведенные отставным инженером НАСА Аддисоном Бейном в 1997 году, пришли к выводу, что водород не сыграл никакой роли в возникновении пожара Гинденбурга.Катастрофу вызвала чрезвычайная горючесть алюминиевой оболочки «Гинденбурга», а не газ внутри. Водород легко воспламеняется, но бензин тоже. Более того, водород по своей природе не взрывоопасен, и там, где нет источников воспламенения, очень маловероятно, что водород воспламенится в открытой атмосфере. В то время как бензин самовоспламеняется при температуре 228-501ºC, температура самовоспламенения водорода составляет 550ºC. В принципе, чтобы произошел взрыв, водород сначала должен накопиться и достичь четырехпроцентной концентрации в воздухе в замкнутом пространстве, а затем должен сработать источник воспламенения.При наличии надлежащих систем безопасности это вряд ли когда-либо произойдет. Водород легче воздуха и быстро рассеивается, поэтому риск возгорания или взрыва водорода на открытой местности также намного ниже, чем у бензина. Источник www.fuelcellmarkets.com |
Залейте ее: сжатый водород, пожалуйста
Honda демонстрирует концептуальный автомобиль FCX , полностью функциональный электромобиль на топливных элементах нового поколения. Honda подала более 40 патентов PCT, связанных с топливными элементами. (Предоставлено Honda)
DaimlerChrysler, Ford, Honda, General Motors, Mazda — все эти крупные автомобильные компании разработали концептуальные автомобили на топливных элементах, некоторые из которых были доставлены клиентам для испытаний. В 2003 году команда DaimlerChrysler пересекла США за 12 дней с топливным элементом NECAR 5, достигнув рекордной скорости 160 км / час и доказав, что автомобили на топливных элементах могут преодолевать большие расстояния. Mazda начала сдавать в аренду RX-8 на топливных элементах коммерческим клиентам в Японии в начале 2006 года, что сделало ее первым производителем, который передал водородный автомобиль в руки клиентов.
Заправка топливом в настоящее время остается проблемой для клиентов, если они не проживают в Калифорнии, где к 2010 году планируется построить от 150 до 200 заправочных станций. Ряд автомобильных компаний стремятся решить эту проблему, предоставив потребителям бытовые установки для заправки водородом. Honda недавно представила третье поколение домашнего устройства, разработанного совместно с американской компанией по производству топливных элементов Plug Power Inc., а GM, вице-председатель которой Боб Лутц считает, что топливные элементы могут создать новый золотой век для компании, планирует выпустить домашнюю модель. который будет производить водород из электричества или солнечного света в 2011 году.GM планирует разместить 100 внедорожников Chevrolet Equinox на водородных топливных элементах для тестирования потребителей в 2007 году.
Хорошо выглядеть
Изящный и бесшумный — велосипед ENV (Фото: Intelligent Energy Ltd.)
Автомобиль Франсуа Исаака де Риваза вышел из строя из-за плохой конструкции. Но взгляд на автомобили на топливных элементах на этих страницах показывает, что производители теперь хорошо осознают стратегическую важность хорошего дизайна. Их экологическая ценность может покорить умы потребителей, но их сердца покорит хороший дизайн.
Велосипед ENV от Intelligent Energy Ltd. получил золотую награду IDEA за дизайн в 2006 г. (см. Выпуск журнала WIPO Magazine 5/2006 — Обзор новостей). Он был построен с нуля, чтобы продемонстрировать использование водородных топливных элементов, практически бесшумный и развивает максимальную скорость 80 км / час. Intelligent Energy намеревается сделать байк доступным для потребителей в середине 2007 года по цене менее 10 000 долларов США. Компания начала использовать PCT в 2003 году и имеет десять опубликованных международных патентных заявок на свою технологию топливных элементов, включая «Core», портативный водородный топливный элемент, который можно использовать в велосипеде ENV, для питания лодки или небольшого дома.
| Солнечно-водородный дом |
|---|
| Майк Стризки, инженер Renewable Energy International, Inc. и Advanced Solar Products, Inc., построил экологически чистую энергосистему для своего дома, используя 56 солнечных панелей и электролизер для извлечения водорода из воды, который он затем хранит в танки на его собственности. Солнечные батареи обеспечивают 160 процентов потребности дома в электроэнергии летом и 60 процентов этой потребности зимой.Сезонное управление питанием создает запас водорода летом для использования зимой. Кроме того, достаточное количество водорода доступно для питания транспортных средств и бытовых приборов, включая водородное приготовление пищи, в течение всего года. У него более чем достаточно энергии, чтобы привести в действие его джакузи, бассейн, телевизор с большим экраном и автомобили на водородных топливных элементах. (Фото: Renewable Energy International) |
Снова в пути
Правительство Бразилии объявило, что Сан-Паулу, один из самых загрязненных городов мира, который также имеет крупнейший в мире городской автобусный парк, начал эксплуатировать пять автобусов на водородных топливных элементах в ноябре 2007 года.Проект стоимостью 16 миллионов долларов США поддерживается Программой развития Организации Объединенных Наций (ПРООН), Глобальным экологическим фондом (ГЭФ) и Финансовым агентством исследований и проектов (FINEP). Цели проекта:
- Разработать решение для общественного транспорта с нулевым выбросом вредных веществ;
- Чтобы получить представление о топливных элементах и водородной технологии, что позволит Бразилии занять лидирующие позиции благодаря своему потенциальному рынку;
- Работать над развитием опыта и знаний в Бразилии с целью создания рынка технологий водородных и топливных элементов; и
- Разработать бразильские спецификации для безопасного и эффективного производства, обращения, стационарных и автомобильных приложений, позволяющих разработать безопасное и эффективное использование водорода.
