Эволюция двигателя внутреннего сгорания
Как развивался ДВС: основные даты
Люди производят автомобили уже более века, и почти под каждым капотом стоит двигатель внутреннего сгорания. В течение последних 100 лет принцип его работы оставался неизменным: кислород и топливо поступают в цилиндры мотора, где происходит взрыв (воспламенение), в результате чего внутри силового агрегата образовывается сила, которая и двигает автомобиль вперед. Но с момента первого появления двигателя внутреннего сгорания (ДВС) каждый год инженеры оттачивают его, чтобы сделать быстрее, надежнее, экономичнее, эффективнее.
Благодаря этому сегодня все современные автомобили стали мощнее и экономичнее. Некоторые обычные автомобили сегодня имеют такую мощность, которая еще недавно была только в мощных дорогих суперкарах. Но без огромных прорывов в конструкции ДВС мы бы сегодня до сих пор владели маломощными прожорливыми автомобилями, на которых не уедешь далеко от заправки.
К счастью, время от времени подобные прорывные технологии уже не раз открывали новый этап в развитии двигателей внутреннего сгорания. Мы решили вспомнить самые важные даты в эволюции развития ДВС. Вот они.
1955 год: впрыск топлива
До появления системы впрыска процесс попадания топлива в камеру сгорания двигателя был неточным и плохо регулируемым, поскольку топливно-воздушная смесь подавалась с помощью карбюратора, который постоянно нуждался в очистке и периодической сложной механической регулировке. К сожалению, на эффективность работы карбюраторов влияли погодные условия, температура, давление воздуха в атмосфере и даже на какой высоте над уровнем моря находится автомобиль. С появлением же электронного впрыска топлива (инжектора) процесс подачи топлива стал более контролируемым. Также с появлением инжектора владельцы автомобилей избавились от необходимости вручную контролировать процесс прогрева двигателя, регулируя дроссельную заслонку с помощью «подсоса».
Для тех, кто не знает, что такое подсос:
Подсос – это ручка управления пусковым устройством карбюратора, с помощью которой на карбюраторных машинах было необходимо регулировать обогащение топлива кислородом. Так, если вы запускаете холодный двигатель, то на карбюраторных машинах необходимо открыть «подсос», обогатив топливо кислородом больше, чем необходимо на прогретом моторе. По мере прогревания двигателя нужно постепенно закрывать ручку регулировки пускового устройства карбюратора, возвращая обогащение топлива кислородом к нормальным значениям.
Смотрите также: Вот что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Сегодня подобная технология, естественно, выглядит допотопно. Но еще совсем недавно большинство автомобилей в мире оснащались карбюраторными системами подачи топлива. И это несмотря на то, что технология впрыска топлива с помощью инжектора пришла в мир в 1955 году, когда инжектор впервые был применен на автомобиле (ранее эта система подачи топлива использовалась в самолетах).
В этом году было проведено испытание инжектора на спорткаре Mercedes-Benz 300SLR, который смог проехать, не сломавшись, почти 1600 км. Это расстояние автомобиль преодолел за 10 часов 7 минут и 48 секунд. Испытание проходило в рамках очередной автогонки «Тысяча миль». Эта машина установила мировой рекорд.
Кстати, Mercedes-Benz 300SLR стал не только самым первым серийным автомобилем с инжекторным впрыском топлива, разработанным компанией Bosch, но и самым быстрым автомобилем в мире в те годы.
Два года спустя компания Chevrolet представила спорткар Corvette с впрыском топлива (система Rochester Ramjet). В итоге этот автомобиль стал быстрее первооткрывателя Mercedes-Benz 300SLR.
Но, несмотря на успех Chevrolet Corvette с уникальной системой впрыска топлива Rochester Ramjet, именно электронные инжекторные системы Bosch (с электронным управлением) начали свое наступление по миру. В результате за короткое время впрыск топлива, разработанный компанией Bosch, начал появляться на многих европейских автомобилях.
В 1980-е годы электронные системы впрыска топлива (инжектор) охватили весь мир.
1962 год: турбонаддув
Турбокомпрессор является одним из самых драгоценных камней в двигателях внутреннего сгорания. Дело в том, что турбина, которая подает больше воздуха в цилиндры двигателя, когда-то позволяла
12-цилиндровым истребителям во время Второй мировой войны взлетать выше, лететь быстрее, дальше и меньше расходовать дорогое топливо.
В итоге, как и многие технологии, система турбин из авиатехники пришла в автопромышленность. Так, в 1962 году в мире были представлены первые серийные автомобили с турбокомпрессором. Ими стали BMW 2002, или Saab 99.
После чего компания General Motors попыталась развить дальше эту технологию турбирования двигателей внутреннего сгорания на легковых автомобилях. Так, на автомобиле Oldsmobile Jetfire появилась технология «Turbo Rocket Fluid», которая помимо турбины использовала резервуар с газом и дистиллированную воду для увеличения мощности двигателя.
Это была настоящая фантастика. Но затем компания GM отказалась от этой сложной и дорогой, а также опасной технологии. Все дело в том, что уже к концу 1970-х годов такие компании, как MW, Saab и Porsche, заняв первые места во многих мировых автогонках, доказали ценность турбин в автоспорте. Сегодня же турбины пришли на обычные автомобили и в ближайшем будущем отправят обычные атмосферные моторы на пенсию.
1964 год: роторный двигатель
Единственным двигателем, который по-настоящему смог сломать форму обычного двигателя внутреннего сгорания, стал роторный чудо-мотор инженера Феликса Ванкеля. Форма его ДВС ничего общего не имела с привычным нам двигателем. Роторный мотор представляет собой треугольник внутри овала, вращающийся с дьявольской силой. По своей конструкции роторный двигатель легче, менее сложный и более крутой, чем обычный двигатель внутреннего сгорания с поршнями и клапанами.
Первыми роторные двигатели на серийных авто начали использовать компания Mazda и ныне уже не существующий немецкий автопроизводитель NSU.
Самым же первым серийным автомобилем с роторным двигателем Ванкеля стал NSU Spider, который начал выпускаться в 1964 году.
Затем компания Mazda наладила производство своих автомобилей, оснащенных роторным мотором. Но в 2012 году она отказалась от использования роторных двигателей. Последней с роторным мотором стала модель RX-8.
Но недавно, в 2015 году, Mazda на Токийском автосалоне представила концепт-кар RX-Vision-2016, который использует роторный мотор. В итоге в мире начали появляться слухи, что японцы планируют в ближайшие годы возродить роторные автомобили. Предполагается, что в настоящий момент специализированная группа инженеров Mazda где-то в Хиросиме сидит за закрытыми дверями и создает новое поколение роторных моторов, которые должны стать основными двигателями во всех будущих новых моделях Mazda, открыв новую эру возрождения компании.
1981 год: технология дезактивации цилиндров двигателя
Идея проста. Чем меньше цилиндров работает в двигателе, тем меньше расход топлива.
Естественно, что двигатель V8 намного прожорливее, чем четырехцилиндровый. Также известно, что при эксплуатации автомобиля большую часть времени люди используют машину в городе. Логично, что если автомобиль оснащен 8- или 6-цилиндровыми моторами, то при поездках в городе все цилиндры в двигателе в принципе не нужны. Но как можно просто превратить 8-цилиндровый мотор в четырехцилиндровый, когда вам не требуется задействовать для мощности все цилиндры? На этот вопрос в 1981 году решила ответить компания Cadillac, которая представила двигатель с системой дезактивации цилиндров 8-6-4. Этот мотор использовал электромагнитные управляемые соленоиды для закрытия клапанов на двух или четырех цилиндрах двигателя.
Эта технология должна была повысить эффективность двигателя, например, при движении по шоссе. Но последующая ненадежность и неуклюжесть этого мотора с системой дезактивации цилиндров напугала всех автопроизводителей, которые в течение 20 лет боялись использовать эту систему в своих моторах.
Но теперь эта система снова начинает завоевывать автомир. Сегодня уже несколько автопроизводителей используют эту систему на своих серийных автомобилях. Причем технология зарекомендовала себя очень и очень хорошо. Самое интересное, что эта система продолжает развиваться. Например, уже скоро эта технология может появиться на четырехцилиндровых и даже на трехцилиндровых моторах. Это фантастика!
2012 год: двигатель с высокой степенью сжатия – воспламенение бензина от сжатия
Наука не стоит на месте. Если бы наука не развивалась, то сегодня мы бы до сих пор жили в Средневековье и верили в колдунов, гадалок и что земля плоская (хотя сегодня все равно есть немало людей, которые верят в подобную чушь).
Не стоит на месте наука и в автопромышленности. Так, в 2012 году в мире появилась очередная прорывная технология, которая, возможно, совсем скоро перевернет весь автомир.
Речь идет о двигателях с высокой степенью сжатия.
Мы знаем, что чем меньше сжимать воздух и топливо внутри двигателя внутреннего сгорания, тем меньше мы получим энергии в тот момент, когда топливная смесь воспламеняется (взрывается).
Поэтому автопроизводители всегда старались делать двигатели с немаленькой степенью сжатия.
Но есть проблема: чем выше степень сжатия, тем больше риска самовоспламенения топливной смеси.
Поэтому, как правило, ДВС имеют определенные рамки в степени сжатия, которая на протяжении всей истории автопромышленности была неизменяемой. Да, каждый двигатель имеет свою степень сжатия. Но она не меняется.
В 1970-х годах в мире был распространен неэтилированный бензин, который при сгорании дает огромное количество смога. Чтобы как-то справиться с ужасной экологичностью, автопроизводители начали использовать V8 моторы с низким коэффициентом сжатия. Это позволило снизить риск самовоспламенения топлива низкого качества в двигателях, а также повысить их надежность. Дело в том, что при самовоспламенении топлива двигатель может получить непоправимый урон.
Смотрите также: По каким принципам работает двигатель Инфинити с изменяемой степенью сжатия, подробная информация
Но затем при массовом появлении электронного впрыска автопроизводители с помощью компьютера стали применять различные настройки, автоматически регулирующие качество топливной смеси, что позволило существенно улучшить экономичность двигателей и снизить уровень вредных веществ в выхлопе.
Но главное, что удалось сделать с помощью компьютерных настроек и регулировки топливной смеси, – это снизить до минимума риск самовоспламенения топлива. В итоге со временем стало невыгодно использовать большие мощные моторы с низкой степенью сжатия. Так автопромышленность ввела новую моду – уменьшение количества цилиндров. Чтобы сохранить мощность в моторах, автопроизводители стали использовать турбины. Но главное – благодаря электронике, которая управляет качеством топливной смеси, автопроизводители снова могут создавать моторы с большой степенью сжатия, не опасаясь самовоспламенения топлива.
Но в 2012 году компания Mazda удивила весь мир, представив фантастический мотор SKYACTIV-G, который имеет невероятно высокий коэффициент сжатия для серийного двигателя. Степень сжатия этого мотора составляет 14:1. Это позволяет мотору извлекать энергию почти из каждой капли бензина без образования смога.
Следующим шагом для Mazda стал новый мотор SKYACTIV-X, который использует контролируемое зажигание (система SPCCI).
Благодаря этой системе появилась возможность воспламенять бензин практически за счет одного только сжатия. То есть как в дизельных моторах. Также в двигателях SKYACTIV-X есть возможность воспламенять топливо обычным образом. Причем электроника автоматически выбирает, как выгоднее воспламенять бензин в камере сгорания. Все зависит от потребностей водителя и условий движения.
Например, если вам нужна сила (крутящий момент), то двигатель SKYACTIV-X будет воспламенять топливо от силы сжатия (почти как дизель). Если вам нужна мощность, то мотор с высокой степенью сжатия будет воспламенять топливо обычным образом. Причем реально для придания мощности будет использована последняя капля бензина.
Даже спустя столетие и даже с появлением альтернативных видов топлива, а также с появлением электрокаров двигатели внутреннего сгорания остаются главными силовыми агрегатами в автопромышленности. И несмотря на то что многие эксперты считают, что ДВС изжил себя и в скором времени должен исчезнуть из автомира, нам кажется, что двигатель внутреннего сгорания еще не развился до конца.
Также мы считаем, что мир в ближайшие 100 лет все равно не будет готов полностью отказаться от ДВС, работающих на бензине.
И кто его знает, что нам подготовят автомобильные компании в ближайшем будущем. Ведь их инженеры не зря получают бутерброды с черной икрой. Вполне возможно, что уже скоро очередной автопроизводитель удивит нас какой-нибудь новой технологией в ДВС.
Так что рано сбрасывать со счетов традиционные моторы. Может быть, электрокары – это временное явление? Скорее всего, это более вероятно.
когда придумали, история создания двигателя внутреннего сгорания
Двигатель представляет собой один из главных элементов автомобиля. Без этого устройства прогресс автомобильной промышленности был бы невозможен. Настоящий прорыв в истории создания машин произошел после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, которая давала нужную скорость. При этом сказать однозначно, кто конкретно изобрел ДВС, сложно.
Вклад в создание этого прибора внесли многие.
Содержание
Разработки Да Винчи
Во время раскопок, которые проводились английскими учеными несколько лет назад, были найдены чертежи, принадлежавшие Леонардо да Винчи. Среди них удалось выявить чертеж двигателя внутреннего сгорания.
Знаменитый ученый опередил свое время практически на 500 лет. Однако он был стеснен технологиями своего времени и финансовыми возможностями, потому так и не смог воплотить в жизнь свою задумку. После подробного исследования чертежа историки и инженеры сделали вывод, что устройство Леонардо могло весьма эффективно функционировать.
Кто придумал первый ДВС
Первый двигатель внутреннего сгорания создал французский ученый де Ривас.
Это произошло в 1807 году. В рабочем цилиндре устройства присутствовала смесь на основе воздуха и водорода. Она зажигалась электрической искрой от батареи Вольта. После подрыва состав расширялся, создавал в цилиндре высокое давление и подбрасывал поршень.
После отработки газ выпускался. При этом под поршнем появлялся вакуум. Под влиянием атмосферного давления и собственного веса поршень падал. После чего он возвращался в первоначальную позицию для повторения цикла.
Де Ривас применял свою разработку в качестве привода передних колес повозки. При этом в силу невысокой эффективности устройство не стало востребованным. Тем не менее, идеи ученого стали базой для дальнейших разработок в этой области.
Первые попытки сконструировать двигатель
Создание двигателя внутреннего сгорания было многоэтапным процессом. Свой вклад в него внесли различные ученые и исследователи.
Изобретение братьев Ньепс
Французские ученые братья Ньепс внесли важный вклад в появление двигателя внутреннего сгорания.
Они сконструировали устройство, которое назвали «пирэолофор». В роли топлива в этом приборе выступала угольная пыль. Конструкция братьев Ньепс так и не была признана научным сообществом. Она существовала лишь на бумаге.
Тракты Сади Карно
Известный изобретатель и сын знаменитого физика Сади Карно является автором трактата, который сделал его настоящей легендой в автомобильной промышленности и прославил на весь мир. Работа была издана тиражом в 200 экземпляров. Она появилась в 1824 году. Этот момент считают началом истории термодинамики. Работа Карно сделала весомый вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания.
Труды Жан Ленуара
Автором коммерчески успешного ДВС стал бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар. Исследователь трудился на гальваническом заводе и однажды пришел к выводу, что топливовоздушный состав в газовом двигателе можно поджигать путем использования электрической искры. На основе этой идеи исследователь решил сделать двигатель.
Первый двухтактный газовый ДВС был создан Ленуаром в 1860 году.
Его мощность составляла 8,8 киловатта, что соответствует 11,97 лошадиных сил. Устройство представляло собой горизонтальную машину двойного действия, которая работала на одном цилиндре. В основе ее функционирования лежала смесь воздуха и светильного газа.
Конструкция двигателя базировалась на использовании кривошипно-шатунного механизма. При этом КПД составлял не больше 4,65 %. Несмотря на все минусы, двигатель Ленуара все же получил достаточно широкое распространение. Его применяли для лодок.
