7Окт

Изобретение двигателя внутреннего сгорания: История двигателя внутреннего сгорания

Содержание

В поисках внутреннего сгорания – Деньги – Коммерсантъ

Журнал «Коммерсантъ Деньги» №15 от , стр. 28

&nbspВ поисках внутреннего сгорания

       Пенсионер Фарит Кадыров из подмосковного Реутова прислал в «Банк идей» свое изобретение под названием «двигатель внутреннего сгорания». Он нашел способ снизить содержание вредных примесей в выхлопных газах автомобиля путем обогащения смеси кислородом.

       Фарит Кадыров, будучи специалистом по ракетным двигателям, а в дальнейшем разработчиком систем жизнеобеспечения космических кораблей и станций, с 60-х годов занимался вопросами загрязнения атмосферы вредными выбросами технических и биологических объектов. Эта работа заставила его задуматься и о том, как сделать автомобильный двигатель более экологичным.
       Известно, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) дают вредные выбросы в основном на режимах ускорения и холостого хода. В городе автомобильные двигатели работают в этих режимах около 50% времени. На скоростных же режимах выбросы вредных веществ незначительны. Поэтому необходимо снизить токсичность ДВС при разгоне, торможении и на холостом ходу.

       Идея, положенная в основу изобретения, возникла у Фарита Кадырова давно. Еще в 50-е годы он запускал зимой двигатель «Победы», добавляя в патрубок воздушного фильтра кислород из медицинской подушки. Одной подушки хватало на несколько запусков.
       Когда-то Менделеев обнаружил, что повышение содержания кислорода в воздухе до 30-40% приводит к увеличению скорости распространения фронта пламени в 10 раз, к уменьшению температуры воспламенения, а также к сокращению времени задержки зажигания вдвое. Впоследствии Кадыров убедился, что для интенсификации процесса горения в ДВС на переходных режимах достаточно увеличить содержание кислорода до 22-24%. Это подтвердили и эксперименты на собственной машине, проведенные с помощью кислородного баллона и резака для регулирования подачи кислорода.
       В 1989 году Кадыров подал заявки на два изобретения: «Двигатель внутреннего сгорания» и «Система питания двигателя внутреннего сгорания». Суть их состояла в том, что кислород для активизации сгорания должен генерироваться на борту автомобиля компактным мембранным воздухоразделителем. Кислородная составляющая с содержанием кислорода 30-35% (при норме в воздухе 21%) аккумулируется в ресивере на скоростных режимах автомобиля, когда подпитка ДВС кислородом не требуется. Из ресивера кислород подается в карбюратор или форсунки инжектора на режимах разгона и холостого хода. Позже изобретатель обнаружил элементы этой системы в двигателе Honda-ZLEV: в японской заявке «Способ регулирования концентрации кислорода» предлагалось подавать обогащенный кислородом воздух через пленочный сепаратор в карбюратор.
       Теоретические расчеты обещали повышение основных характеристик ДВС: мощности, приемистости, экономичности, устойчивости работы на холостом ходу, а также улучшения экологической чистоты по окиси углерода и углеводородов.
       Доказав перспективность своих работ и добившись их финансирования, Кадыров в 1990 году провел испытания на стендовой базе Московского автомеханического института. Их результаты подтвердили теоретические расчеты. В частности, обогащение воздуха кислородом до 24% на бензине А-76 и малых нагрузках показали увеличение мощности на 10-15% на всех режимах, причем на всех режимах содержание окиси углерода резко уменьшилось. На богатых смесях с содержанием 23,5% кислорода в режимах разгона и холостого хода экономичность улучшалась на 13,5%, а мощность — на 11%. На бедных смесях (скоростные режимы) мощность увеличивалась на 13,5%, а экономичность — на 12,5%. При работе с указанными добавками кислорода содержание окислов азота практически не меняется.
       Перспективность этих работ и оригинальность систем были одобрены техническим управлением Министерства автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР. Были разработаны программы исследований на 1991 год, но, увы, получить госфинансирование так и не удалось.
       Фарит Кадыров утверждает, что огромный парк старых автомобилей можно «вылечить» установкой на них на существующих СТО газобаллонной кислородной подпитки. Полученная экономия топлива перекроет расходы на дооснащение автомобилей и организацию пунктов обмена баллонов на АЗС.
       