Автобусы на водородных топливных элементах проходят испытания в Перте, Австралия. (Фото: Ballard Power Systems)
Санта-Клара, США, Перт, Австралия, Пекин, Китай и десять европейских городов уже тестируют автобусы на водородных топливных элементах в своих системах общественного транспорта. Результаты пока положительные. Три автобуса, курсирующие в Перте с сентября 2004 года, ходят более восьми часов в день пять дней в неделю. Водитель автобуса Пол Вроблевски говорит: «Пассажирам очень понравились автобусы на топливных элементах.Тишина внутри автобуса позволила мне подслушать оживленные дискуссии о новых технологиях и новых знаниях ».
Мы уже на месте?
Не совсем так. У водорода есть несколько недостатков:
- Для извлечения водорода из воды требуется довольно много энергии.
- Водород, газ при комнатной температуре, трудно хранить: он должен быть сильно сжат, что требует безопасных резервуаров для хранения под давлением, или сжижаться путем охлаждения (криогенный водород).
- Технология топливных элементов относительно нова, а элементы являются хрупкими и дорогими.
Продолжаются работы по разработке менее дорогостоящих топливных элементов, которые соответствуют или превосходят технические характеристики для приложений, в которых они используются. Исследователи недавно объявили об альтернативном методе создания водорода непосредственно из солнечного света и воды с помощью металлического катализатора, который может обеспечить экономичное прямое преобразование солнечной энергии в водород. Ученые также исследуют гидриды металлов и кристаллические материалы как решения проблем хранения.Гидриды металлов образуются в результате объединения чистого водорода с чистым или легированным металлом и обеспечивают более высокую плотность хранения водорода, чем сжатие.
За относительно короткое время исследования и человеческая изобретательность превратили то, что было умирающей технологией, в возможное решение проблемы возобновляемых источников энергии, предоставляя чистые и привлекательные автомобили. Кто знает, какие еще самородки могут таиться в выцветших научных статьях и патентной информации?
Сильви Кастонгуай, редакция журнала WIPO Magazine, Отдел коммуникаций
Ссылки по теме
№1596: Первый автомобиль?
Сегодня попробуем найти первую машину. В Инженерный колледж Хьюстонского университета представляет эту серию о машинах, которые делают наша цивилизация бежит, а люди, чьи изобретательность создала их.
Автомобиль — это еще один изобретение, которое, кажется, всегда имеет еще один предшествующий.Самый ранний из известных нам паровых автомобилей о был закончен еще в 1769 году французскими изобретатель Николя Куньо. Это был большой трехколесная машина, двигавшаяся со скоростью ходить и должен был тащить пушку. Ранее автомобили имели приводится в движение пружинами и сжатым воздухом. До них были созданы автомобили с приводом от ветряных мельниц. Леонардо да Винчи зарисовал самоходные машины, и даже Гомер писал о них.
Итак, давайте ограничим наш поиск автомобилями, управляемыми внутреннего сгорания и фактически построенных. Мы обычно вручают этот приз Карлу Бенцу. Benz отстаивал новые двигатели внутреннего сгорания, и он работал целенаправленно, чтобы создать машину, управляемую один. Он построил небольшую трехколесную машину в 1885 году. и продал свой первый два года спустя.Он ушел в производство с четырехколесной модели в 1890 году, и компания Mercedes-Benz по-прежнему с нами.
Но Бенц не был первым. Французский изобретатель де Рочас построил автомобиль и двигатель для его привода в 1862. Два года спустя австриец Зигфрид Маркус начал работать над автомобилями. Его второй был заново открыт в 1950 году.Он был замурован за фальш-стена в подвале венского музея, чтобы скрыть от немцев. Маркус был евреем, и нацисты получили приказ уничтожить его машину и все литература, описывающая это. Кстати, когда машина был открыт заново, его все еще можно было вести.
История Маркуса особенно трогательна, потому что если Немецкий Бенц верил в автомобили, а он — нет.В 1898 г. Маркус был приглашен в качестве почетного гостя в австрийский автоклуб. Он отказался, позвонив в целом идея авто «бессмысленная трата сил и времени».
Поиск самых ранних автомобиль с двигателем внутреннего сгорания может закончиться Англия в 1826 году. Инженер по имени Сэмюэл Браун. приспособил старый паровой двигатель Ньюкомена для сжигания газа, и он использовал его, чтобы привести свой автомобиль в действие на Shooter’s Hill В Лондоне.И вот тут весь приоритетный вопрос болота в определениях, вызывающих секущиеся волосы.
То, что мы обычно делаем в таких случаях, довольно красиво. произвольный. Мы считаем первый коммерческий успех. Вот как Эдисон получает признание за лампочку и Фултон для парохода. По этому определению Бенц действительно изобрел автомобиль.
Автомобильный историк Джеймс Флинк отмечает, что современные велосипеды появились как раз тогда, когда Бенц начал свою работы, и они вызвали общественный спрос на личные автомобили.Но производители велосипедов были такими же люди, которые продолжали делать сначала мотоциклы, затем самолеты. Они посеяли спрос, а затем повернули полностью перейти к другой технологии. Люди кто занялся автомобилями были ближе к железнодорожный бизнес. На короткое время это выглядело как хотя паровая машина могла выбить внутреннюю горение.
Итак, если мы вернемся к звездному приоритету вопросы, мы, вероятно, должны следовать нити Стим.И это ведет не к Бенцу, а к Кугно, более двух веков назад.
Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы Работа.
(Музыкальная тема).