Ленуару далеко не сразу удалось добиться успеха. После изготовления всех элементов и сборки машины она проработала совсем недолго и прекратила функционировать. Это было связано с расширением поршня, который заклинил в цилиндре.
Чтобы устранить этот минус, Ленуар предусмотрел создание системы водяного охлаждения. Однако и вторая попытка была не особо удачной. Это вынудило исследователя дополнить конструкцию системой смазки. Лишь после этого ДВС начал нормально функционировать.
Таким образом, именно Ленуару удалось первому решить проблемы смазки и охлаждения двигателя. Мощность такого устройства составляла примерно 12 лошадиных сил. При этом КПД находился на уровне 3,3 %.
В 1874 году было сделано больше 300 таких устройств, которые отличались по мощности. После того как создатель ДВС разбогател, он прекратил дальнейшую работу над конструкцией машины. Как следствие, она была вытеснена с рынка более качественным двигателем, который создал немецкий ученый Николаус Отто.
Другие имена в истории первых ДВС
В 1883 году французский исследователь Эдуард Деламар создал чертеж двигателя, который использовал в качестве топлива газ. Однако эта конструкция была воплощена исключительно на бумаге.
Затем в истории автомобильной промышленности появилось еще одно известное имя – Готлиб Даймлер. Он сумел не только придумать, но и начать изготовление современного газового двигателя. Его отличительной особенностью стало вертикальное размещение карбюратора и цилиндров.
Это был первый двигатель, который имел компактные размеры и развивал высокую скорость передвижения.
В 1890 году Рудольф Дизель придумал метод практического применения цикла, описанного Карно. Именно этот ученый изобрел дизельный ДВС, который получил название в его честь. На протяжении нескольких лет немецкий исследователь получил несколько патентов. Модель, которая нашла применение на практике, была сконструирована в 1897 году и получила название дизель-мотор. Спустя несколько лет такие изделия стали массово выпускаться.
Одновременно с совершенствованием конструкции ДВС ученые занимались поисками наиболее эффективного топлива. К тому моменту были испытаны двигатели, в которых в роли горючего использовалась нефть, водород. Существовали конструкции, которые работали на основе угольной пыли, а также смеси спирта и скипидара.
Некоторые из них нормально функционировали, однако не получили значительного распространения в силу высокой стоимости. При этом инженеры видели перспективу в использовании паров жидкого горючего.
В 1872 году американский исследователь Брайтон начал использовать в качестве горючего керосин. Однако он испарялся не слишком хорошо. Тогда ученый решил взять для этой цели бензин. Для применения нового топлива потребовалось придумать новое устройство, которое помогало трансформировать новое горючее в газ. После этого бензиновые пары требовалось смешать с воздухом.
Брайтон считается создателем и первого испарительного карбюратора. Однако он получился не слишком удачным. Тем не менее, именно этот ученый первым предложил использовать в качестве топлива ГСМ.
Немецкие модификации первых ДВС
В 1876 году исследованиями стали заниматься немецкие ученые. Многие из их имен по сей день считаются весьма известными в автомобильной индустрии. Первым стоит назвать Николаса Отто. Благодаря этому исследователю появился легендарный «цикл Отто». Этот ученый первым придумал и создал двигатель, который работал на четырех цилиндрах. После чего уже в 1877 году исследователь получил патент на новое устройство.
Этот двигатель по сей день лежит в основе множества современных моторов.
Еще одним известным ученым, который внес значительный вклад в развитие ДВС, стал Готлиб Даймлер. В сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом он придумал мотор, который работал на основе газа.
В 1886 году ученые создали первый автомобиль, который работал на ДВС. Устройство получило название Reitwagen. До того момента движок ставили на двухколесный транспорт. Майбах придумал первый карбюратор с жиклерами, который тоже использовался довольно длительное время.
Чтобы создать эффективный ДВС, инженерам пришлось объединить свои усилия. В результате сформировалась группа ученых, в которую вошли Майбах, Отто и Даймлер. Они смогли собирать по 2 мотора в день. По тем временем это был отличный показатель.
Однако спустя некоторое время позиции исследователей в совершенствовании устройств разошлись. В результате Даймлер покинул команду для основания собственной компании. Майбах последовал за своим другом.
В 1889 году Даймлер создал первую автомобильную фирму Daimler Motoren Gesellschaft. Пару лет спустя Майбах собрал первый «Мерседес», который лег в основу создания знаменитого немецкого бренда.
Не менее известным немецким ученым стал Карл Бенц. Первый ДВС он создал в 1886 году. К тому моменту у ученого уже была своя компания Benz & Company.
Генри Форд – отец автоиндустрии
Важный вклад в развитие ДВС внес Генри Форд. В 1903 году он организовал компанию «Форд». При этом знаменитый бизнесмен не только начал разрабатывать новое поколение двигателей, но и предоставил много рабочих мест.
В 1903 году Селден подал против Форда иск. Суть его претензий заключалась в воровстве его конструкции двигателя. Судебный процесс продолжался 8 лет. В результате суд решил, что права истца не нарушаются, а Форд пользуется своей конструкцией мотора.
Когда началась Первая мировая война, Форд стал заниматься разработкой первого тяжелого двигателя, который предназначался для грузовых авто.
В период Второй мировой войны его устройство начали устанавливать на грузовые самолеты.
Создание ДВС стало настоящим прорывом в науке. При этом вклад в конструирование и совершенствование этой разработки внесло много известных ученых.
История создания двигателя внутреннего сгорания
Изобретение двигателя внутреннего сгорания.
На протяжении истории человечества люди пытались заменить ручную работу машинами. Уже в 18 веке в промышленности использовался паровой двигатель.
Но это устройство было громоздким, имело низкий коэффициент полезного действия, требовало значительных сил по обслуживанию. Если в цилиндре парового двигателя пар заменить топливом и там сжигать, то получится выигрыш в мощности, уменьшатся размеры устройства, повысится КПД. Какое топливо использовать? Первоначально пытались использовать угольную пыль, смесь водорода с воздухом. Но первые устойчиво работающие двигатели получилось сделать при использовании газа, позже – нефтепродуктов.
Некоторые конструктивные элементы двигателя разработаны исследователями на основании открытий предыдущих веков. Еще в 6-ом веке нашей эры кривошипно-шатунный механизм использовался на лесопильных устройствах в Малой Азии и Сирии. Первое упоминание коленчатого вала датируется 1206 годом. Аль-Джазари применил его в двухцилиндровом насосе.
Инженер из Франции Филипп Лебон Д’Хумберстейн в 1801 г. запатентовал двухтактный двигатель, где использовалось сжатие топливной смеси. Двигатель работал на светильном газе, получаемом способом перегонки без доступа кислорода древесины или угля.
Конструктор не построил действующую модель из-за гибели в 1804 г.
Французы Джозеф Никефор Ниепсе и его брат Клод в 1807 г. запустили двигатель, где топливом использовали угольную пыль. Этот образец применяли в качестве лодочного мотора. Еще один француз Франсуа Исаак де Риваз в то же время предложил модель двигателя на водороде. В нем имелись некоторые узлы, примененные впоследствии в последующих разработках: поршневая группа и устройство искрового зажигания топливной смеси.
Первый двигатель, в дальнейшем использовавшийся в промышленности, запатентовал и изготовил в 1823 г. английский инженер Сэмюэль Браун.
Итальянцы также работали над созданием нового мотора. Эудженио Барсанти вместе с Феличе Маттеуччи предложили свою модель двигателя внутреннего сгорания в 1853 г.
В 1860 г. изобретатель из Франции Жан Этьен Ленуар сделал устойчиво работающий двухтактный двигатель. Модель имела водяное охлаждение, систему смазки, появился кривошипно-шатунный механизм.
Топливом служил светильный газ. Поджигание горючей смеси производилось с помощью искры от постороннего источника. Двигатель нашел практическое применение, выпускался массово.
Конструктор из Германии Николаус Аугуст Отто в 1860 г., взяв за основу модель Ленуара, придумал свой двигатель, но запатентовать его не получилось. В 1863 г. он создал еще один работающий образец двухтактного атмосферного двигателя. Двигатели Отто оказались лучше.
Прорыв в двигателестроении произошел с изобретением устройства для приготовления и подачи топливной смеси – карбюратора. Еще в 1838 г. Уильяму Бартнеру выдали патент на это устройство. В 1864 г. Зигфрид Маркус сконструировал одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов.
Делались попытки использовать в качестве топлива керосин. В 1872 г. такие опыты проводил американец Брайтон. Но впоследствии керосин, из-за плохого испарения, заменили бензином. В это же время Брайтон изобрел «испарительный» карбюратор, но он работал плохо.
В 1877 г. Отто получил еще патент на новый четырехтактный двигатель. Устройство имело один цилиндр. Теоретическое описание принципа действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания сделал еще в 1861 г. французский инженер Эжен-Альфонс Бо де Роша. Во многих бензиновых двигателях до сегодняшнего дня применяется четырехтактный цикл. Производство моторов Отто началось в 1878 г.
В 1883 г. Готлиб Даймлер создал первый калильный двигатель. Зажигание бензина осуществлялось от специальной раскалённой трубочки.
В 1892 г. Рудольф Кристиан Карл Дизель запатентовал двигатель, работающий по новому принципу. Топливная смесь в нем загоралась от сжатия в цилиндре. В 1897 г. сделан первый работоспособный образец этого двигателя. Первоначально топливом в этих двигателях использовали растительные масла или лёгкие продукты переработки нефти. Дизельные двигатели нашли применения в промышленности и на транспорте.
Первые образцы испарительных карбюраторов работали плохо.
Ускорилось производство двигателей только после изобретения карбюратора нового типа. Его создание принадлежит инженерам из Венгрии Донату Банки и Яношу Чонка, получившим в 1893 г. патент на распыливающий карбюратор с жиклёром. Принцип его работы используется в карбюраторах современных моторов. Конструкторы предложили испарение бензина заменить распылением. Благодаря чему топливо равномерно распределяется и испаряется уже камере сгорания. Через специальный дозирующий жиклер топливо всасывалось и распылялось. В карбюраторе имелось устройство, обеспечивающее постоянный уровень топлива, в нем поддерживался стабильный напор и состав горючей смеси, подачей воздуха регулировалось количество топлива, подаваемое в цилиндр. В 1898 г. Донат Банки разработал двигатель с высокой степенью сжатия и карбюратором с двумя диффузорами. В нем использован новый метод эмульсионного смесеобразования распылением, используемый и в наши дни.
С 19 века двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью любого производства, применяются на транспорте, в быту.
Работы по созданию двигателя параллельно велись в Европе, США, России. В одной краткой статье невозможно осветить всю историю. Здесь описаны только наиболее известные открытия в этой области.
Добавить комментарий
Первые. История, без которой бы не было Tesla / Хабр
2016 год. Жара. Нижний Новгород. На стоянке ретро-ралли «Пекин — Париж» толпился народ, около огромной La France стоял парень и что-то бормотал, наводя смартфон на каждую деталь. Я прислушалась, он заметил моё внимание и спросил удивлённо: «Неужели оно сюда само?!» Действительно, наш город был этапом ралли протяжённостью более 14 тысяч км, и на тот момент автомобили от 1907 до 1972 г.в. прошли почти две трети пути. Многие из них были не просто ретро автомобилями — они были моделями, на которых что-то появилось впервые, которые были основой всего автомобилестроения. Они были теми, без которых не было бы жарких споров на Хабре о Tesla или BMW. Они были первыми.
Цепной привод, деревянные спицы колеса, аутентичный интерьер — La France.
Да, она смогла
Двигатель внутреннего сгорания
Первые попытки создать что-то похожее на двигатель внутреннего сгорания существовали ещё в XVIII веке, когда учёные озадачились вопросом, как бы так взять и преобразовать энергию топлива в механическую. Первыми, пожалуй, были братья Ньепс (Франция), которые изобрели пиреолофор — двигатель на угольной пыли. Однако их инновацию не признали, и двигатель так и остался на чертежах.
Затем были успешные и не очень опыты Этьена Ленуара — двухтактный двигатель с карбюратором и искровым зажиганием от постороннего источника на каменноугольном газе, затем одноцилиндровый карбюраторный двигатель Зигфрида Маркуса (впервые работал от сгорания нефтепродуктов и был установлен на «машину», выжимающую 10 миль в час), в 1873 году появился буквально огромный двигатель Джорджа Брайтона… Но прорыв совершил Николас Отто.
Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания впервые был построен Николасом Отто в 1878 году, и это изобретение повлияло на всю автомобильную промышленность.
Однако первый серийный автомобиль с дизельным двигателем появился гораздо позже — в 1936 году, им стал Mercedes-Benz 260D.
Однако, как это нередко бывало в истории науки, право на изобретение экипажа без лошадей с двигателем внутреннего сгорания было оспорено и другими автостроителями, например, Зигфридом Маркусом в 1883 году и Готтлибом Даймлером в 1886. Даймлер разработал по сути прототип современного газового двигателя с вертикальными цилиндрами и карбюратором. Это была компактная модель, основной задачей которой было обеспечить приемлемо высокую скорость передвижения автомобиля.
Коробка передач
Итак, двигатель изобретён, но автомобили не могут взобраться в относительно крутую горку, им не хватает «сил». Дело в том. что ДВС способны развивать необходимую рабочую мощность в небольшом диапазоне оборотов, а как же тогда изменять крутящий момент, не ограничиваясь возможностями двигателя? Возникла необходимость в механизме, который будет передавать вращательный момент двигателя на колёса автомобиля.
На самом деле нет. Всё началось с изобретения Карла Бенца. В 1890 году жена Карла, Берта, вместе с сыном изобретателя втайне от мужа и отца отправилась в дорогу длиной 80 км, чтобы показать миру автомобиль мужа и доказать, что это не «дьявольская машина». Это был ужасный, невыносимо тяжёлый путь: изнашивались кожаные тормозные механизмы, приходилось собирать по аптекам и лавкам топливо — лигроин, средство для выведения пятен. 0,8 л.с. двигателя не хватало мощности и Берта с сыном постоянно были вынуждены толкать автомобиль. По итогам поездки мистер Бенц засел за чертежи.
Недавний ролик Mersedes о подвиге Берты. Путешествие, которое изменило всё.
Первая версия была примитивной: два шкива разного диаметра на ведущей оси, которая соединялась с валом двигателя ремнём. Всё. Работала эта конструкция на базе простой физики, изменяя крутящий момент на ведущих колёсах. Если шкив, расположенный на валу двигателя, вращал шкив оси большего диаметра, крутящий момент усиливался и машина трогалась с места.
Если же вращался малый шкив, угловая скорость колёс возрастала и усилие двигателя становилось меньше. Чуть позже ремень заменили цепью, шкивы — звёздочками (помните автомобиль в начале поста? Он как раз такой).
La France
А что же Луи Рено? Ошибка в фактах? Нет.
Более современная коробка передач была изобретена в 1898 году и впервые была применена в Renault Voiturette (Рено «Автомобильчик»). 24 декабря 1898 года Луи Рено демонстративно проехал на своём автомобилей по одной из самых крутых улиц Парижа — без коробки передач это оказалось бы невозможным. А вот передний привод впервые появился только в 1929 году на автомобиле Cord L29, хотя до массового производство он дошёл уже в послевоенные годы.
Так что тогда изобрёл Луи Рено? По сути, карданный вал. Серийная модель Voiturette Type А имела мощность двигателя 1,75 л.с. и была оснащена первой в мире коробкой передач с тремя «передними» скоростями и одной задней. Прямая передача с карданным валом, изобретённая основателем Рено, используется в заднеприводных автомобилях по сей день.
Речь идёт, конечно, о механической КПП, а вот автоматическая КПП появилась в США в 1939 году в автомобилях Oldsmobile Custom 8 Cruiser.
Право руля
Первые автомобили были оснащены румпелями — рычагами управления, ни о каком круглом руле не было и речи. Управление было очевидным, но неэффективным на большой скорости: водитель тянул рычаг вправо или влево и автомобиль поворачивал в указанном направлении. Собственно, именно жажда скорости (ну по тем временам скорости) дала толчок к внедрению круглого руля. С появлением автомобилей к концу XIX века стали появляться первые гонки, на которых управление румпелем превращалось в кошмар водителя.