Хроника чистого выхлопа
       В 1955 году конгресс США принял акт о сохранении чистоты воздуха, а через 10 лет была принята национальная программа снижения токсичности выхлопных газов автотранспорта. В 80-е годы в США и Европе были введены жесткие нормы содержания вредных примесей в выхлопных газах. Автомобильные фирмы стали внедрять экологичные двигатели и устройства вроде каталитических нейтрализаторов. Совет министров ЕЭС выпустил специальное решение, касающееся внедрения этих устройств. Благодаря нейтрализаторам токсичность выхлопов на дорогах Западной Европы, Америки и Японии снизилась на 90%. Правда, они повышали стоимость автомобиля примерно на $300, увеличивали расход топлива в среднем на четверть, к тому же были недостаточно надежны.
       Борьба за чистый воздух этим не ограничилась. В 1990 году конгресс США выделил $20 млрд на развитие экологически чистых производств, в том числе на программу разработки экологичного автомобильного двигателя. Тогда же министерство энергетики США выступило с общенациональным проектом выкупа у населения старых автомобилей (20-летний автомобиль в 60 раз больше загрязняет атмосферу, чем новый). По экспертным оценкам, тогда в США было около 4 млн автомобилей в возрасте 20 и более лет. Калифорнийская нефтяная корпорация Unocal при содействии Ford Motors с апреля по сентябрь 1990 года купила 8376 старых машин по $700 за штуку и пустила их под пресс. Это обошлось в $5,9 млн.
       
Критика чистого выхлопа
       В России существует ряд проблем, сдерживающих внедрение автомобильных катализаторов. Например, нейтрализатор работает лишь на бензинах экстра, которых в России выпускается очень мало. На этилированном же бензине (с тетраэтилсвинцом) катализатор работать не может: из-за выгорания активного слоя в катализаторе выхлопная труба забивается нагаром.
       Есть и технические проблемы. Карбюраторы российского производства не способны поддерживать заданный состав смеси (1 кг бензина на 14,7 кг воздуха). А для перехода на системы непосредственного впрыска необходима электронная система регулирования, включающая электронное анализирующее устройство, кислородный датчик (датчик Холла) и прочее. Так на автомобиле появляется бортовой компьютер, который даже при самой мелкой неисправности вынудит вас ехать в дорогой автосервис. Выхлопная система на автомобиле среднего класса весит около 50 кг и стоит около $500.
       И последняя проблема, экономическая. Для перевода нефтеперерабатывающей промышленности на производство неэтилированных бензинов Америке потребовалось около 7 лет и более $18 млрд (еще в 1980 году лишь 50% выпускаемого в США бензина было неэтилированным). Освоение производства катализаторов потребовало еще не менее $5-6 млрд. Чтобы Россия через 5-8 лет смогла достичь уровня развитых стран по нормам токсичности, потребуются миллиарды долларов. Но к тому времени нормы ужесточатся еще больше. Вот почему ряд экспертов считают, что американская технология основана на тупиковой концепции — улучшении экологических свойств выхлопных газов. Это все равно что улучшать клинические анализы, вместо того чтобы лечить желудок. Более перспективный путь получения чистого выхлопа — оптимизировать процесс горения топлива в цилиндрах.
       
Новые поступления «Банка идей»
       Республиканский инновационный научно-консультационный центр экспертизы при Госкомитете по науке и технологиям в настоящее время рассматривает следующие проекты и разработки:
       
       НАИМЕНОВАНИЕ ПРОЕКТА: Система автоматического пожаротушения, объединенная с хозяйственно-питьевым водопроводом здания
       ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ: При срабатывании спинклерного оросителя срабатывает установленный на нем датчик, который на специальной станции формирует любой заданный сигнал пожара, указывает на табло номер помещения, в котором произошло загорание, и посылает сигнал на центральную станцию, откуда эта команда проходит через датчик давления воды водоснабжения
       ОСНОВНЫЕ РЫНКИ СБЫТА: Россия, СНГ
       ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ: Не нарушает экологии
       СТАДИЯ ОСВОЕНИЯ: Промышленный образец
       ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОТРУДНИЧЕСТВУ: Создание СП, кредит
       ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА: $80 тыс.
СРОК ОКУПАЕМОСТИ: 1 год
       
       НАИМЕНОВАНИЕ ПРОЕКТА: Технология изготовления оригинального теста для экспресс-анализа содержания сахара в крови
       ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ: Разработка глюкотеста, позволяющего провести анализ содержания сахара в крови больного диабетом в течение 1-2 минут по изменению цветовой окраски полоски полимерного материала. Концентрация сахара определяется сравнением со стандартной колометрической шкалой
       ОСНОВНЫЕ РЫНКИ СБЫТА: Россия, СНГ
       ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ: Влияния на окружающую среду нет
       СТАДИЯ ОСВОЕНИЯ: Мелкосерийное производство
       ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОТРУДНИЧЕСТВУ: СП, кредит, лизинг
       ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА: $250 тыс.
СРОК ОКУПАЕМОСТИ: 1 год
       