Автомобиль Даймлера с ДВС 1889 года с румпелями
В 1894 году Альфред Вашерон установил круглый руль на свой Panhard 4hp и достойно выступил на гонке «Париж — Руан». К 1898 году весь Panhard был оснащён рулевым колесом. Его примеру последовали остальные автопроизводители. Первые рули (да что там первые — сперва до 30-х, а потом и до 50-х годов XX века) имели жёсткую нерегулируемую рулевую колодку, что приводило к страшным травмам водителей порой даже при не очень серьёзных авариях.
Panhard с рулевым колесом
Кстати, в 1910 году появился первый электрический клаксон.
А таким был клаксон одного из Rolls-Royce ралли 2016 года
Мелочей не бывает
Угадайте, кто изобрёл трёхточечные ремни безопасности? Если вы увлечены автомобилями, то наверняка угадали по слову «безопасность», — конечно, Volvo. Впервые они появились в модели Volvo PV 544. До этого, конечно, они существовали даже более, чем сотню лет, но не были надёжными и эффективными — обычный крепёж двумя точками.
Volvo PV 544
Изобретения одной строкой
- Подушки безопасности появились поздно — в 1972 году. Впервые они были установлены на Ford Taunus 20М P7B и Oldsmobile Toronado, но широкую популярность обрели более чем через десятилетие.
- Кондиционер появился в 1939 году на Packard Twelve Sedan. Он был очень дорогим и крайне неудобным в использовании.
- Первая аудиосистема появилась в 1930 году, это были радиоустановки Motorola, в 1932 на немецких Studebaker появились знаменитые Blaupunkt.
- А вот дворники изобрела женщина, американка Мэри Андерсон, которая придумала и запатентовала механический привод для щёток, которыми водители чистили лобовые стёкла. Дворники с электроприводом изобрела Шарлотта Бриджвуд спустя 14 лет, в 1917-м. Но массовое «навешивание» дворников заслуга компании Bosch.
- Поворотники в том виде, в каком мы их знаем, появились на Buick Roadmaster в 1939-м, они пришли на смену механическим стрелочкам и неудобным фонарикам.
- Первый гидроусилитель руля появился на роскошном Chrysler Crown Imperial в 1951 году, сменив пневмосистемы и силу человеческих мышц. Через три года ГУР дошёл и до Европы — на французском Citroen DS 19. К слову, именно Citroen DS 19 стал первым обладателем дисковых тормозов. Да и вообще, это был удивительно продвинутый по своим временам автомобиль.
- Барабанные тормоза на всех колёсах впервые появились на Lancia Lambda в 1922 году.
Среди первых автомобилей есть свои супергерои, которые оказались «первоносителями» сразу нескольких устройств.
Одним из таких был Cadillac Model 30 Self Starter 1912 года: представленная публике модель имела стартер, зажигание и первые фары с вольфрамовой нитью (а не непрочной угольной). Что касается стартера, он пришёл на смену кривому стартеру (той самой ручке, которой заводили первые двигатели. Впрочем, до сих пор эта ручка актуальна для некоторых автомобилей, например, для некоторых УАЗов). Кстати, именно изобретение стартера отчасти откинуло существование электромобилей на много лет назад: использование ДВС стало простым и мотивация к развитию электродвигателей пропала, предстояло развивать двигатели внутреннего сгорания.
Cadillac Model 30 Self Starter
Стоп, каких ещё электродвигателей?
За два столетия до Tesla
Первым серийным электромобилем считается Mitsubishi i-MiEV 2009 года… Стоп! Нас не интересует 2009 год, нас интересует 1828 год, когда венгерский физик Аньош Иштван Йедлик изобрёл электрическую карету. На этом опыты с предками Tesla не закончились: в 1834 году кузнец Томас Давенпорт создал свою версию автомобиля на электроприводе, за ним последовал голландец Сибранд Стратингх и его помощник Кристофер Беккер, которые оснастили своё изобретение аккумулятором для подзарядки.
Электромобиль Уильяма Моррисона, 1890 год
Электромобиль La Jamais Contente 1899 года, достигший скорости 100 км/ч. Обратите внимание на эргономику и по тем временам сверх футуристичный дизайн
Мы уже упомянули стартер, который, вероятно, стал убийцей электромобиля, но на самом деле был более очевидный убийца — автомобиль Ford T. Генри Форд использовал для сборки автомобилей конвейер, тем самым значительно снизив стоимость транспортного средства. А потом дело было за гениальной коммерцией: великий миллионер отказался от маржи и заработал на товарообороте, сделав первый в истории народный автомобиль. Ford T оказался втрое дешевле электромобиля — победитель конкурентной гонки был определён.
Ford T — «убийца» электромобилей
Автомобили прошлого продолжают будоражить мысли как инженеров, так и фанатов — представьте себе, они готовы подготовить свой автомобиль и заплатить взнос 65 000$, чтобы стартовать из Пекина, проехать степи Монголии и Казахстана, пересечь Алтай, проехать по России и добраться до Парижа в ралли, где каждый уже победитель.
В этом году мы ждём ралли «Пекин — Париж» в Нижнем Новгороде 24 июня и готовимся к профессиональной и тёплой встрече. Потому что ничто не сравнить с этими автомобилями, благодаря которым состоялась история.
Если вы из Нижнего Новгорода, то время и место — здесь. Конечно же, посещение чек-пойнта и стоянки полностью бесплатно.
P.S. На официальном сайте ралли можно посмотреть маршрут и узнать, в каких городах будут промежуточные этапы — не пропустите в своём городе!
Кто и когда изобрел двс. История создания двигателя внутреннего сгорания. Типы двигателей внутреннего сгорания
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.
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
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.
Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС нашли очень широкое распространение. Основным недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Кроме этого ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).
двигатель внутреннее сгорание автомобиль
В настоящее время никого не удивишь использованием двигателя внутреннего сгорания. Миллионы автомобилей, бензогенераторов и других устройств используют в качестве привода ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Появление этого типа двигателя в 19 веке обусловлено в первую очередь необходимостью создания эффективного и современного привода для различных промышленных устройств и механизмов.
В то время, в основной своей массе, использовался паровой двигатель. Он имел массу недостатков, например, низкий коэффициент полезного действия (т.е. большинство энергии затрачиваемой на производство пара просто пропадало), был достаточно громоздким, требовал квалифицированного обслуживания и большого количества времени на запуск и остановку. Промышленности требовался новый двигатель лишенный этих недостатков. Им стал двигатель внутреннего сгорания.
Еще в 17 веке голландский физик КристианХагенс начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания, а в 1680 году был разработан теоретический двигатель, топливом для которого служил черный порох. Однако до воплощения в жизнь идеи автора так и не дошли.
Первым, кому удалось создать первый в мире действующий двигатель внутреннего сгорания был НисефорНьепс. В 1806 году он с братом представили в Национальный институт (так называлась тогда французская Академия наук) доклад о новой машине, которая «по силе была бы сравнима с паровой, но потребляла бы меньше топлива».
Братья назвали ее «пирэолофор». С греческого это можно перевести как «влекомая огненным ветром». Работала она на угольной пыли, а не на бензине или газе. В те времена не было ни газовой, ни нефтеперерабатывающей промышленности.изобретение пирэолофора вызвало большой интерес. Двум комиссарам было поручено разобраться в изобретении. Одним из комиссаров был Лазар Карно. Карно дал положительный отзыв, даже попавший в газеты. Хотя у двигателя был ряд недоработок, многие из них нельзя было устранить на то время из-за отсутствия необходимых технологий: поджиг пыли, например, осуществлялся при атмосферном давлении, распределение горючего вещества внутри камеры было неравномерным, да и прилегание поршня к стенкам цилиндра требовало совершенствования. В те времена поршень паровой машины считался подогнанным к стенкам цилиндра, если между ними с трудом проходила монета.
Братья построили двигатель и оснастили им в 1806 году трехметровую лодку, весом 450 кг. Лодка ходила вверх по речке Соне со скоростью вдвое больше скорости течения.
У Лазара Карно был сын — лейтенант Главного штаба Сади Карно, который в 1824 году издает в 200 экземплярах работу, увековечившую впоследствии его имя. Это «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». В этой книжке он заложил основы термодинамики — теории для разработки двигателей внутреннего сгорания. В книге упоминалась машина Ньепсов, которая, возможно, и натолкнула Сади Карно на размышления о двигателях будущего — всех двигателях внутреннего сгорания: и газовых, и карбюраторных, и дизельных. Он также предлагает дальнейшее совершенствование двигателя, начиная от сжатия воздуха в цилиндре и т.д.
Пройдет еще четверть века, прежде чем английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) и немецкий физик Рудольф Клаузиус возродят идеи Карно и сделают термодинамику наукой. О Ньепсах вообще никто не вспомнит. А следующий двигатель внутреннего сгорания появится лишь в 1858 году у бельгийского инженера Жан ЖосефаЭтьенЛенуара. Двухтактовый электрический карбюраторный двигатель, двигатель с искровым зажиганием, топливом для которого служил каменноугольный газ, станет первым коммерчески успешным двигателем такого рода.
Первый двигатель проработал лишь несколько секунд из-за отсутствия системы смазки и системы охлаждения, которые были успешно применены на последующих образцах. В 1863 году Ленуар улучшил конструкцию своего двигателя, использовав вместо газового топлива, керосин. На нем трехколесный прототип современных машин проехал исторические 50 миль.
Двигатель Ленуара не был лишен недостатков, его КПД достигал лишь 5%, он не очень эффективно расходовал топливо и смазочные материалы, слишком сильно нагревался и т.д., но это был первый, после долгих лет забвения, коммерчески успешный проект создания нового двигателя для нужд промышленности. В 1862 году французский ученый Альфонс Беу де Рохас предложил и запатентовал первый в мире четырехцилиндровый двигатель. Но до его создания, а тем более коммерческого производства дело так и не дошло.
1864 год — австрийский инженер Зигфрид Маркус создал первый в мире одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания сырой нефти. Несколько лет спустя этот же ученый сконструировал транспортное средство, передвигающееся со скоростью 10 миль в час.
1873 год — Джордж Брайтон предложил новую конструкцию 2-х цилиндрового карбюраторного керосинового двигателя, в последствие ставшим бензиновым. Это был первая безопасная модель, правда слишком массивная и медленная для коммерческого использования.
1876 год — Николас Отто, спустя 14 лет после теоретического обоснования работы 4-х цилиндрового двигателя Рохасом, создал рабочую модель, известную, как «цикл Отто», цикл с воспламенением от искрового разряда. ДВС Отто имел вертикальный цилиндр, вращаемый вал располагался на боку, с валом была соединена специальная рейка. Вал поднимал поршень, за счет чего образовывалось разрежение, благодаря которому всасывалась топливовоздушная смесь, которая впоследствии воспламенялась. В двигателе не использовалось электрическое зажигание, инженеры не обладали достаточным уровнем знаний в электротехнике, смесь воспламенялась отрытым пламенем через специальное отверстие. После взрыва смеси возрастало давление, под действием которого поршень поднимался (сначала под действием газа, а потом по инерции) и специальный механизм отсоединял рейку от вала, вновь создавалось разрежение, топливо засасывалось в камеру сгорания, и процесс повторялся вновь.
КПД этого двигателя превышал 15 %, что было значительно выше, чем КПД любой паровой машины того времени. Удачная конструкция, высокая экономичность, а так же постоянная работа над устройством агрегата (именно Отто в 1877 году запатентовал новый вид двигателя внутреннего сгорания с четырехтактным циклом, который лежит в основе большинства современных ДВС) позволило занять значительную долю рынка приводов для различных устройств и механизмов.
1883 год — французский инженер Эдуард Деламар-Деботвиль конструирует одноцилиндровый четырехтактовый двигатель, топливом в котором служил газ. И хотя до практического воплощения идей дело так и не дошло, по крайней мере, на бумаге Деламар-Деботвиль опередил ГотлибаДаймлераи Карла Бенца.
1885 год — ГотлибДаймлер создал то, что сегодня называют прототипом современного газового двигателя — устройство с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Для этих целей Даймлер совместно со своим другом Вильгельмом Майбахом приобрели мастерскую близ города Штутгарт.
Двигатель создавался для того, чтобы он мог двигать экипаж, поэтому требования, предъявляемые к нему, были весьма значительными. ДВС должен был быть, компактным, обладать достаточной мощностью и не требовать газогенератора. “Reitwagen” — так назвали первое двухколесное транспортное средство изобретатели. Год спустя миру предстал и первый прототип 4-х колесного авто. Майбах разработал эффективный карбюратор, который обеспечивал эффективное испарение топлива. В то же время венгр Банки запатентовал устройство карбюратора с жиклером. В отличие от предшественников в новом карбюраторе предлагалось не испарять, а распылять топливо, которое испарялось непосредственно в цилиндре двигателя. Так же карбюратор дозирует топливо и воздух и равномерно смешивает их в нужной пропорции.ГотлибДаймлер с самого начала своей инженерной карьеры он был убежден, что паровой двигатель устарел и нуждается в скорейшей замене. Газовые двигатели — вот в чем видел перспективу развития Даймлер. Ему пришлось обстучать множество порогов фирм, которые не хотели рисковать и вкладывать деньги в пока еще неизвестный им продукт.
Майбах, первый человек, который понял его, впоследствии стал его другом и партнером. В 1872 году Даймлер совместно с Николасом Отто собирает всех лучших специалистов, с которыми ему приходилось когда-либо работать во главе с Майбахом. Задача была сформулирована следующим образом: создать работоспособный и эффективный газовый двигатель. И уже два года спустя эта задача была выполнена, а производство двигателей поставлено на поток. Два двигателя в день — огромная скорость по тем меркам. Но здесь позиции Даймлера и Отто на дальнейшее развитие фирмы начинают расходиться. Первый считает, что необходимо усовершенствовать конструкцию и провести ряд исследований, второй говорит о необходимости увеличить производство уже сконструированных двигателей. На почве этих противоречий Даймлер покидает компанию, вслед за ним уходит и Майбах.В 1889 году они организуют фирму «DaimlerMotorenGesellschaft», с конвейера которой сходит первый автомобиль. А двенадцать лет спустя Майбах собирает первый автомобиль Мерседес, названный по имени своей дочери, который впоследствии станет легендой.
1886 год — 29 января Карл Бенц запатентовал конструкцию первого в мире трехколесного газового автомобиля с электрическим зажиганием, дифференциалом и водяным охлаждением. Энергия к колесам подводилась при помощи специального шкива и ремня, присоединенным к передаточному валу. В 1891 году им же была построена 4-х колесная машина. Именно Карл Бенц был первым, кому удалось совместить воедино шасси и двигатель.Уже в 1893 году автомобили Бенца становятся первыми в мире дешевыми транспортными средствами массового производства. В 1903 году Фирма «Benz&Company» слилась с фирмой Даймлера, образовав «Daimler-Benz», а позже «Mercedes-Benz», а сам Бенц стал членом наблюдательного совета, пока не умер в 1929 году. 1889 год — Даймлер усовершенствовал свой четырехтактовый двигатель, предложив V-образное расположение цилиндров и использование клапанов, намного увеличивших удельную мощность двигателя на единицу массы.
Таким был путь развития двигателей внутреннего сгорания, принесших в нашу жизнь комфорт и скорость перемещения.
Дальнейшее развитие этого направления покажет время, но уже сейчас конструкторы предлагают достаточно интересные альтернативные варианты конструкции ДВС.
Двигатель внутреннего сгорания
Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:
не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо, сгорая, само образует рабочее тело;
компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;
экономичнее;
потребляет газообразное или жидкое топливо, обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.
История создания
В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз (François Isaac de Rivaz) построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваса.
Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: шатунно-поршневую группу и искровое зажигание. Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром (1822-1900) 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. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.
Познакомившись с двигателем Ленуара, выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто (1832-1891) создал в 1863 двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.