НАИМЕНОВАНИЕ ПРОЕКТА: Разработка автономных экологичных энергоцентров электроснабжения
       ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ: Энергоцентр создается с учетом проблемы утилизации тепла, отходящего от энергосиловой установки, и предназначен для работы в труднодоступных районах
       ОСНОВНЫЕ РЫНКИ СБЫТА: Россия, СНГ, страны Азии, Ближнего Востока, Африки и Южной Америки
       ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ: Экологический проект
       СТАДИЯ ОСВОЕНИЯ: Опытное производство
       ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОТРУДНИЧЕСТВУ: Создание СП, кредит
       ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ПРОЕКТА: $125 тыс.
СРОК ОКУПАЕМОСТИ: 2 года
       
НАИМЕНОВАНИЕ ПРОЕКТА: Микробиологическое получение фруктозы из инулина
       ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ: Производство фруктозы в виде одностадийного микробиологического процесса (без использования ферментных препаратов) без последующей химической очистки фруктозы от других сахаров, что обеспечивает низкую себестоимость процесса. Побочным продуктом этой технологии будет этанол
       ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Медицина, биотехнология, сельское хозяйство, пищевая промышленность
       ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ: Не нарушает экологии
       СТАДИЯ ОСВОЕНИЯ: Лабораторный образец
ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОТРУДНИЧЕСТВУ: СП, продажа лицензии
       
Рубрику ведет ВЛАДИМИР ГЕНДЛИН
       
       Редакция журнала «Деньги» не несет ответственности за расчеты, сделанные авторами проектов.
       

Комментарии Самое важное в канале Коммерсантъ в  Telegram

История двигателя внутреннего сгорания — в подробностях

История появления двигателя внутреннего сгорания начинает свою историю с 1799 года, когда Филиппом Лебоном был открыт светильный газ. Именно он послужил основой для возникновения идеи по созданию двигателя, в котором топливо будет сгорать непосредственно в цилиндре.

Первые попытки создания двигателя

Итак, первым кто задумался над созданием двигателя внутреннего сгорания, был изобретатель Лебон. Воспользовавшись свойствами светильного газа, который при смешивании с воздухом взрывался и выделял огромное количество тепла, он создал двигатель способный конвертировать эту энергию на нужды человека. Его двигатель представлял собой механизм из камеры и двух компрессоров. В одном компрессоре находился светильный газ, а в другом – воздух. При их смешивании возникало воспламенение, которое и позволяло двигателю работать. Однако изобретателю так и не удалось реализовать свою задумку, так как в 1804 году он погиб.

Следующие годы были безуспешными для других исследователей старавшихся создать двигатель, однако бельгийский механик Ленуар решил попытать счастья и создать механизм, в котором смесь топлива и воздуха будет воспламеняться при помощи искры.

Прошли годы, однако, несмотря на затруднения и неудачи ему все-таки удалось воплотить задуманное в жизнь и к 1864 году мир увидели более трехсот двигателей различной мощности. Однако существенно заработав, Ленуар прекратил усовершенствование изобретения, чем и поплатился, ведь другому изобретателю удалось создать двигатель лучше предыдущего.

Новая ступень в создании двигателя

Итак, в 1865 году патент на создание газового двигателя получил немецкий изобретатель Август Отто, который сделал небольшой шаг назад и создал менее прогрессивный, но более экономичный аналог двигателя Ленуара, что позволило ему захватить рынок и существенно заработать.

Однако в отличие от предшественника он не остановился на этом и, получив в 1877 году патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом – создал его. Но выяснилась, что такую же модель ранние разработал французский инженер Бо деРоша, который отсудил права на изобретение у Отто.

Несмотря на это налаженное производство двигателей Отто позволило ему удержаться на ринке и даже захватить его существенную долю. Спрос возрастал, а вот потребность в светличном газе оказывалась все менее обеспеченной, что привело к необходимости поиска нового вида горючего, которое можно было бы распылить и воспламенить. И таким, в ходе исследований американца Брайтона изначально стал керосин, однако из-за высокой массы затрудняющей испарение он был заменен на бензин.

Прорыв в создании двигателя

С использованием бензина была достигнута необходимая конкурентоспособность двигателя, однако одним из немаловажных моментов оставалось обеспечение испарения этого самого бензина в воздушной смеси для достижения эффекта возгорания.

Брайтоном было достигнуто такого эффекта благодаря использованию так званого «испарительного» карбюратора, однако работа его была неудовлетворительной. И исследования продолжались дальше.

В 1880 году изобретателем Костовичем был создан первый работоспособный прототип бензинового двигателя, однако о его разработке мало кому известно.

В это же время в Европе разработкой бензинового двигателя занимался сотрудник компании Отто по имени Готлиб Даймлер. Однако представленная им разработка не была по достоинству оценена его руководством, и прототип бензинового двигателя так и дальше остался бы лишь прототипом, если бы Готлиб не был так уверен в его дееспособности на транспорте.

Решившись на отчаянный шаг, Даймлер вместе с напарником из фирмы Отто Майбахом оставляют компанию и, купив небольшую мастерскую неподалеку от Штутгарта, начинают работу над проектом.