В 1876 г..jpg)
Николаус Аугуст Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.
В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.
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.
Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель 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 и Чарльз Парр 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
Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элборна 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».
В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (ЩЭЛ1).
Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по проекту профессора Ю. В. Ломоносова по личному указанию В. И. Ленина в 1924 году на немецком заводе Эсслинген (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).
Типы двигателей внутреннего сгорания
Поршневые двигатели — камера сгорания содержится в цилиндре, тепловая энергия превращается в механическую с помощью кривошипно-шатунного механизма.
Газовая турбина — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.
Жидкостный ракетный двигатель и воздушно-реактивный двигатель преобразуют энергию сгорающего топлива непосредственно в энергию реактивной газовой струи.
Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля (двигатель Ванкеля).
ДВС классифицируют:
по назначению — на транспортные, стационарные и специальные.
по роду применяемого топлива — лёгкие жидкие (бензин, газ), тяжёлые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).
по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).
по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.
по количеству и расположению цилиндров.
Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддува (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма.
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
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.
Все о двигателях внутреннего сгорания и особенностях их работы. Несколько интерестных фактов о двс Отец основатель автоиндустрии
Двигатель типичного автомобиля имеет мощность 100-200 л. с. или 70-150 кВт. На самые мощные спортивные автомобили ставят двигатели мощностью более 1000 л. с. А каковы пределы мощности современных двигателей, какие двигатели самые мощные и где они используются? Об этом — в данном посте.
1) Самый мощные двигатели внутреннего сгорания (дизельные) выпускает фирма Wartsila. Используются такие двигатели на кораблях, а их мощность достигает почти 110 тысяч л. с. или 80 мВт (миллионов Ватт).
Wartsila — Sulzer — RTA96-C
2) Весьма мощные двигатели — это паровые турбины, которые используются на АЭС. В настоящий момент мощность самых крупных из таких турбин превышает 1700 мВт.
Монтаж новой мощной турбины для Нововоронежской АЭС
3) Но самые мощные двигатели — это те, которые используются в космических ракетах. Правда, основной характеристикой ракетных двигателей является не мощность, а тяга, которая измеряется в килограммах. Но мощность такого двигателя тоже можно посчитать, и она достигает невероятных значений. Так, мощность ракетного двигателя рд-170 составляет около 27 гВт (т. е. 27 миллиардов Ватт)! Для достижения такой гигантской мощности двигатель сжигает 2,5 тонны топлива в секунду.
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.
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.
Сядьте в лодку с грузом в виде большого камня, возьмите камень, с силой отбросьте его от кормы, — и лодка поплывет вперед. Это и будет простейшая модель принципа работы ракетного двигателя. Средство передвижения, на котором он установлен, содержит в себе и источник энергии, и рабочее тело.
Ракетные двигатели: факты
Ракетный двигатель работает до тех пор, пока в его камеру сгорания поступает рабочее тело – топливо. Если оно жидкое, то состоит из двух частей: горючего (хорошо горящего) и окислителя (повышающего температуру горения). Чем больше температура, тем сильнее вырываются газы из сопла, тем больше сила, увеличивающая скорость ракеты.
Ракетные двигатели: факты
Топливо бывает и твердым. Тогда оно запрессовывается в емкость внутри корпуса ракеты, служащую одновременно и камерой сгорания. Твердотопливные двигатели проще, надежнее, дешевле, легче транспортируются, дольше хранятся. Но энергетически они слабее, чем жидкостные.
Из применяющихся в настоящее время жидких ракетных топлив наибольшую энергетику дает пара «водород + кислород». Минус: чтобы хранить компоненты в жидком виде, нужны мощные низкотемпературные установки. Плюс: при сгорании этого топлива образуется водяной пар, так что водородно-кислородные двигатели экологически чистые. Мощнее них теоретически только двигатели со фтором в качестве окислителя, но фтор – вещество крайне агрессивное.
На паре «водород + кислород» работали самые мощные ракетные двигатели: РД-170 (СССР) для ракеты «Энергия» и F-1 (США) для ракеты «Сатурн-5». Три маршевых жидкостных двигателя системы «Спейс Шаттл» также работали на водороде и кислороде, но их тяги все равно не хватало, чтобы оторвать сверхтяжелый носитель от земли, — пришлось для разгона использовать твердотопливные ускорители.
Меньше по энергетике, но проще в хранении и использовании топливная пара «керосин + кислород». Двигатели на этом топливе вывели на орбиту первый спутник, отправили в полет Юрия Гагарина. По сей день, практически без изменений, они продолжают доставлять на Международную космическую станцию пилотируемые «Союзы ТМА» с экипажами и автоматические «Прогрессы М» с топливом и грузами.
Топливную пару «несимметричный диметилгидразин + азотный тетраоксид» можно хранить при обычной температуре, а при смешивании она сама воспламеняется. Но это топливо, носящее имя гептил, очень ядовито. Уже которое десятилетие оно применяется на российских ракетах серии «Протон», одних из самых надежных. Тем не менее, каждая авария, сопровождающаяся выбросом гептила, превращается в головную боль для ракетчиков.
Ракетные двигатели единственные из существующих помогли человечеству сначала преодолеть притяжение Земли, затем отправить автоматические зонды к планетам Солнечной системы, а четыре из них – и прочь от Солнца, в межзвездное плавание.
Существуют еще ядерные, электрические и плазменные ракетные двигатели, но они либо не вышли из стадии проектирования, либо только начинают осваиваться, либо неприменимы при взлете и посадке. Во втором десятилетии XXI века подавляющее большинство ракетных двигателей – химические. И предел их совершенства практически достигнут.
Теоретически описаны еще фотонные двигатели, использующие энергию истечения квантов света. Но пока еще нет даже намеков на создание материалов, способных выдержать звездную температуру аннигиляции. А экспедиция к ближайшей звезде на фотонном звездолете вернется домой не ранее чем через десять лет. Нужны двигатели на ином принципе, чем реактивная тяга…
Неважно для чего были сделаны эти , в попытке создания самого экономичного мотора или наоборот, самого мощного. Важен другой факт- эти двигатели были созданы и они существуют в реальных рабочих экземплярах. Мы рады этому и предлагаем нашим читателям вместе с нами посмотреть на 10 самых сумасшедших автомобильных двигателей, которые нам удалось найти .
Для составления нашего списка 10 сумасшедших автомобильных двигателей мы придерживались некоторых правил: в него попали только силовые установки серийных легковых автомобилей; никаких гоночных экземпляров моторов или экспериментальных моделей, потому что они необычны, по определению. Мы также не использовали двигатели из разряда «самых-самых», самые большие или самые мощные, исключительность рассчитывалась по другим критериям. Непосредственная цель данной статьи- подчеркнуть необычную, иногда и сумасшедшую, конструкцию двигателя.
Господа, заводите ваши моторы!
8.0-литров, более 1000 л.с. W-16 является самым мощным и сложным в производстве двигателем в истории. Он имеет 64 клапана, четыре турбонагнетателя, и достаточный крутящий момент, чтобы изменить направление вращения Земли- 1500 Нм при 3.000 оборотах в минуту. Его W-образный, 16-цилиндровый, по сути соединивший в себе несколько двигателей, никогда не существовал до, и, на какой-либо другой модели, кроме, нового автомобиля . Кстати, этот двигатель гарантированно отработает весь срок своей службы без поломок, производитель уверяет в этом.
Bugatti Veyron W-16 (2005-2015)
Bugatti Veyron, единственный автомобиль на сегодняшнее время, на котором можно повстречать в действии W образного монстра. Bugatti открывает список (На фото 2011 16.4 Super Sport).
В начале прошлого века, у автомобильного инженера Чарльза Найта Йельского случилось прозрение. Традиционные тарельчатые клапаны, рассуждал он, были слишком сложными, возвратные пружины и толкатели слишком неэффективными. Он создал собственный вид клапанов. Его решение окрестили «золотниковый клапан»- скользящая вокруг поршня муфта с приводом от редукторного вала, который открывает впускные и выпускные порты в стенке цилиндра.
Knight Sleeve Valve (1903-1933)
Удивительно, но это работало. Двигатели с золотниковыми клапанами предлагали высокую объемную производительность, низкий уровень шума, и отсутствие риска западания клапана. Недостатков было немного, в них входило увеличенное потребление масла. Найт запатентовал свою идею в 1908 году. Впоследствии она стала применяться всеми марками, от Mercedes-Benz до автомобилей Panhard и Peugeot. Технология ушла в прошлое, когда классические клапаны стали лучше справляться с высокими температурами и высокими оборотами. (1913 -Knight 16/45).
Представьте себе,1950-е годы, вы автопроизводитель пытающийся разработать новую модель автомобиля. Какой-то немецкий парень по имени Феликс приходит в ваш офис и пытается продать вам идею трехгранного поршня, вращающегося внутри овальной коробки (цилиндра специального профиля) для установки на вашу будущую модель. Вы согласились на такое? Скорее всего да! Работа этого вида двигателя настолько завораживает, что от созерцания этого процесса сложно оторваться.
Неотъемлемый минус всего необычного- сложность. В данном случае главная сложность заключалась в том, что двигатель должен быть неимоверно сбалансированным, с точно подогнанными частями.
Mazda/NSU Wankel Rotary (1958-2014)
Сам ротор является треугольным с выпуклыми гранями, три его угла- это вершины. При вращении ротора внутри корпуса, он создает три камеры, которые отвечают за четыре фазы цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Каждая сторона ротора при работе двигателя выполняет одну из стадий цикла. Не зря роторно-поршневой тип двигателя является одним из самых эффективных ДВС в мире. Жаль нормального расхода топлива от двигателей Ванкеля так и не удалось добиться.
Необычный мотор, не так ли? А знаете, что еще более странное? Этот мотор был в производстве до 2012 года и ставился он на спорткар ! (1967-1972 Mazda Cosmo 110S).
Коннектикутская компания Eisenhuth Horseless Vehicle была основана Джоном Айзенхутом, человеком из Нью-Йорка, который утверждал, что изобрел бензиновый двигатель и имел неприятную привычку получать иски от своих деловых партнеров.
Его модели Compound 1904-1907 годов отличались установленными в них трехцилиндровыми двигателями, в которых две внешние цилиндры приводились в движение при помощи воспламенения, средний «мертвый» цилиндр работал за счет выхлопных газов первых двух цилиндров.
Eisenhuth Compound (1904-1907)
Eisenhuth сулил 47% увеличение топливной экономичности, чем это было в стандартных двигателях аналогичного размера. Гуманная идея пришлась не ко двору в начале XX века. Об экономии тогда никто не помышлял. Итог- банкротство в 1907 году. (на фото 1906 Eisenhuth Compound Model 7.5)
Оставьте для французов возможность разрабатывать интересные двигатели, выглядящие обычными на первый взгляд. Известный Гальский производитель Panhard, в основном запомнился своей одноименной реактивной штангой- тягой Панара, устанавливал в свои послевоенные автомобили серию оппозитных моторов с воздушным охлаждением и алюминиевыми блоками.
Panhard Flat-Twin (1947-1967)
Объем варьировался от 610 до 850 см. куб. Выходная мощность была между 42 л.с. и 60 л.с., в зависимости от модели. Лучшая часть автомобилей? Panhard twin , когда-либо сумевшим побеждает в 24 Часах Ле-Ман. (на фото 1954 Panhard Dyna Z).
Странное название, конечно, но двигатель еще более странный. 3,3-литровый Commer TS3 был наддувным, оппозитно-поршневым, трёхцилиндровым, двухтактным дизельным двигателем. В каждом цилиндре по два поршня, стоящие друг напротив друга, с расположенной в одном цилиндре одной центральной свечой. У него не было головки цилиндров. Применялся один коленчатый вал (большинство оппозитных двигателей имеют два).
Commer/Rootes TS3 «Commer Knocler» (1954-1968)
Rootes Group придумала этот мотор для своей марки грузовых автомобилей и автобусов Commer. (Автобус Commer TS3)
Lanchester Twin-Crank Twin (1900-1904)
Результат составил 10,5 л.с. при 1.250 оборотах в минуту и отсутствие заметных вибраций. Если вы когда-нибудь задумывались, посмотрите на двигатель стоящий в этом автомобиле. (1901 Lanchester).
Как Veyron, лимитированная версия суперкара Cizeta (урожденная Cizeta-Moroder) V16T определяется своим двигателем. 560 сильный 6,0-литровый V16 в утробе Cizeta стал одним из самых раскрученных моторов своего времени. Интрига заключалась в том, что двигатель Cizeta, на поверку не являлся истинным V16. По факту это было два двигателя V8, объединенных в один. Для двух V8 использовался единый блок и центральный ГРМ. Что делает Это не делает его еще более безумным- расположение. Двигатель установлен поперечно, центральный вал подает энергию на задние колеса.
Cizeta-Moroder/Cizeta V16T (1991-1995)
Суперкар производился с 1991 по 1995 год, данный автомобиль имел ручную сборку. Изначально планировалось выпускать по 40 суперкаров в год, потом эта планка была снижена до 10, но в итоге почти за 5 лет производства было выпущено всего 20 автомобилей. (Фото 1991 Cizeta-16T Moroder)
Двигатели Commer Knocker были фактически вдохновлены на создание семейством этих французских двигателей со встречно установленными поршнями, которые производились с двумя-, четырьмя-, шести цилиндрами до начала 1920-х. Вот как это работает в двухцилиндровой версии: поршней в два ряда один напротив другого в общих цилиндрах таким образом, что поршни каждого цилиндра движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания. Коленвалы механически синхронизированы, причем выхлопной вал вращается с опережением относительно впускного на 15-22°, мощность отбирается либо с одного из них, либо с обоих.
Gobron-Brillié Opposed Piston (1898-1922)
Серийные двигатели производились в диапазоне от 2.3-литровых «двоек», до 11,4-литровых шестерок. Была также монстрообразная 13,5-литровая четырехцилиндровая гоночная версия мотора. На автомобиле с таким мотором гонщик Луи Риголи впервые достиг скорости 160 км/ч в 1904 году (1900 Nagant-Gobron)
Adams-Farwell (1904-1913)
Если идея двигателя вращающегося позади, не смущает вас, то автомобили Adams-Farwell отлично для вас подойдут. Вращался правда не весь , только цилиндры и поршни, потому что коленчатые валы на этих трех-, пятицилиндровых двигателях были статическими. Расположенные радиально, цилиндры были с воздушным охлаждением и выступали в качестве маховика, как только двигатель запускали, и он начинал работать. Моторы имели небольшой вес для своего времени, 86 кг весил 4.3 литровый трехцилиндровый мотор и 120 кг- 8.0 литровый двигатель. Видео.
Adams-Farwell (1904-1913)
Сами автомобили были с задним расположением двигателя, пассажирский салон был перед тяжелым двигателем, компоновка идеально подходила для получения максимального урона пассажирами в результате несчастного случая. На заре автомобилестроения о качественных материалах и надежных конструкция не думали, в первых самодвижущихся каретах по старинке использовалось дерево, медь, изредка металл, не самого высокого качества. Наверное, было не очень комфортно ощущать работу 120 килограммового мотора раскручивавшегося до 1.000 об/мин за своей спиной. Тем не менее, автомобиль производился в течение 9 лет. (Фото 1906 Adams-Farwell 6A Convertible Runabout).
Тридцать цилиндров, пять блоков, пять карбюраторов, 20.5 литров. Этот двигатель в Детройте разработали специально для войны. Chrysler построил A57 как способ удовлетворить заказ на танковый двигатель для Второй мировой войны. Инженерам пришлось работать в спешке, максимально используя насколько это возможно имеющиеся в наличии компоненты.
БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: Chrysler A57 Multibank
Двигатель состоял из пяти 251 кубовых рядных шестерок от легковых автомобилей, расположенных радиально вокруг центрального выходного вала. На выходе получилось 425 л.с. использовавшихся в танках M3A4 Lee и M4A4 Sherman.