Основной задачей для них становится создание легкого, и компактного двигателя способного перемещать экипаж. Увеличение мощности разработчиками планировалось за счет более частого вращения вала, однако чтобы достигнуть этого, им необходимо было обеспечить постоянный источник воспламенения. И им это удалось, в 1883 году они создают первый калильный бензиновый двигатель, в котором вещество воспламеняется благодаря раскаленной трубочке, вставленной в цилиндр.

Настоящим прорывом для использования бензиновых двигателей стало изобретение карбюратора, создателем которого был венгерский инженер Донат Банки. Именно он придумал не испарять бензин, а лишь распылять его в воздухе, благодаря чему он равномерно распределялся по цилиндру, а его испарение было обусловлено действием сжатого тепла.

Распыление бензина обеспечивалось проходящим потоком воздуха, через дозирующий жиклер, который представлял собой трубку с несколькими отверстиями расположенной перпендикулярно. Равномерность достигалась благодаря поддержанию постоянного уровня бензина внутри карбюратора.

Именно эти двигатели стали первыми, и их мощность достигалась благодаря увеличению цилиндра, однако в конце девятнадцатого века для увеличения мощности начали просто увеличивать количество цилиндров.

Желаем Вам успехов во всех делах!

Кудрин оценил изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке

https://ria.ru/20210908/ekonomika-1749189076.html

Кудрин оценил изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке

Кудрин оценил изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке — РИА Новости, 08.09.2021

Кудрин оценил изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке

Изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке будут сопоставимы с изменениями после изобретения двигателя внутреннего сгорания, заявил глава… РИА Новости, 08.09.2021

2021-09-08T14:34

2021-09-08T14:34

2021-09-08T14:34

экономика

счетная палата рф

алексей кудрин

россия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e5/09/08/1749163869_0:0:3042:1711_1920x0_80_0_0_7dcc2ba1f56f44633b7af3769f8045fc.jpg

МОСКВА, 8 сен — РИА Новости. Изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке будут сопоставимы с изменениями после изобретения двигателя внутреннего сгорания, заявил глава Счетной палаты РФ Алексей Кудрин.Мир откажется от тех технологий, которые сейчас используются в энергетике, добавил глава Счетной палаты. «Тем самым, нам будет сложно поставлять свои углеводороды на мировые рынки. По сценарию углеводородной нейтральности, мы должны будем сократить экспорт углеводородов от 60% до 70%», — заключил Кудрин.РИА Новости выступает генеральным информационным партнером Московского финансового форума 2021.

https://ria.ru/20210908/uroki-1749173959.html

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e5/09/08/1749163869_311:0:3042:2048_1920x0_80_0_0_d7c23acca38cb66d9578d2f823ebdaf9.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

экономика, счетная палата рф, алексей кудрин, россия

Кудрин оценил изменения в мировой экономике благодаря «зеленой» повестке

Поршневой двигатель внутреннего сгорания: история создания

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), использует один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, для преобразования давления во вращательное движение. На данный момент это самый распространенный тип двигателя, используемый в автомобилях. Да и не только в них. Поршневые моторы используются в авиации, судоходстве и промышленности.

Первый поршневой двигатель

Макет самоходной тележки и схема ДВС Исаака Де Риваза

К концу 18-го века в мире уже существовали паромобили. Экипажи с паровым двигателем конструировали в Англии и Франции. Однако эти машины были громоздкими и медлительными. Кроме того, создатель самых совершенных на тот момент паровых двигателей Джейм Уатт считал, что для создания быстрых паромобилей потребуется паровой двигатель с высоким давлением в котле, что попросту не безопасно.

Понимал это и французский инженер и по совместительству действующий артиллерийский офицер — Франсуа Исаак де Риваз. Хорошо знакомый с принципом работы пороховой пушки, он задумался, а почему бы для приведения в движение поршня, использовать энергию пороховых газов, а не пара. В 1804 году он построил первый экспериментальный стационарный двигатель. Он работал по следующему принципу: в цилиндр подавалась смесь водорода с воздухом и воспламенялась при помощи электрического разряда. Фактически Риваз создал первый поршневой двигатель внутреннего сгорания.

В 1807 году изобретатель собрал первый экипаж с мотором собственной конструкции. На четырехколесной базе находился однопоршневой ДВС, без механизма газораспределения, а подача топливной смеси контролировалась вручную. Такой вот примитивный автомобиль смог преодолеть лишь 100 метров. Через шесть лет Риваз собрал новый экипаж куда больших размеров. Он имел длину 6 м, диаметр колес 2 м и весил около тонны. На этот раз мотор работал на смеси из светильного газа и воздуха. Груженая камнями машина смогла преодолеть 26 метров со скоростью 3 км/ч. За один рабочий ход поршня, автомобиль передвигался на 4-6 метров. Конечно с такими характеристиками коммерческая эксплуатация такого ДВС была невозможна, но это было только начало.