Вторым бонусом идет единственный гоночный двигатель попавший в обзор. 3,0-литровый мотор использовавшийся BRM (British Racing Motors), 32-клапанный двигатель Н-16, сочетающий в себе по существу, две плоских восьмерки (Н-образный двигатель — двигатель, конфигурация блока цилиндров которого представляет букву «Н» в вертикальном или горизонтальном расположении H-образный двигатель можно рассматривать как два оппозитных двигателя, расположенных один сверху другого или один рядом с другим, у каждого из которых есть свои собственные коленчатые валы) . Мощность спортивного двигателя конца 60-х годов была более чем высокой, более 400 л.с., но H-16 серьезно уступал другим модификациям по весу и надежности. один раз увидел подиум, на Grand Prix U.S., когда Джим Кларк одержал победу в 1966 году.
БОНУС. Невероятные двигатели не ставшие серийными образцами: British Racing Motors H-16 (1966-1968)
16-цилиндровый мотор был не единственный над которым колдовали ребята из BRM. Они также разработали наддувный 1,5-литровый V16. Он крутился до 12.000 об/мин и производил примерно 485 л.с. Наверное, было бы классно установиться такой двигатель на Toyota Corolla AE86, не раз задумывались над этим энтузиасты со всего мира.
Двигатель — одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.
Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.
Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.
Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения — 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель — добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.
Ж.Ж.Этьен Ленуар
Устройство было крайне несовершенным — сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.
В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.
В 1873 году еще один инженер — Джордж Брайтон — смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.
В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.
Николас Отто
В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.
1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя — . 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 .
В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
by Jignesh Sabhadiya
В двигателе внутреннего сгорания используется топливо, которое сгорает в присутствии кислорода и искры. Взрывное сгорание толкает поршень в цилиндр. Движение поршня приводит в движение коленчатый вал, который приводит в движение колеса автомобиля или лопасти турбины. Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для заправки автомобилей, мотоциклов, кораблей, самолетов, вертолетов и поездов, работающих на угле.
Вы можете думать о дробовике как о типе двигателя внутреннего сгорания. Топливо в виде пороха взрывается в присутствии кислорода и искры. Этот взрыв создает силу в цилиндре, которая создает работу.
Работа выполняется путем толкания объекта вперед на высокой скорости. В двигателе внутреннего сгорания пуля заменяется поршнем, который с силой выбрасывается вперед. Поскольку поршень соединен с коленчатым валом, линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение колеса или турбины.
Кратко обсудим историю изобретения двигателя внутреннего сгорания.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?
В 1823 г. Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения в США; один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу с 1830 по 1836 год.0017 Первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто . В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе.
Этьен Ленуар родился в Мюсси-ла-Виль в 1822 году, который тогда находился в Люксембурге, а сейчас является частью Бельгии. В начале 1850-х он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером и экспериментировал с электричеством.
В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который установил на трехколесной повозке. Хотя он работал достаточно хорошо, он не экономил топливо, издавал много шума и часто перегревался. Двигатель полностью отключился бы, если бы для его охлаждения не подавалась вода, а для хранения газообразного топлива требовался бак.
В 1863 году он построил трехколесную повозку, работавшую на бензине. Во время демонстрации в Париже автомобиль преодолел расстояние в 11 км примерно за 3 часа, что соответствует средней скорости 3 км/ч.
Не слишком быстро! Что так впечатляло карету, как не то, что она так медленно двигалась? Что ж, тот факт, что он приводился в движение мотором, а не лошадью или мулом, делал его настоящей инновацией. Его двигатели были относительно успешными: всего было построено около 500 двигателей, но оставляли место для значительных улучшений.
Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил орден Почетного легиона за выдающиеся достижения в области телеграфии. Хотя Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни Ленуар был беден. Он умер во Франции в 1900.
Различные изобретения и изобретатели двигателей внутреннего сгорания
В то время как ряд ученых и инженеров проложили путь к изобретению двигателя внутреннего сгорания. Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, а работали на воздушно-топливной смеси, которая могла впрыскиваться или впрыскиваться во время первой части такта впуска.
Наиболее существенное различие между современными двигателями внутреннего сгорания и ранними конструкциями заключается в использовании сжатия, особенно внутрицилиндрового сжатия.
История двигателя внутреннего сгорания:
- В 1791 году Джон Барбер разработал газовую турбину.
- В 1794 году Томас Мид запатентовал газовый двигатель. Также в 1794 году Роберт-Стрит запатентовал двигатель внутреннего сгорания, который также был первым, кто использовал жидкое топливо, и примерно в то же время построил двигатель.
- В 1798 году Джон Стивенс построил первый американский двигатель внутреннего сгорания.
- В 1807 году французские инженеры Нисефор Ньепс (который впоследствии изобрел фотографию) и Клод Ньепс управлял прототипом двигателя внутреннего сгорания с контролируемым взрывом пыли, Pyréolophore, патент на который был выдан Наполеоном Бонапартом. Этот двигатель приводил в движение лодку на реке Сона во Франции. В том же году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания на основе водорода и привел двигатель в действие с помощью электрической искры.
- В 1808 году Де Риваз приспособил свое изобретение к примитивному рабочему транспортному средству – «первому в мире автомобилю с двигателем внутреннего сгорания».
- В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения.
- В 1854 году в Великобритании итальянские изобретатели Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи получили сертификат: «Получение движущей силы путем взрыва газов».
- В 1857 году Патентное бюро Great Seal выдало им патент № 1655 на изобретение «Улучшенного устройства для получения движущей силы из газов». Барсанти и Маттеуччи получили другие патенты на то же изобретение во Франции, Бельгии и Пьемонте между 1857 и 1859 годами..
- В 1860 году бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуар изготовил газовый двигатель внутреннего сгорания .
- В 1864 году Николаус Отто запатентовал первый атмосферный газовый двигатель.
- В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе.
- В 1876 году Николаус Отто , работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом , запатентовал сжатый заряд, четырехтактный двигатель .
- В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный бензиновый двигатель .
- Позже, в 1886 году, Benz начал первое коммерческое производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, в котором трехколесный, четырехтактный двигатель и шасси составляли единое целое.
- В 1892 году Рудольф Дизель разработал первый двигатель с воспламенением от сжатия со сжатым зарядом.
- 1926, Роберт Годдард запустил первую ракету на жидком топливе.
- В 1939 году Heinkel He 178 стал первым в мире реактивным самолетом.
- 15 мая 1941 года: Gloster E.28/39 становится первым британским реактивным самолетом, совершившим полет с турбореактивным двигателем Power Jets W.1, разработанным Фрэнком Уиттлом и другими.
- 1942: Макс Бентеле обнаруживает в Германии, что лопасти турбины могут ломаться, если вибрации находятся в их резонансном диапазоне, явление, уже известное в США по опыту паровых турбин.
- 18 июля 1942 г .: первый полет Messerschmitt Me 262 с реактивным двигателем.
- 1946: Сэмюэл Бейлин разрабатывает двигатель Baylin Engine, трехтактный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. Грубый, но сложный пример будущего двигателя Ванкеля.
- 1951: Инженеры Техасской компании, т. е. теперь Chevron, разрабатывают четырехтактный двигатель с топливной форсункой, в котором используется так называемый процесс сгорания Texaco. В отличие от обычных четырехтактных бензиновых двигателей, в которых для впуска воздушно-бензиновой смеси использовался отдельный клапан, у T. C.P. в двигателе используется впускной клапан со встроенным специальным кожухом, который подает воздух в цилиндр торнадо; затем топливо впрыскивается и воспламеняется свечой зажигания. Изобретатели утверждали, что их двигатель может сжигать практически любое топливо на нефтяной основе с любым октановым числом и даже некоторые виды топлива на основе спирта, например, керосин, бензин, моторное масло, тракторное масло и т. д., без детонации перед сгоранием и полного сгорания топлива. топлива, впрыскиваемого в цилиндр.Объявления
- 1950-е: Начинается разработка американскими фирмами концепции свободнопоршневого двигателя – двигателя внутреннего сгорания без кривошипа.
- 1954: Феликс Ванкель создал первый рабочий прототип (DKM 54) двигателя Ванкеля.
- 1986: Benz Gmbh подает заявку на патентную защиту двигателя с кулисным механизмом и начинает его разработку. Впоследствии разработка была прекращена.
- 1996: Ford Motor Company регистрирует патент на компактный газотурбинный двигатель.
- 2004: первый ГПВРД Hyper-X, поддерживающий высоту
- 2004: Toyota Motor Corp подала заявку на патентную защиту новой формы двигателя с кулисой.
- 2021: Во время конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2021 года 30 государств подписали запрет на двигатели внутреннего сгорания. Германия и ряд других участников конференции не согласились. В 2021 году компания Deutz AG представила новый двигатель внутреннего сгорания с нулевым уровнем выбросов водорода.
- 2030: Великобритания станет первой страной, запретившей продажу всех новых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Часто задаваемые вопросы.
Кто изобрел дизельный двигатель?
В 1890-х годах Рудольф Дизель изобрел эффективный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, который носит его имя. Ранние дизельные двигатели были большими и работали на низких скоростях из-за ограничений их систем впрыска топлива с помощью сжатого воздуха.
Кто изобрел бензиновый двигатель?
Николаус Отто был немецким инженером, который успешно разработал двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом, который работал на нефтяном газе и привел к созданию современного двигателя внутреннего сгорания.
Кто изобрел паровой двигатель?
В 1698 году Томас Савери запатентовал насос с ручными клапанами для подъема воды из шахт за счет всасывания, создаваемого конденсацией пара. Примерно в 1712 году другой англичанин, Томас Ньюкомен , разработал более эффективную паровую машину с поршнем, отделяющим конденсирующийся пар от воды.
Кто изобрел реактивный двигатель?
В 1922 году французский инженер Максим Гийом получил патент на простой реактивный двигатель. Хотя он так и не был построен, у него была правильная идея. Он состоял из ряда турбин для сжатия воздуха, который затем смешивался с топливом и воспламенялся. В результате быстро расширяющийся газ создавал тягу.
Первым, кому удалось заставить этот подход работать, был молодой инженер Королевских ВВС по имени Фрэнк Уиттл . В 1920-х годах он разработал ряд турбин и компрессоров, которые, как он утверждал, будут производить достаточную тягу для движения самолетов.
Однако британское министерство авиации не согласилось, что побудило его основать собственную компанию, которая в 1937 году изготовила первый работающий реактивный двигатель. первый реальный полет реактивного самолета Heinkel He 178 19 августа.39.
Категории Авто Теги Автозапчасти, Автомобиль, Автозапчасти, Двигатели, IC Engineсообщите об этом объявленииВсе о двигателе внутреннего сгорания
Подписаться
Apple | Гугл | Спотифай | Амазонка | Player.FM | TuneIn
Castbox | Сшиватель | Подкаст Республики | RSS | Патреон | Podvine
Одной из технологий, которые помогли сделать современный мир, является двигатель внутреннего сгорания. Без него мир сегодня был бы совсем другим.
Тем не менее, это не была полностью сформированная технология. Он развивался постепенно в течение столетия. Чтобы довести его до состояния, при котором его можно было бы использовать в транспортных средствах, потребовалось множество инноваций.
Узнайте больше о двигателе внутреннего сгорания, о том, как он был разработан, и обо всех проблемах, которые пришлось решать, в этом выпуске «Все везде ежедневно».
Этот эпизод спонсируется Audible.com.
Моя сегодняшняя аудиокнига — Мы уже там? Американское автомобильное прошлое, настоящее и беспилотное управление Дэн Альберт
В крестовых походах против автомобилей нет ничего нового. Его появление спровоцировало бои за уличное пространство, противопоставившие массы миллионерам, терроризирующим пешеходов. Когда у масс появились собственные автомобили, они тоже научились любить вождение.
Во время Второй мировой войны Вашингтон национализировал Детройт, и послевоенные американцы восприняли автомобиль и страну так, как если бы они были одним целым. Затем пришел энвайронментализм 1960-х и энергетический кризис 1970-х.
Многие предсказывали и даже приветствовали смерть автомобиля. Но многие другие встали на его защиту. Они приняли культуру дальнобойщиков и взяли радиостанции Citizen Band, требуя достаточного количества бензина, чтобы держать свои большие лодки на плаву. С 19В 80-е годы автомобильная культура восторжествовала, и теперь мы проезжаем больше миль, чем когда-либо прежде.
Вы можете получить бесплатную месячную пробную версию Audible и 2 бесплатные аудиокниги, перейдя на audibletrial.com/EverythingEverywhere или нажав на ссылку в примечаниях к шоу.
Я думаю, что хорошее место, чтобы начать это обсуждение, состоит в том, чтобы определить, что такое двигатель. Двигатель — это то, что преобразует сгорание в работу. Он отличается от двигателя, который преобразует электричество в работу. Несмотря на то, что эти термины часто используются взаимозаменяемо, двигатели и двигатели — это очень разные вещи.
Первыми двигателями были паровые двигатели. Паровая машина была основана на выработке тепла с помощью дерева, угля или другого горючего вещества и кипящей воды. Затем пар вращал турбину, которая вращала кривошип, способный работать.
Ключом к паровому двигателю было просто создание тепла для кипячения воды. То, что сжигалось для создания тепла, зависело от того, что было доступно и дешевле.
Двигатель внутреннего сгорания работает по-другому. Двигатель внутреннего сгорания основан на сгорании топлива и последующем расширении образующегося горячего газа. Горение должно быть заключено в пространстве, чтобы захватить давление расширяющегося газа, или, другими словами, оно должно быть внутренним.
По этой причине двигатель внутреннего сгорания сконструировать намного сложнее, чем паровой двигатель. Основы паровой машины были впервые созданы в Древней Греции. Однако двигатель внутреннего сгорания не был разработан до второй половины 19 века.
Первый двигатель внутреннего сгорания был разработан бельгийским инженером Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром в 1859 году. Его двигатель был довольно грубым, поскольку это был паровой двигатель, который был преобразован для сжигания угольного газа.
Человеком, которого считают создателем современного двигателя внутреннего сгорания, был немецкий инженер Николаус Отто, который определил цикл Отто в 1877 году и построил первый многотактный двигатель.
Что такое цикл Отто? Цикл Отто описывает четырехэтапный процесс сжигания топлива в двигателе.
Я кратко объясню это здесь, потому что это основа всего будущего. Так работает типичный четырехтактный двигатель в большинстве автомобилей в мире. Существуют вариации этого процесса, и в небольших двигателях, таких как газонокосилки, используется двухтактный процесс. Но для целей этого эпизода я расскажу о четырехтактном процессе.
Все это происходит в цилиндре с подвижным поршнем в нижней части цилиндра, с впускными отверстиями для топлива и воздуха и выпускным отверстием вверху, которое можно включать и выключать.
Первый такт называется тактом впуска. Здесь поршень опускается, создавая всасывание, которое втягивает топливно-воздушную смесь через открытый впускной клапан.
Второй такт — такт сжатия. Теперь, когда цилиндр заполнен топливно-воздушной смесью, впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. В этой фазе все клапаны закрыты.
Третий такт — такт сгорания. Искра воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь в цилиндре, создавая небольшой взрыв, и сила взрыва толкает цилиндр вниз.
Четвертый такт — такт выпуска. В этом такте поршень возвращается в цилиндр, выталкивая выхлопные газы из выпускного клапана.
Поршень, который перемещается вверх и вниз, соединен с другими поршнями через коленчатый вал, что гарантирует, что когда один поршень опущен, другой поршень находится вверху. Вот почему двигатели всегда будут иметь четное количество поршней и цилиндров. Большинство автомобилей сегодня будут иметь 6- или 8-цилиндровые двигатели, но есть небольшие автомобили с 4 цилиндрами, а некоторые мощные автомобили высокого класса могут иметь даже 10 или 12 цилиндров.
Коленчатый вал, соединяющий поршни, также является движущей силой любой работы, которую должен выполнять двигатель. В случае с автомобилем это будет трансмиссия.
Все, что я только что описал, не обязательно так сложно понять, по крайней мере, в теории. Тем не менее, это создает массу проблем, чтобы заставить его работать на практике.
Если вы помните мой эпизод об электромобилях, паровые и электрические автомобили были так же популярны, как и автомобили с двигателем внутреннего сгорания примерно до 19 века.10. Что в конечном итоге сделало автомобили с двигателями внутреннего сгорания доминирующими, так это решение многих сопутствующих им проблем.
Итак, основываясь на том, что я только что описал с четырехтактным циклом, давайте рассмотрим все инженерные проблемы, которые необходимо решить.
Во-первых, топливно-воздушная смесь, которая поступает в цилиндр. Вы не можете просто заполнить цилиндр кучей жидкого бензина. Жидкости плохо сжимаются. Его нужно поместить в туман и смешать с воздухом. Раньше для этого использовалось устройство, известное как карбюратор. Процесс смешивания воздуха и топлива называется карбюрацией. Сегодня большинство автомобилей будут делать то же самое, что и устройство, называемое топливной форсункой.
Воздух должен поступать снаружи двигателя. Кроме того, воздух должен быть чистым, поэтому для удаления любых твердых частиц требуется воздушный фильтр. По этой же причине автомобиль глохнет, если он находится под водой. У некоторых специальных транспортных средств будет трубка, которая размещает воздухозаборник над крышей, чтобы они могли пересекать реки.
После того, как топливно-воздушная смесь попала в цилиндр, ее необходимо воспламенить. Это делается с помощью свечи зажигания, которая позволяет электричеству создавать искру между зазором в верхней части свечи зажигания. Искра должна быть приурочена к максимальному сжатию топливно-воздушной смеси.
Поршень и цилиндр сделаны из металла, а металлы не любят тереться друг о друга. Это означает, что вам нужна какая-то смазка между поршнем и цилиндром, и именно здесь вступает в действие моторное масло. Без моторного масла трение между поршнем и цилиндром приведет к их заклиниванию и заклиниванию всего двигателя.
В такте выпуска отходы от сгорания должны быть устранены, и они должны куда-то деваться. Это все как бы вылететь в выхлопную трубу. Некоторые автомобили будут иметь каталитический нейтрализатор, который преобразует определенные токсичные газы.
Такт сгорания представляет собой небольшой взрыв, и взрывы шумные. Автомобили могут быть довольно шумными, но они будут создавать гораздо больше шума без устройства для уменьшения звука, называемого глушителем. Если вы когда-нибудь водили машину без глушителя, вы знаете, насколько громкой может быть машина. Глушитель — это акустическое устройство.
Цикл — это процесс, который повторяется снова и снова. Вопрос в том, как запускается цикл? В очень старых автомобилях была рукоятка, которую нужно было физически повернуть, чтобы запустить цикл. В конце концов, это было перенесено на электродвигатель, называемый стартером.
Электрический стартер, как и свеча зажигания, требует электрической системы для работы двигателя. Для этого требуется батарея для хранения электроэнергии, а также генератор для производства электроэнергии. Механическая энергия двигателя используется для выработки электроэнергии. В современных автомобилях это называется генератором переменного тока, потому что он создает переменный ток.
Таким образом, это объясняет поступление топлива и воздуха, выход выхлопных газов и смазку поршня и цилиндров. Однако есть еще одна огромная проблема.
Двигатели внутреннего сгорания на самом деле очень неэффективны. Эффективность определяется тем, сколько энергии топлива передается движению. Наиболее эффективные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД всего 40 %, а у большинства автомобилей КПД может составлять около 20 %.
Если только 20 % энергии топлива преобразуется в работу, куда девается остальная часть? Он преобразуется в тепло.
Жара — огромная проблема. Тепло заставляет металл расширяться, что на самом деле не очень хорошо, если есть движущиеся части, и это может привести к растрескиванию и деформации металла. Если вы когда-нибудь клали руку на двигатель или рядом с ним после того, как остановили машину, вы имеете представление о том, насколько она может нагреваться.
Вы буквально можете готовить еду на двигателе. В сети много видео, где люди готовят еду, завернутую в фольгу, на двигателе автомобиля. Если вы когда-либо оказывались в ситуации, похожей на отключение электроэнергии, и у вас не было возможности приготовить еду, это неэффективный, хотя и эффективный способ приготовления пищи.
Это означает, что в двигатель должна быть встроена система охлаждения.
В большинстве двигателей через камеры в блоке двигателя проходит жидкость, отводящая тепло. Затем жидкость проходит через устройство, называемое радиатором, которое имеет большую площадь поверхности, и воздух обдувается радиатором для охлаждения жидкости.
Для всей системы охлаждения двигателя требуется жидкость, насос для перемещения жидкости, трубки и шланги для направления жидкости и, наконец, ремни для работы вентилятора.
Все, о чем я только что рассказал, необходимо для работы двигателя. Если смазка, воздухозаборник, охлаждение, впрыск топлива или электрическая система выйдут из строя, то все просто остановится. Если вы владели автомобилем достаточно долго, есть большая вероятность, что одна или несколько из этих вещей пошли не так с вашей машиной.
Чем больше вы думаете обо всей системе, она действительно кажется устройством Руба Голдберга… и я даже не затронул другие жизненно важные системы автомобиля, такие как трансмиссия, тормоза и подвеска.
Тем не менее, за десятилетия инженеры очень хорошо научились заставлять все работать. Все эти части двигателя работали должным образом и сообща, что сделало возможным создание автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
Ассоциированными продюсерами Everything Everywhere Daily являются Тор Томсен и Питер Беннетт.
Сегодняшний обзор исходит от слушателя Ambiverbal на Apple Podcasts в США. Они пишут:
Гэри добился успехаВ журнале Everything Everywhere Daily Гэри занимается тем, что важнее всего для него… и текущий. Избавившись от ненужного жира, Гэри создал информационно питательный подкаст, который можно потреблять каждый день всего за несколько минут. Пять звезд.
Спасибо, Амбивербал! Вы будете рады узнать, что Everything Everywhere является частью сбалансированной медиа-диеты. Он содержит 100% рекомендуемой суточной нормы фактов и информации.
Помните, что если вы оставите отзыв или зададите вопрос, вы также сможете прочитать его в шоу.
Краткая история двигателя внутреннего сгорания
      Аббат Hautefeuille описал в 1678 году двигатель для подъема воды, в котором движущая сила была получена путем сжигания пороха в цилиндре и охлаждения оставшихся газов водой. Идея была аналогична той, что была выражена в ранних формах паровой машины, но Отфёй, похоже, не проводил никаких реальных экспериментов. Та же идея была предложена Гюйгенсом в 1680 году, но эксперименты, проведенные им, а затем Дени Папеном, не увенчались успехом и были заброшены, хотя они интересны тем, что представляют собой первые реальные попытки создания двигателей внутреннего сгорания.
      Последовал долгий период бездействия. Открытие дистилляции газа из угля и демонстрация Мердоком в 1792 году применения угольного газа для освещения вызвали новый интерес к этому предмету. Внедрение паровой машины в коммерческих целях примерно в это же время также было мощным стимулом, хотя в течение многих десятилетий паровая машина слишком прочно укоренилась и слишком хорошо соответствовала существующим условиям, чтобы давать большие возможности для конкуренции. Около 1791 Джон Барбер объяснил в патенте, как колесо с лопастями может приводиться в движение сбрасываемым давлением отверстия рядом с лопастями. За век с четвертью, прошедшие с того дня, не построено ни одной экономичной газовой турбины.
Газовакуумный двигатель Брауна |
Первым двигателем внутреннего сгорания, согласно нашим современным представлениям, был двигатель Роберта Стрита, запатентованный в Англии в 1794 году. нагревали на огне, и небольшое количество смолы или скипидара выбрасывалось в горячую часть цилиндра, образуя пар. Поднимающийся поршень всасывал некоторое количество воздуха для образования взрывной смеси, а также пламени для воспламенения. Именно этот цикл позже был использован Ленуаром в первом коммерчески успешном двигателе.
Около 1800 года Филипп Лебон запатентовал во Франции двигатель, использующий для воспламенения сжатый воздух, сжатый газ и электричество. Некоторые авторитеты считают, что его ранняя смерть задержала развитие двигателя внутреннего сгорания на полвека, поскольку все упомянутые функции необходимы для современных высокоэффективных двигателей, хотя они не использовались в течение трех четвертей века. после его смерти.
Двигатель внутреннего сгорания Райта |
Следующим двигателем, получившим значительную известность, был двигатель Сэмюэля Брауна, который получил несколько патентов в Англии примерно в 1825 году. вместо передовых идей Стрита использовались старые идеи Гюйгенса. Вероятно, этому способствовал успех атмосферных паровых двигателей. Двигатель Брауна состоял из ряда больших камер, в которых горячие газы, образующиеся в результате пламени, охлаждались за счет впрыска воды, создавая таким образом частичный вакуум. Рабочие поршни в цилиндрах, примыкающих к большим камерам, приводились в действие атмосферным давлением, причем все поршни были соединены с одним и тем же коленчатым валом, как показано на рис. называется двигателем внутреннего сгорания в общепринятом смысле этого слова. Изобретатель, по-видимому, был человеком значительной силы, и некоторые его двигатели были построены для перекачивания и приведения в движение экипажей и лодок. В 1833 г. У. Л. Райт запатентовал в Англии двигатель, изображенный на рис. 2. Газ и воздух подавались отдельными насосами к рабочему цилиндру. Заряд содержался в сферических баллонах у концов цилиндра, воспламенение происходило, когда поршень находился в конце хода. Двигатель был двухстороннего действия, с водяной рубашкой, с тарельчатыми выпускными клапанами и шаровым регулятором. Он представлял собой большой прорыв в дизайне и, вероятно, был построен, хотя никаких записей о его характеристиках не существует.
Двухтактный двигатель Барнетта |
      В 1838 году Уильям Барнетт запатентовал в Англии двигатель, который был шагом вперед по сравнению с предыдущими типами в этой стране. Он сжимал газ и воздух по отдельности, воспламеняя смесь, когда поршень находился в конце своего хода. Третий двигатель, описанный этим изобретателем, показан на рис. 3 и интересен тем, что воплощает в себе несколько особенностей современного двухтактного двигателя. На рисунке предполагается, что поршень движется вверх, сжимая смесь газа и воздуха. Воспламенение происходит, когда поршень достигает своего верхнего положения и опускается вниз, при этом расширение происходит до тех пор, пока поршень не пройдет выпускное отверстие в середине цилиндра. Во второй половине хода насосы нагнетают газ и воздух в пространство под поршнем.
Сжатие завершается рабочим поршнем, а взрыв происходит, когда поршень достигает крайнего нижнего положения. Одной из интересных особенностей этого двигателя было использование губчатой платины для зажигания, хотя Барнетт также изобрел чрезвычайно изобретательный запальный кран из струй горящего газа.
Двигатель Барсанти и Маттеуччи |
      Известный горячетрубный способ зажигания, ставший впоследствии популярным и лишь в сравнительно недавнее время вытесненный электрическим зажиганием, был запатентован в Америке Дрейком. , а позже, в 1855 г., Ньютоном в Англии. Двигатель Barsanti-Matteucci Engine, запатентованный в 1857 году, интересен тем, что он иллюстрирует тип машины, которая первой добилась настоящего коммерческого успеха, хотя это счастье не случилось с его итальянскими изобретателями. Это показано на рис. 4. Газ и воздух взрывались под поршнем, который двигался вверх и, наконец, останавливался, когда вся работа взрыва была сделана. Поршень, опускаясь под давлением атмосферы, сделал свое дело. Ленуар из Франции запатентовал в 1860 году первый двигатель, получивший широкое распространение. В целом он напоминал паровую машину двойного действия, с одним золотником на впуск и другим на выпуск. Этот двигатель был хорошо разрекламирован и получил широкое распространение, хотя его экономичность была не очень хорошей. Однако было сочтено, что этого достаточно, чтобы получить награды на выставках в Лондоне в 1862 году, в Париже в 1867 году и в Вене в 1873 году. Усовершенствование двигателя Ленуара Гюгоном принесло его изобретателю некоторую известность, но его успех был недолгим. , как новый свободнопоршневой двигатель Отто-Лангена, который был выставлен на Парижской выставке в 1867 году, опередил всех и удерживал господство на рынке в течение многих лет, за это время было построено большое количество двигателей.
Карточка двигателя Ленуара |
      Двигатель Ленуара впускал газ и воздух на часть такта, после чего происходил взрыв, а затем расширение. Индикаторная карта для этого двигателя показана на рис. 5. Следует отметить, что все эти двигатели были двигателями без сжатия. В 1860 году Бо де Роша сформулировал следующие условия, необходимые для эффективности двигателя внутреннего сгорания:
- 1) Наибольший объем цилиндра, имеющего заданную поверхность периферии.
- 2) Максимально возможная скорость движения.
- 3) Максимально возможное расширение.
- 4) Максимально возможное давление в начале расширения.
Бо де Роша также описал четыре такта, которые составляют цикл так называемого четырехтактного двигателя.
Масляный двигатель Брайтона |
      Для американца наиболее интересной частью разработки двигателей внутреннего сгорания является та, которую сыграл Брайтон примерно с 1872 по 1874 год. Этот двигатель показан на рис. 5. Двигатель Брайтона был в некоторой степени предшественником нынешнего дизельного двигателя. Смесь газа и воздуха сгорала при постоянном давлении и давала карту, чем-то напоминающую карту паровой машины. Этот двигатель производился некоторое время, но не мог конкурировать со свободнопоршневым двигателем Отто-Лангена по экономичности. Он был адаптирован как для газа, так и для нефти.
Ранний двигатель Отто |
Хорошо известный двигатель Отто был изобретен доктором Николасом Отто из Германии и запатентован в этой стране в 1877 году. Он следует циклу, описанному Beau de Rochas, теперь известный как четырехцикл, а иногда и как цикл Отто. Сначала двигатель был известен как Otto-Silent, чтобы отличить его от свободнопоршневого двигателя, который был довольно шумным. Это сразу же поставило двигатель внутреннего сгорания на прочную основу, и продаваемые сегодня двигатели четырехтактного типа показывают лишь незначительные улучшения. Золотниковый клапан 1876 года был заменен тарельчатым, а пламенное зажигание заменено электрической искрой. В остальном цикл Отто 1876 года сохранился, и в настоящее время их производятся тысячи.
      Разработка дизельного двигателя для масла началась примерно в 1894 году. Как уже говорилось, этот двигатель подобен Брайтону. Воздух сжимается до давления около 500 фунтов, и в этот сильно сжатый воздух распыляется масло. Он сгорает самопроизвольно при почти постоянном давлении, за которым следует длительное расширение. Чрезвычайно высокая температура воздуха перед впрыском топлива и высокая температура, поддерживаемая во время этого впрыска, вместе с длительным расширением обеспечивают двигателю самый высокий КПД любого теплового двигателя. Дизельный двигатель был разработан настолько недавно, что нет необходимости в нем подробно останавливаться. В настоящее время он производится во всех европейских странах и в Америке, и многие американские производители, выпускающие новые двигатели, склонны перенимать черты дизеля. Газовая турбина пока находится на экспериментальной стадии. Построен ряд и, конечно, крайне интересных. Успех паровой турбины побудил многих поверить в то, что газовая турбина добьется такого же успеха. Ничего из недавнего развития нельзя сказать, чтобы поддержать эту точку зрения. Трудности на пути создания успешных газовых турбин очень велики, и хотя некоторые турбины были спроектированы и запущены в эксплуатацию, ни одна из них не продемонстрировала КПД, сравнимый с эффективностью обычных четырехтактных двигателей.
Источники информации
- Газовый двигатель, , февраль 1914 г. стр. 69
История двигателя внутреннего сгорания
Хотя различные формы двигателей внутреннего сгорания были разработаны до 19-го века, их применение было затруднено до тех пор, пока в середине 1850-х годов не началось коммерческое бурение и добыча нефти. К концу 1800-х годов инженерные достижения привели к широкому внедрению в различных приложениях.