Дальнейшее развитие

1) Двигатель Ленуара 1860 год 2) Двигатель Отто 1867 год

Несмотря на то, что в начале 19-го века паровые двигатели считались более перспективными, разработка поршневых ДВС не останавливалась. В 1860 году бельгийский инженер Этьен Ленуар создал первый двухтактный поршневой двигатель пригодный к серийному производству. Его новаторский мотор фактически повторял принцип работы паровой машины Уатта и некоторые его элементы конструкции, но работал на светильном газе. В зависимости от объема единственного цилиндра, двигатель Ленуара имел различную мощность от 2 до 20 л.с. Термический КПД восьмисильного мотора составлял всего 4,68%. Для сравнения современный ДВС имеет КПД 20-45%. Тем не менее мотор Ленуара был выгоден в коммерческой эксплуатации и работал на промышленных предприятиях, типографиях и судоходстве.

Столь малая эффективность двигателя была следствием несовершенства его конструкции. Однопоршневой мотор имел гигантский объем, поршень двойного действия, малоэффективный золотниковый механизм впуска/выпуска и при этом не имел цикла сжатия. Изучив двигатель Ленуара, в 1861 году немецкий инженер Николаус Отто построил его копию.

В 1863 году немец построил двухтактный поршневой двигатель собственной конструкции, КПД которого достиг 15%. Он имел единственный цилиндр, расположенный вертикально и работал на светильном газе. Первый собственный мотор Отто получил широкое признание публики и коммерческий успех.

Deutz AG

В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.

В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.

Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.

Первый поршневой бензиновый двигатель

Мотоцикл Daimler Reitwagen, эскиз из патента 1885 года

Между тем, Николаус Отто видел свой мотор только в качестве стационарного. Но его соратник Готлиб Даймлер, активно агитировал шефа применить ДВС на транспорте. Отто был против, поэтому в 1880 году прихватив с собой Майбаха, Даймлер покинул Deutz AG.

Два инженера сосредоточились на единственной задаче — создать легкий, достаточно мощный поршневой двигатель, пригодный для установки на колесное шасси. Проблема состояла в том, что двигатель конструкции Отто работал на газе и требовал газогенератор. Даймлер и Майбах решили разработать мотор на жидкостном топливе, дабы избавиться от массивного преобразователя. Дело это было не простое, так как на тот момент еще не существовало способа создать оптимальную топливно-воздушную смесь на которой бы двигатель работал устойчиво. Решением проблемы стал испарительный карбюратор разработанный Майбахом в 1885 году. Карбюратор позволил построить бензиновый ДВС(Standuhr) объемом 100 см3 и мощностью 1 л.с., который работал достаточно устойчиво и стабильно. В том же году, немного уменьшенный Standuhr мощностью в 0,5 л.с. разместили на деревянном велосипеде получив тем самым первый в мире мотоцикл. А спустя год и автомобиль.

С тех пор поршневой двигатель внутреннего сгорания прошел долгий путь. Однако его четырехтактный принцип работы остался неизменен. Сегодня в мире насчитывается более 1,2 млрд. автомобилей и большинство из них оснащены ДВС.

Год изобретения двигателя внутреннего сгорания

Содержание

Тепловые машины (в основном, паровые) с момента появления отличались большими габаритами и это обусловленно в значительной степени применением внешнего сгорания (требовались: котлы, конденсаторы, испарители, теплообменники, тендеры, насосы, водяные резервуары и др.). В то же время основная (функциональная) часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика. Поэтому мысль изобретателей всё время возвращалась к возможности совмещения топлива с рабочим телом двигателя, позволившего затем значительно уменьшить габариты интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела. Облегчение двигателей позволило устанавливать их на транспорте, в том числе даже на самолёт. Современные самолёты (кроме небольшого количества на электромоторах) комплектуются исключительно двигателями внутреннего сгорания – реактивными, турбореактивными, или поршневыми.

Прогресс в области ДВС тесно увязан с открытием и применением различных топлив, включая синтезированные. Поскольку состав рабочего тела (получающегося сгоранием топливо-воздушной смеси), теплотворная способность, скорость сгорания смеси, и параметры цикла (степень сжатия) зависит от применённого топлива, оно и определяет в значительной части массо-габаритные и мощностные показатели таких двигателей. Топливо ДВС определяет устройство последнего, и вообще возможность его создания. Первым таким топливом стал светильный газ.

Газовый двигатель Лебона [ править | править код ]

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения. Изобретатели взялись за конструирование двигателей, способных заменить паровую машину, при этом топливо сгорало бы не в топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он был убит, не успев воплотить в жизнь своё изобретение [1] .

Двигатель Ленуара [ править | править код ]

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.

Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за заедания поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки, только тогда двигатель начал работать. Таким образом, именно Ленуар впервые решил проблемы смазки и охлаждения ДВС. Двигатель Ленуара имел мощность около 12 л.с. с КПД около 3,3% [2] .

Двигатель Отто [ править | править код ]

К 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Николаусом Отто.

В 1864 году он получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».

На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 % (до 22%? [2] ), то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени [3] .

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно сужало область применения первых двигателей внутреннего сгорания (невозможно применения на транспорте, ввиду громоздкости баллонов и трудностей заправки). Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.

Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом. Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

Бензиновый двигатель [ править | править код ]

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Вероятно, первым его изобретателем можно назвать Костовича О.С., предоставившим работающий прототип бензинового двигателя в 1880 году. Однако его открытие до сих пор остается слабо освещенным. В Европе в создании бензиновых двигателей наибольший вклад внес немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр. Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки [3] .

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.

Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.

В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.

Многие ученые и инженеры внесли свой вклад в разработку двигателей внутреннего сгорания. В 1791 году Джон Барбер изобрел газовую турбину. В 1794 году Томас Мид запатентовал газовый двигатель. В том же 1794 году Роберт Стрит запатентовал двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе и построил рабочий прототип. В 1807 году французские инженеры Никифор и Клод Ниепсе запустили экспериментальный твердотопливный двигатель внутреннего сгорания, который использовал в качестве топлива измельченный в порошок пиреолофор. В 1807 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваза [en] . Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: поршневую группу и искровое зажигание. Кривошипно-шатунного механизма в конструкции двигателя ещё не было.

Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника и золотниковым газораспределением. В конструкции двигателя появился кривошипно-шатунный механизм. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.

Познакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто с братом построили копию газового двигателя Ленуара и в январе 1861 года подали заявку на патент на двигатель с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявка была отклонена. В 1863 году создал двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.

В 1876 году Николаус Август Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.

В 1884 году [4] Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. Двигатель Костовича был оппозитным, с горизонтальным размещением направленных встречно цилиндров [5] . В нём впервые в мире было применено электрическое зажигание [6] . Он был 4-тактным, 8-цилиндровым, с водяным охлаждением. Мощность двигателя составляла 80 л. с. при массе двигателя 240 кг [7] , что существенно превышало показатели двигателя Г. Даймлера, созданного годом позже. Однако, заявку на свой двигатель Костович подал только 14 мая 1888 г. [8] , а патент получил в 1892 г., т.е. позже, чем Г. Даймлер и В. Майбах, разрабатывавшие карбюраторный двигатель параллельно и независимо от О. Костовича.

В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885, а в 1886 году — на первом автомобиле.

Двигатель Дизеля и Тринклера [ править | править код ]

Немецкий инженер Рудольф Дизель, опираясь на богатые угольные ресурсы Германии (ввиду отсутствия в последней месторождений нефти) в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия, работавшим на угольной пыли. Однако, такой двигатель ввиду быстрого абразивного износа поршневой группы, низкой скорости и полноты сгорания угля не получил никакого распространения. Однако, имя Дизеля стало нарицательным для всех моторов с воспламенением от сжатия.

На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898—1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.

В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р. А. Корейво строит и патентует во Франции двухтактный дизель с противоположно-движущимися поршнями и двумя коленвалами. Дизели Корейво стали широко использоваться на теплоходах Коломенского завода. Выпускались они и на заводах Нобелей.

В 1896 году Чарльз В. Харт [en] и Чарльз Парр [en] разработали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный #3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадёжную систему зажигания и мощность 30 л. с. на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой [9] .

Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трёхколёсный трактор lvel Дэна Элбона 1902 года. Было построено около 500 таких лёгких и мощных машин.

В 1903 году состоялся полёт первого самолёта братьев Орвила и Уилбура Райт. Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом бензинового инжекторного двигателя.

На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже «Вандал», построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для «Товарищества Братьев Нобель», были установлены три четырёхтактных двигателя Дизеля мощностью по 120 л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».

Практически одновременно в Германии по заказу СССР был по проекту профессора Ю. В. Ломоносова и по личному указанию Ленина в 1924 году на заводе Эсслинген [de] (бывш. Кесслер) близ Штутгарта построен тепловоз Ээл2 (первоначально Юэ001).

Реактивные, турбореактивные, газотурбинные, роторные ДВС [ править | править код ]

Начали широкое техническое развитие только в XX веке, ввиду сложностей технического характера для их конструирования, расчёта и изготовления. Хотя первые реактивные двигатели применяли в ракетах ещё задолго до этого, они имели ограниченное применение (пиротехника, военное дело) и были одноразовыми (разрушались вместе с ракетой). Космонавтика стала возможна лишь благодаря новым, усовершенствованным ДВС (многоступенчатые ракеты с мощными ЖРД).