Хронология разработки
Различные ученые и инженеры внесли свой вклад в разработку двигателей внутреннего сгорания:
- 1206: Аль-Джазари описал поршневой насос двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом.Donald Routledge Hill (1998). Исследования средневековых исламских технологий II, с. 231-232.
- 13 век: ракетный двигатель внутреннего сгорания используется китайцами, монголами и арабами.главы 1–2, Прокладывая путь: ранняя история космических кораблей и ракетной техники , Майк Грунтман, AIAA, 2004, ISBN 156347705X.
- 1509: Леонардо да Винчи описал бескомпрессорный двигатель.
- 17 век: изобретатель Христиан Гюйгенс использовал порох для привода водяных насосов, чтобы поставлять 3000 кубометров воды в день для садов Версальского дворца, по сути создав первый рудиментарный поршневой двигатель внутреннего сгорания.
- 1780-е: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолетElectric Pistol, в котором электрическая искра взрывала смесь воздуха и водорода, выбивая пробку из конца пистолета.
- 1791: Джон Барбер получает британский патент № 1833 на «Метод подъема воспламеняющегося воздуха для создания движения и облегчения металлургических операций» . В ней он описывает турбину.
- 1794: Роберт Стрит построил бескомпрессорный двигатель, принцип работы которого доминировал почти столетие.
- 1798: Типпу Султан, правитель города-государства Майсур в Индии, использует первые железные ракеты против британской армии.
- 1807: швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси водорода и кислорода. запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания. Он был без сжатия и основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из названия, в то время уже устарел.
- 1824: французский физик Сади Карно создал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей. Это научно установило необходимость компрессии для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами.
- 18:26 1 апреля: Американец Сэмюэл Мори получил патент на бескомпрессорный «газовый или паровой двигатель».
- 1838: патент был выдан Уильяму Барнету (англ.). Это было первое зарегистрированное предположение о компрессии в цилиндре.
- 1854-57: Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи изобрели двигатель, который, по слухам, был первым четырехтактным двигателем, но патент был утрачен.
{{#если:
|
}}
«Заявка имеет номер 700 тома VII Патентного ведомства Пьемонта. У нас нет текста заявки на патент, только фотография таблицы, которая содержит чертеж двигателя. У нас есть даже не знаю, был ли это новый патент или расширение патента, выданного тремя днями ранее, 30 декабря 1857 года, в Турине».
{{#если:
|
»
»
}}
http://www.barsantiematteucci.it/inglese/documentiStorici.html
(Самый старый патент датирован 1861 годом Альфонсом Бо де Роша)
- 1856: во Флоренции по адресу Fonderia del Pignone (теперь Nuovo Pignone, дочерняя компания General Electric) Пьетро Бенини создал рабочий прототип итальянского двигателя мощностью 5 л.с. В последующие годы он разработал более мощные двигатели — с одним или двумя поршнями, которые служили постоянными источниками энергии, заменив паровые двигатели.
- 1860: бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822–1819 гг.).00) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, внешне похожий на горизонтальный паровой лучевой двигатель двойного действия, с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ фактически заменял пар. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания.
- 1861 Первый патент на четырехтактный двигатель Альфонса Бо де Роша. Годом ранее Кристиан Рейтманн сделал двигатель, который, возможно, был таким же, но это неизвестно, поскольку он явно не запатентовал его.
- 1862: Немецкий изобретатель Николаус Отто первым построил и продал двигатель. Он разработал свободнопоршневой двигатель непрямого действия без сжатия, чья большая эффективность завоевала поддержку Ойгена Лангена, а затем и большей части рынка, который в то время был в основном для небольших стационарных двигателей, работающих на зажигательном газе.
- 1870: В Вене Зигфрид Маркус поместил на тележку первый передвижной бензиновый двигатель.
- 1876: Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, усовершенствовал четырехтактный двигатель. Однако немецкие суды не получили его патент на все двигатели с компрессией в цилиндре или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения компрессия в цилиндре стала универсальной.
- 1879: Карл Бенц, работая независимо, получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на той же технологии, что и четырехтактный двигатель Де Роша. Позже Бенц спроектировал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобилях, которые были разработаны в 1885 году, запатентованы в 1886 году и стали первыми автомобилями в производстве.
- 1882: Джеймс Аткинсон изобрел циклический двигатель Аткинсона. Двигатель Аткинсона имел одну фазу мощности на оборот вместе с разными объемами впуска и расширения, что делало его более эффективным, чем цикл Отто.
- 1885: немецкий инженер Готлиб Даймлер получил немецкий патент на нагнетатель .
- 1891: Герберт Акройд Стюарт построил свой масляный двигатель, сдав права на его строительство Хорнсби из Англии. Они построили первые двигатели с воспламенением от сжатия с холодным пуском. В 1892 году они установили первые на водонасосной станции. В том же году экспериментальная версия с более высоким давлением обеспечивала самоподдерживающееся воспламенение только за счет сжатия.
- 1892: Доктор Рудольф Дизель разработал свой двигатель типа теплового двигателя Карно. Патент Германии 67207 Рудольф Дизель: «Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungskraftmaschinen», стр. 4.
- 1887: Густав де Лаваль представляет сопло де Лаваля
- 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на свой дизельный двигатель с воспламенением от сжатия.
- 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально-оппозитный двигатель или плоский двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом уравновешивая друг друга по импульсу.
- 1900: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель в 1900 году Exposition Universelle (Всемирная выставка) с использованием арахисового масла в качестве топлива (см. биодизель).Мартин Ледюк, «Биография Рудольфа Дизеля»
- 1900: Вильгельм Майбах разработал двигатель, построенный в Daimler Motoren Gesellschaft, в соответствии со спецификациями Эмиля Еллинека, который потребовал, чтобы двигатель был назван Daimler-Mercedes в честь его дочери. В 1902 году компания DMG запустила производство автомобилей с этим двигателем.NNDB Mapper: «Вильгельм Майбах»История марки Mercedes-Benz и трехконечная звезда. eMercedesBenz.com. 17 апреля 2008 г.
- 1903 — Константин Циолковский начинает серию теоретических статей, посвященных использованию ракетной техники для выхода в открытый космос. Важным пунктом в его работе являются ракеты на жидком топливе.
- 1903: Эгидиус Эллинг строит газовую турбину с центробежным компрессором, который работает от собственного источника энергии. По большинству определений это первая работающая газовая турбина.
- 1903-1906: Команда Арменго и Лемале во Франции построила газотурбинный двигатель. В нем используются три отдельных компрессора, приводимых в движение одной турбиной. Ограничения по температуре турбины допускают степень сжатия только 3: 1, а турбина основана не на «вентиляторе», подобном Парсонсу, а на колесе Пелтона. Двигатель настолько неэффективен, его тепловой КПД составляет около 3%, что работа заброшена.
- 1908: Изобретатель из Новой Зеландии Эрнест Годвард начал бизнес по производству мотоциклов в Инверкаргилле и оснастил импортные мотоциклы своим изобретением – экономайзером бензина. Его экономисты работали с автомобилями так же хорошо, как и с мотоциклами.
- 1908: Ганс Хольцварт начинает обширные исследования газовой турбины с «взрывным циклом», основанной на цикле Отто. Эта конструкция сжигает топливо при постоянном объеме и несколько более эффективна. К 1927 г., когда работы закончились, он достиг около 13% теплового КПД.
- 1908: Рене Лорин запатентовал конструкцию прямоточного воздушно-реактивного двигателя.
- 1910: Анри Коанда строит и запускает первый в мире реактивный самолет Coanda-1910. В нем используется компрессор с приводом от двигателя, установленный в коротком воздуховоде. Эффективность низкая, и он отказывается от этой концепции, хотя его исследования горения привели к открытию эффекта Коанда. Хотя это первая конструкция, которая приводится в действие струей воздуха, она не получает энергию от газовой турбины и, следовательно, не является «реактивным двигателем» в нынешнем значении этого термина.
- 1916: Огюст Рато предлагает использовать компрессоры с приводом от выхлопных газов для улучшения высотных характеристик, первый пример турбокомпрессора.
- 1920: Уильям Джозеф Стерн сообщает Королевским военно-воздушным силам, что у газотурбинных двигателей в самолетах нет будущего. Он основывает свой аргумент на крайне низкой эффективности существующих конструкций компрессоров. Из-за известности Стерна его статья настолько убедительна, что официальный интерес к газотурбинным двигателям практически отсутствует, хотя и ненадолго.
- 1921: Максим Гийом патентует осевой газотурбинный двигатель. Он использует несколько ступеней как в компрессоре, так и в турбине в сочетании с одной очень большой камерой сгорания.
- 1923: Эдгар Бэкингем из Национального бюро стандартов США публикует отчет о реактивных самолетах, придя к тому же выводу, что и У. Дж. Стерн, что газотурбинный двигатель недостаточно эффективен. В частности, он отмечает, что реактивный самолет будет потреблять в пять раз больше топлива, чем поршневой двигатель. [1]
- 1925: Двигатель Hesselman представлен шведским инженером Йонасом Хессельманом. Это первое использование прямого впрыска бензина в двигателе с искровым зажиганием. 91-7886-074-1}} (Переведенное название: История автомобилей Scania 1891-1991 ) Volvo – Lastbilarna igår och idag |год=1987 |язык=шведский |isbn=91-86442-76-7}} (Переведенное название: грузовиков Volvo вчера и сегодня ))
- 1925: Вильгельм Папе запатентовал конструкцию двигателя постоянного объема.
- 1926: Алан Арнольд Гриффит публикует свою новаторскую статью Аэродинамическая теория проектирования турбин , изменяя низкое доверие к реактивным двигателям. В нем он демонстрирует, что существующие компрессоры «застревают на лету», и что основные улучшения могут быть сделаны путем изменения конструкции лопаток с плоского профиля на аэродинамический профиль, продолжая математически демонстрировать, что практический двигатель определенно возможен, и показывая, как построить турбовинтовой
- 1926: Роберт Годдард запускает первую ракету на жидком топливе
- 1927: Аурел Стодола публикует свой «Паровые и газовые турбины» — основной справочник инженеров реактивных двигателей в США.
- 1927: Испытательный стенд одновального турбокомпрессора, основанный на конструкции лопаток Гриффита, проходит испытания в Королевском авиастроительном учреждении.
- 1929: Опубликована диссертация Фрэнка Уиттла о реактивных двигателях
- 1930: Шмидт патентует импульсный реактивный двигатель в Германии.
- 1936: Французский инженер Рене Ледюк, независимо заново открывший конструкцию Рене Лорина, успешно демонстрирует первый в мире действующий прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
- Март 1937: Экспериментальный центробежный реактивный двигатель Heinkel HeS 1, работающий на водороде, проходит испытания в Хирте.
- 18 июля 1942 года: Мессершмитт Me 262 совершил первый полет с реактивным двигателем
- 1954: Первый рабочий прототип DKM 54 двигателя Ванкеля Феликса Ванкеля.
- 1986 Benz Gmbh подает заявку на патентную защиту двигателя с кулисой и начинает его разработку. Впоследствии разработка была прекращена.
- 1999: Братья, Майкл и Питер Раффаэле подают заявку на патент в поисках защиты новой формы двигателя с кулисой, известной как Slider Engine. Номер заявки на патент: PCT/AU2000/00281. Рабочий прототип выставлен на выставке EngineExpo 2005 в Штутгарте, Германия.
- 2004 Первый ГПВРД Hyper-X, поддерживающий высоту
- 2004 Toyota Motor Corp подала заявку на патентную защиту новой формы двигателя с кулисой. Номер заявки на патент: JP2004293387.
Современные поршневые двигатели против исторических
Первые поршневые двигатели не имели сжатия, а работали на топливно-воздушной смеси, всасываемой или вдуваемой в первой части такта впуска. Наиболее существенное различие между современными двигателями внутреннего сгорания и ранних конструкций является использование компрессии и, в частности, внутрицилиндровой компрессии.
См. также
- Мемориальный маршрут Берты Бенц, посвященный первому в мире дальнему путешествию на автомобиле с двигателем внутреннего сгорания в 1888 году.
Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания и как он изменил мир?
В 1876 году миру был представлен первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания; это было основой автомобильной революции.
В настоящее время Глядя на улицу и видя все эти автомобили, движущиеся по улицам снаружи, я не могу представить, как бы выглядела наша жизнь, если бы в мире не было двигателей внутреннего сгорания.Содержание
Кто изобрел первый двигатель внутреннего сгорания?
Если вы искали в Google изобретателя первого двигателя внутреннего сгорания, вы могли бы найти много утверждений Николауса Отто, но это не так; Отто известен тем, что изобрел современный двигатель внутреннего сгорания, но первый коммерчески успешный двигатель был изобретен бельгийским изобретателем Этьеном Ленуаром в 1860 году. . Первый для двигателя внутреннего сгорания, двигатель Ленуара был коммерциализирован в достаточном количестве, чтобы считаться успешным.
История двигателя Ленуара
В то время пар использовался для приведения в действие машин. Ленуару нужны были компактные двигатели, которые могли бы работать на угольном газе, а также на городском или легком газе, оба из которых были легко доступны в Париже.
Идея была основана на паровой машине, которая всасывала смесь 6% городского газа и 94% воздуха в течение первой половины первого такта.Несжатая смесь воспламенялась на полпути первого такта от свечи зажигания – еще одно запатентованное изобретение Ленуара. Комбинация расширяющихся газов вытолкнула поршень с огромной силой. Сгоревшая газовая смесь выбрасывалась на втором такте.
В то время двигатель имел только один цилиндр, что приводило к его перегреву. Однако он мог приводить в движение трехколесное транспортное средство, которое могло двигаться примерно две мили в час.
Машина Ленуара сочетает в себе многочисленные технологии того времени, в том числе паровой двигатель, недавно изобретенную катушку зажигания Румкорфа и запатентованную свечу зажигания Ленуара. Был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания с двухсторонним действием, двухтактным действием и без предварительного сжатия.
Что изобрел Николаус Отто ?
Вскоре после этого немецкий инженер Николаус Август Отто (1832–1891) изобрел двигатель, аналогичный двигателю Ленуара.
Его назвали атмосферным газовым двигателем или двигателем Flugkolben. Этот двигатель был прототипом для окончательного четырехтактного двигателя. Этот двигатель уже совершенствовался и вызывал ажиотаж на Всемирной выставке в Париже в том году.В 1876 году произошел окончательный прорыв. В том же году Отто создал четырехтактный двигатель, который позже послужил прототипом для последующих двигателей внутреннего сгорания. Поскольку топливная смесь соответствующим образом обновляется, четырехтактный двигатель более экономичен. Его назвали двигателем Отто.
Изобретение дизельного двигателя.
В 1878 году немецкий изобретатель Рудольф Дизель задался целью разработать более эффективный двигатель, и в 1892 году родился дизельный двигатель. Потребовалось еще много лет, чтобы построить более чистый и тихий дизельный двигатель, который был бы более эффективным, чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Ранние дизельные двигатели выделяли сажистый дым и первоначально использовались в основном в грузовиках.
Новые разработки позволили улучшить дизельный двигатель этой формы внутреннего сгорания. Преобразование топлива в энергию различается между бензиновыми и дизельными двигателями.Дизель Против. Бензиновые двигатели
ДВС могут работать на газовом топливе, таком как природный газ, биогаз и жидкое топливо, такое как мазут, сырая нефть, керосин, возобновляемые виды топлива и т. д. двигателями внутреннего сгорания, но каковы основные различия между этими двумя типами? Найдем
Оба типа двигателей потребляют топливо и преобразуют его в энергию путем сгорания (взрыва). Основное различие между дизельным и бензиновым двигателями заключается в том, как происходят взрывы.
В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется искрами свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Когда воздух сжимается, он нагревается и воспламеняет топливо.
В чем разница между двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и двигателями внешнего сгорания (ЕС)?
Двигатели внутреннего сгорания Это двигатели, в которых сгорание топлива происходит исключительно в цилиндре, а работа над поршнем совершается сгоревшими газами или продуктами сгорания, которые затем выбрасываются через выпускные клапаны. Это основа современных двигателей CI и бензиновых двигателей.