Турбореактивные двигатели были анонсированы в условиях военных действий в гитлеровской Германии. Первые такие двигатели были установлены на реактивных самолётах, таких как Ме-262, беспилотный самолёт-снаряд Фау-1. Неоценимый вклад в этой области внёс Вернер фон Браун: разработанные им двигатели на новых ракетах Сатурн-5 позволили осуществить лунную программу. Без разработки столь мощных и надёжных ДВС выход за пределы атмосферы до сих пор является невозможным.

Газотурбинные двигатели, также СПГГ и дизель-молоты имеют широкое распространение в промышленности, строительстве, флоте и военном деле. Начиная с середины XX века, они получили широчайшее распространение.

Роторные ДВС одно время представлялись полноценным заменителем поршневых ДВС. Однако, несмотря на все усилия конструкторов фирмы Mazda и последующих, они не смогли уложиться в ужесточающиеся новые экологические нормы. Вместе с этим, осталась проблемой и долговечность таких двигателей, наряду с достаточно большой стоимостью изготовления и ремонта. Поэтому к настоящему времени такие двигатели почти полностью исчезли, их область применения занята поршневыми комбинированными и газотурбинными двигателями.

Двигатель – одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.

Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.

Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.

Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения – 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго. В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель – добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.

Устройство было крайне несовершенным – сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.

В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.

В 1873 году еще один инженер – Джордж Брайтон – смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.

В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.

В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.

1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя – Готтлиб Даймлер. Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя – с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.

Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал Карл Бенц.

В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время. Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в на шем мире.

Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф. Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов. Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение. Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.

Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона. Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.

В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе. После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем. Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения. Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.

В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время. Совместно с промышленником Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров. В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем. Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны. Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.

Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего. Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор. Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.

Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания. В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно. Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.

На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня. Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями. Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.

С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.

Священная дата для всех автомобилистов

Пионер двигателя внутреннего сгорания и автомобиля немецкий инженер и изобретатель Готлиб Даймлер    

Фотография: gettyimages.com

17 марта 1834 года в небольшом немецком городе Шорндорфе у местного пекаря Йоханнеса Даймлера и его супруги Федерики родился сын Готтлиб. Мальчик с детства проявлял большой интерес к различным техническим механизмам и приборам, потрудился некоторое время в оружейной мастерской, а затем поступил в политехническую школу Штутгарта на факультет машиностроения.

В 1865 году инженер Даймлер, работая над рутинным проектом реконструкции детского приюта, познакомился с рано оставшимся сиротой 19-летним Вильгельмом Майбахом. Несмотря на большую разницу в возрасте, Даймлер и Майбах быстро обнаружили схожесть своих технических увлечений и в дальнейшем, вплоть до смерти Готтлиба в 1900 году, практически не разлучались, дружно одолевая сложнейшие инженерно-конструкторские задачи.

Этот удивительный творческий тандем сыграл первостепенную роль в разработке и создании в конце XIX века важнейших транспортных средств современной цивилизации — самодвижущихся аппаратов и повозок (то бишь автомобилей, мотоциклов, моторных лодок и проч.), работающих на бензине.

Вильгельм Майбах, немецкий изобретатель и дизайнер автомобилей

Фотография: gettyimages.com

В 1870-е Даймлер и Майбах под крылом Николауса Отто работали над усовершенствованием его будущего четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Затем дуэт инженеров-изобретателей переключился на изготовление альтернативного двухтактного ДВС собственной конструкции.

Постоянно корректируя и изменяя свою будущую модель, в 1885 году Даймлер разработал устройство для создания топливовоздушной смеси — первый в мире карбюратор, а также, уже в паре с Майбахом, успешно испытал первый в мире мотоцикл с ДВС. В 1886-м они создали первую моторную лодку с мотором собственной конструкции и вскоре наладили серийное производство лодочных моторов (что сильно помогло тандему в финансовом плане).

Наконец, главное детище Даймлера—Майбаха, автомобиль с двухцилиндровым двигателем мощностью 1,5 л. с. и четырехступенчатой коробкой передач, было с триумфом представлено в 1889 году на выставке в Париже. А уже в 1890-м была официально создана компания Daimler Motoren Gesellshaft (DMG). Ее техническим директором стал Даймлер, а главным конструктором — Майбах.

Научная деятельность

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого является признанным центром научных исследований в Новгородской области и Северо-западном регионе России. Научная деятельность университета осуществляется по трем основным направлениям:

— научно-исследовательская работа, которая включает в себя выполнение фундаментальных и прикладных НИР, экспериментальных разработок, организацию научно-исследовательской работы студентов;

— организация инновационного цикла по внедрению результатов научных исследований;

— подготовка специалистов высшей квалификации в рамках докторантуры, аспирантуры, ординатуры, интернатуры, магистратуры, факультета повышения квалификации ППС.