С другой стороны, внешнее сгорание Сгорание происходит вне поршневого цилиндра, и отработанные газы необходимы для нагрева вторичного рабочего тела, такого как вода, для получения пара, который затем используется в качестве рабочего тела в цилиндрах. Автомобиль приводится в движение силой пара, воздействующей на поршни.
Двухтактный и четырехтактный двигатель
Чтобы понять различия между этими двумя двигателями, необходимо сначала изучить основы.
Поршень движется вверх и вниз внутри цилиндра на протяжении всего цикла сгорания двигателя.
Термины «верхняя мертвая точка» и «нижняя мертвая точка») используются для описания положения поршня внутри цилиндра. Ближайшее к клапанам положение – ВМТ, а наиболее удаленное от них – НМТ. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ или наоборот на протяжении всего хода поршня. Полный процесс нагнетания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и выпуска выхлопных газов известен как оборот сгорания или цикл сгорания:Впуск : Когда поршень опускается в цилиндр, смесь топлива и воздуха впрыскивается в камеру сгорания.
Сжатие происходит, когда поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, а впускной клапан закрывается, сжимая газы внутри.
Воспламенение : Воздушно-топливная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. который заставляет поршень двигаться вниз
Выхлоп : Поршень движется вверх в цилиндре в исходное положение, и выпускной клапан открывается.
Разница между 4-тактным и 2-тактным двигателем заключается в том, сколько раз поршень поднимается и опускается во время каждого цикла сгорания.
4-тактный: При каждом обороте 4-тактного двигателя поршень совершает два такта: один такт сжатия и один такт выпуска, за которым следует такт возврата. Свечи зажигания срабатывают только один раз за два оборота, а мощность вырабатывается за четыре хода поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, поскольку масло содержится в отдельном отсеке.
2-тактный: Цикл сгорания в 2-тактном двигателе выполняется всего за один ход поршня: такт сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива. Во время второго такта выхлоп выпускается, и в цилиндр впрыскивается новая топливная смесь. Свечи зажигания зажигаются один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается каждые два хода поршня. Масло также должно быть предварительно смешано с топливом в двухтактных двигателях.
Типы двигателей внутреннего сгорания (схемы)
Двигатель – мозг автомобиля. В нем есть все необходимое для поддержания автомобиля в рабочем состоянии.
И ваша машина была бы ничем без него. Однако на дорогах существует множество типов автомобильных двигателей.Двигатели бывают двух основных конструкций. поршневые двигатели и роторные двигатели, поршневые двигатели бывают разной формы и количества поршней, а роторные двигатели имеют только одну компоновку
Рядный двигатель
Рядные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей; они используются в подавляющем большинстве транспортных средств на улице, включая тяжелые машины и корабли. У него все цилиндры выровнены и обращены вверх. Рядный 4-цилиндровый двигатель сегодня является наиболее распространенным типом двигателя, используемого в автомобилях; поэтому вполне вероятно, что ваш автомобиль оснащен им.
Он меньше, легче и имеет меньше движущихся компонентов, чем другие двигатели. На спуске он редко превышает 2,5–3,0 литра. Наиболее распространенный тип этого макета в строках 4 и 6.
Двигатель Vee
Спереди этот тип двигателя выглядит как буква «V». В основании все цилиндры обращены наружу и приводят в движение один общий коленчатый вал.
Тем не менее, этот тип двигателя не будет найден в бюджете. Двигатель Vee используется исключительно в высокопроизводительных спортивных автомобилях и внедорожниках. Это связано с тем, что двигатель Vee может вместить больше цилиндров в меньшее пространство, чем другие типы двигателей. Наиболее распространенными типами двигателей Vee являются двигатели V6 и V8.
Двигатели VR и W,
Этот двигатель очень похож на двигатель Vee, за некоторыми исключениями. Двигатели VR и W, разработанные Volkswagen, имеют цилиндры с небольшим расстоянием между ними. Сегодня этот двигатель используется в таких автомобилях, как Bentley Mulsanne. Наиболее распространенным типом двигателя Vr является Vr6, известный тем, что он используется в автомобилях Volkswagen, и W16, который используется в автомобилях Bugatti.
Плоский двигатель
Плоский двигатель, также известный как оппозитный двигатель, является единственным в своем роде. Он состоит из двух рядов по два цилиндра, лежащих плоско на боку. Эти цилиндры направлены друг от друга, что снижает гравитацию и улучшает управляемость. Японский автопроизводитель Subaru известен своими оппозитными двигателями, которые используются почти во всех его автомобилях, и его можно найти в роскошных автомобилях, таких как Porsche.
Роторный двигатель (двигатель Ванкеля)
Немецкий инженер Феликс Ванкель является изобретателем двигателя Ванкеля, названного в его честь. Вместо поршней в роторном двигателе используются роторы. Он имеет небольшой дизайн с изогнутой прямоугольной формой. Однонаправленный центральный ротор создает впуск, сжатие, мощность и выпуск во время работы двигателя. Из-за своей конструкции этот двигатель имеет низкий выходной крутящий момент и используется только в автомобилях Mazda RX.
Автомобильная революция: Карл Бенц и изобретение автомобиля
В 1879 году Карл Бенц получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехцилиндрового двигателя Николауса Отто. -тактный двигатель. Позже Бенц изобрел и сконструировал свой четырехтактный двигатель для использования в своих транспортных средствах, которые стали первыми автомобилями массового производства.
В 1886 году Карл Бенц запатентовал трехколесный автомобиль, известный как Motorwagen. Это был первый настоящий современный автомобиль; следовательно, Бенц обычно считается изобретателем автомобиля. Бенц также разработал свою систему дроссельной заслонки, свечи зажигания, переключатели передач, водяной радиатор, карбюратор и другие автомобильные компоненты. Впоследствии Бенц основал автомобильную фирму, которая до сих пор существует как Daimler Group.
В этот момент было очевидно, что все эти немцы своими изобретениями меняют мир и образ жизни человека на ближайшие 200 лет
Влияние двигателей с ДВС на человечество
Более
250 миллионов автомобилей в США и 1,2 миллиарда автомобилей во всем мире используют двигатели внутреннего сгорания, которые обеспечивают превосходную управляемость и долговечность.
Они могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива в дополнение к бензину или дизельному топливу (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно использовать с гибридно-электрическими силовыми агрегатами для повышения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для увеличения запаса хода гибридного электромобиля.Заключение
Многие изобретатели внесли свой вклад в изобретение двигателя внутреннего сгорания, пока он не достиг своей нынешней конструкции, но наиболее значительными из них являются Этьен Ленуар (1822-183 гг. От), 1891) и Рудольф Дизель (1858-1913). Когда в 1860-х годах Ленуар представил первый коммерчески успешный двигатель, он оказал большее влияние на экономику, экологию и повседневную жизнь миллионов людей, чем любая другая технология в двадцатом веке. В двигателях Отто для сжигания топлива использовались свечи зажигания, а в двигателях Дизеля это достигалось за счет высокой степени сжатия.
Эти технологии позволили приводить в действие автомобили, локомотивы, корабли и самолеты, проложив путь к повсеместной мобильности и растущему глобальному потоку продуктов. В то же время это привело к огромным изменениям в ландшафте и окружающей среде из-за строительства бесчисленных дорог, загрязнения воздуха во всем мире и роста потребления ресурсов и энергии обществами с высоким потреблением энергии.
Этьен Ленуар и двигатель внутреннего сгорания
Этьен Ленуар (1822–1819 гг.)00)
24 января 1860 года бельгийский инженер Этьен Ленуар получил патент на свой недавно разработанный двигатель внутреннего сгорания. Конструкция двигателя Ленуара была первым коммерчески успешным двигателем внутреннего сгорания.
Этьен Ленуар – Ранние годы
Этьен Ленуар родился третьим из восьми детей в общине Мюсси-ла-Виль с населением 800 человек недалеко от Виртона, Бельгия, в семье Жана-Луи Ленуара, «торговца», и Марго Магдлен, его жена.
Техническую профессию он, кажется, выбрал в раннем возрасте, но семья не могла позволить себе соответствующее образование. Он покинул родину в 1838 году, по-видимому, без сожаления. Рассказывают, что свою обувь он выбросил в конце деревни, потому что не хотел брать с собой ни крошки земли из страны, которая не понимала, чего он хочет. Пешком он прошел через Реймс и Мо в Париж, куда прибыл летом 1838 года. В это время он зарабатывал себе на жизнь случайной работой на фермах.Первые изобретения
Он нашел работу официанта в Auberge de l’Aigle d’Or на улице Темпл в 3-м округе, где он также жил. В свободное время он читал и экспериментировал в подвале общежития. Эмальер в квартале нанял его в качестве рабочего. Теперь Ленуар занялся проблемой получения белой эмали путем окисления. Он нашел формулу и получил свой первый патент на нее в 1847 году. Ленуар также интересовался электролизом и разработал специальный процесс для серебрения или меднения небольших круглых предметов.
Ювелир Чарльз Кристофл купил его у него и порекомендовал запатентовать. Это произошло в 1851 году. Кристофль применил этот процесс к орнаментальному дизайну Парижской оперы.Изучение «Автомобиля» Кюньо
Ленуар не имел успеха в разработке электромагнитного двигателя, но между 1855 и 1857 годами последовало несколько патентов на совершенно разные технические решения: в железнодорожном секторе он работал над электрическими сигналами и системами безопасности, такими как в качестве тормозов он разработал контроллер для динамо-машин, изобрел механическую месильную машину, счетчик воды и процесс покрытия стеклянных поверхностей. Тем временем Ленуар мог жить за счет продажи своих изобретений. Одним из его главных влияний того времени был французский изобретатель Николя-Жозеф Кюньо. Известно, что он построил первое работающее самоходное механическое транспортное средство и, возможно, был первым, кто построил транспортное средство с паровым двигателем, что в настоящее время вызывает большие споры.
Однако одно из его изобретений было выставлено в École Centrale Paris, и Ленуар задумался об усовершенствовании конструкции. Он заметил, что у этой машины было множество недостатков, включая вес, тормоза и топку.Lenoir-Gasmotor im Technischen Museum Wien
День паровой машины был сочтен…
Ленуар был убежден, что потенциал паровой машины в значительной степени исчерпан. Кроме того, недостатки были очевидны: двигатель нужно долго прогревать, прежде чем можно будет выполнить работу, и он тяжелый. Ленуар использовал новую финансовую независимость, чтобы построить свой собственный двигатель. Он посещал бесплатные лекции в École Centrale и через несколько месяцев начал внедрять их в механическую мастерскую своего друга Ипполита Огюста Маринони (1823-1919 гг.).04) на улице Rue de la Roquette в 11-м округе. Маринони, сын полицейского и изобретатель машины для обработки риса и хлопка, заработал состояние на своем ротационном печатном станке.
Газовый двигатель Ленуара
Прорыв произошел в 1858 году с появлением стационарного двигателя.
Ленуар усовершенствовал одноцилиндровый двигатель в первый пригодный для использования газовый двигатель в 1859 году. Одним из его преимуществ было то, что его можно было привести в действие непосредственно дома: двигатель нужно было только подключить к муниципальному газоснабжению. Он также работал очень тихо; потребление, наоборот, было высоким. Конструкция представляет собой сочетание уже известных элементов с собственной изобретательностью и имеет некоторое сходство с паровой машиной. Вместо того чтобы сжигать топливо снаружи, как в паровом двигателе, а затем отводить тепло в цилиндр, в газовом двигателе оно вырабатывается за счет сгорания внутри. В отличие от летающего поршневого двигателя Николауса Отто и Ойгена Лангена,[5] привод двигателя Ленуара воздействует непосредственно на коленчатый вал. Двигатель Ленуара работает как двухтактный двигатель без сжатия; брошюра Музея искусств и ремесел называет его «однотактным двигателем с двумя полутактами», при этом впуск и сгорание образуют первый, а выпуск — второй полутакт.Функциональность двигателя Ленуара
Воспламеняющая смесь светящегося газа и воздуха приводит в движение поршень, который основан на патенте Роберта Стрита, а тот, в свою очередь, приводит в движение маховик. Он направляется поочередно к каждой стороне поршня плоским золотниковым клапаном, так что поршень работает в обоих направлениях (двойного действия), аналогично газовому двигателю Филиппа Лебона (1767-1804). Движение поршня одновременно выбрасывает сгоревший в предыдущем такте газ в другую сторону. Салазки приводятся в движение коленчатым валом через эксцентрик. Система зажигания, задуманная Ленуаром, получила название inflammateur , созданный им, состоит из двух гальванических элементов, разработанных Робертом Вильгельмом Бунзеном,[6] которые передают низкое напряжение на индукционный аппарат Рюмкорфа (индукционная катушка). Свеча зажигания, разработанная Ленуаром, основана на принципе, открытом Исааком де Ривазом (1752-1828). Он состоит из медного штифта в оболочке, содержащего фарфоровый штифт с проводом зажигания.
Ленуар также разработал для него распределитель зажигания. В ноябре 1859 года Ленуар подал заявку на патент на двигатель. На церемонию подписания документа 23 января 1860 г. с демонстрацией 9 было приглашено около 20 человек.0005Улучшение двигателя
Двигатель Ленуара имел несколько основных недостатков: Физически максимальный КПД атмосферных двигателей обычно низок; конкретные цифры говорят о 3-5%. Современный автомобиль с бензиновым двигателем достигает 30 процентов. В результате двигатель также потреблял много топлива. Поскольку поршень подвергался взрывам с обеих сторон, развивались очень высокие рабочие температуры. С материалами того времени и возможной точностью изготовления вскоре возникла опасность заклинивания поршня. Соответственно двигатель требовал много смазочного масла и очень мощную систему водяного охлаждения. Некоторые двигатели изначально производились Marinoni. Ленуар искал инвесторов уже в 1859 году.. Вместе с инвестором Готье было основано Société des Moteurs Lenoir.
Первая серийная машина мощностью 4 л.с. по тогдашнему методу расчета была доставлена в мае 1860 г. с большой рекламной привлекательностью. В последующие месяцы с завода сошло 380 двигателей мощностью от 1 до 4 л.с. К 1864 году только в Париже работало 130 двигателей Ленуара. Двигатель был очень хорошо принят. На Всемирной выставке 1862 года в Лондоне он получил награду.«Гиппомобиль» Этьена Ленуара, ок. 1860 г., современное изображение, опубликованное в Le Monde illustré (16 июня 1860 г.).
Лодки и автомобили
В 1861 году Ленуар установил на лодку двигатель мощностью 2 л. Поскольку газ еще нельзя было возить, ему пришлось найти другой запас топлива. Вместо угольного газа он использовал керосин. Вариант двигателя мощностью 1½ л.с., который также работал независимо от стационарного газоснабжения, он установил в 1863 г. на трехколесный автомобиль, названный гиппомобилем. Здесь он использовал топливо на основе скипидара. Корпус состоял из приподнятого кубовидного тела.
Под ним находился деревянный отсек с приводной техникой. На этом автомобиле он проехал 18 км от своей мастерской до Жуанвиль-ле-Пон и обратно примерно за три часа. Это привело к средней скорости 6 км / ч, включая перерывы. Информация о путешествии предоставлена самим Ленуаром, но считается достоверной. Файлы, хранящиеся в Автомобильном клубе Франции, документируют поездку, а также патент 1864 года. из-за большого веса и того факта, что это был двигатель со скоростью вращения всего лишь 100 об/мин. Машина не имела успеха из-за высокой скорости.Последние годы
Ленуар провел остаток своей жизни в мирном процветании в своей квартире в Париже. Отсюда он часто ловил рыбу нахлыстом на близлежащей Сене, но оставался активным и с интересом следил за дальнейшим развитием двигателя внутреннего сгорания. Жан-Жозеф Этьен Ленуар тихо скончался 4 августа 1900 года.
- [2] Совершенство двигателя, эффективность и потенциальные улучшения
- [3] History of the Motor Vehicle на сайте newreg.