Для достижения поставленных целей в НовГУ создана мощная инфраструктура обслуживания науки и наукоемкого бизнеса, в составе которой:

—                    научно-исследовательский центр;

—                    управление инноваций;  

—                    центр новых информационных технологий;

—                    фундаментальная библиотека;

—                    3 докторских диссертационных совета;

—                    докторантура, аспирантура, ординатура, интернатура, магистратура;

—                    бизнес-инкубатор;

—                    технопарк;

—                    инновационно-технологический центр;

—                    издательско-полиграфический центр;

Координация научных исследований в НовГУ осуществляется научно-исследовательским центром (НИЦ), который является структурным подразделением университета. В первом полугодии 2018 года учеными НовГУ выполнялось 23 НИР, финансируемых из средств госбюджета. В 2012 году в НИЦ НовГУ внедрена система менеджмента качества (СМК) в области научно-исследовательской и производственной деятельности, сертифицирована на соответствие требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и ГОСТ РВ 15.002-2003. В феврале 2017 года аудиторами ООО «Русский Регистр – Балтийская инспекция» проведен инспекционный контроль системы менеджмента качества НовГУ на соответствие требованиям международного стандарта ISO 9001:2008 и ГОСТ РВ 0015-002-2012. По итогам контроля выдан сертификат соответствия ГОСТ ISO 9001:2008 и ГОСТ РВ 0015-002-2012 (ВС № 17.895.026) в системе сертификации «Оборонсертифика».

Через управление аспирантуры и ординатуры  осуществляется подготовка кадров высшей квалификации по следующим формам: докторантура, аспирантура, соискательство. А также послевузовское образование по медицинским специальностям через интернатуру и ординатуру.

Координацию инновационной деятельности университета осуществляет управление инноваций, в структуру которого входят центр патентования, технопарк, инновационно-технологический центр, центр маркетинга. В структуре технопарка работают центр инновационного консалтинга, рекламное агентство, издательско-полиграфический центр, группа экспертизы проектов. 

Основной целью инновационной деятельности является развитие системы внебюджетного финансирования университета для укрепления материально-технической базы учебного процесса и научных исследований, повышение качества обучения, сохранение кадрового потенциала и поддержка научных школ.

Инновационная деятельность в университете ведется по направлениям:

—                    развитие элементов инновационной инфраструктуры;

—                    реализация инновационных проектов;

—                    работа с инновационными фондами;

—                    создание малых инновационных предприятий с участием НовГУ;

—                    инновации в образовании.

Инновационный портал, созданный в рамках проекта развития инновационной  инфраструктуры НовГУ, ежедневно наполняется актуальными материалами и новостями на темы высокотехнологичного бизнеса, привлечения ресурсов для коммерциализации и трансфера технологий, организации стартапов, историями успеха.

Учебный центр инновационного предпринимательства НовГУ организовывает повышение квалификации по программе «Реализация инноваций в малом и среднем бизнесе»

В 2014 году  для совершенствования экосистемы инноваций открыл свои двери Бизнес-инкубатор НовГУ. В соответствии с Федеральным законом № 217 создано 15 малых инновационных предприятий.

Большой вклад в развитие научной деятельности среди молодёжи вносит студенческое конструкторского бюро «Поиск», в последнее время модернизирована его технологическая база, открыт ряд новых перспективных направлений.

Для взаимного обмена в области научной и инновационной деятельности в НовГУ регулярно приглашаются зарубежные учёные, которые оказывают экспертную и консультационную помощь, участвуют в проведении совместных мероприятий.

Для управления объектами интеллектуальной собственности в НовГУ эффективно работает Центр патентования.

Отдел по молодёжной науке НовГУ входит в научный сектор университета и осуществляет свою деятельность по  координации научной работы, проводимой обучающимися и молодыми учеными в структурных подразделениях НовГУ, обеспечению взаимодействия с органами управления образованием Великого Новгорода и Новгородской области, с общественными и научными организациями по вопросам научной, исследовательской и инновационной деятельности молодежи.

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Изобретения и изобретатели для детей ***

Факты об изобретении двигателя внутреннего сгорания: Изобретение *** Дата изобретения: 1876 *** Имя изобретателя: Николаус Отто *** Срок службы изобретателя: 1832 — 1891 *** Гражданство изобретателя: немец * ** Исторический период: Вторая промышленная революция в США / Виктория (1850-1914) *** Категория: Транспорт *** Страна происхождения: Германия *** Факты об изобретателе, Николаус Отто и его изобретение ***

Факт 1: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Двигатель внутреннего сгорания был изобретен Николаус Отто в 1876 году во время Второй промышленной революции в США, эпохи изобретений (1850-1914), существенное дополнение к достижениям в области транспорта и Автомобиль, который изобрел Карл Бенц в 1886 году.

Факт 2: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Внутренний Двигатель внутреннего сгорания не мог быть разработан до тех пор, пока не были созданы керосин и бензин. используется вместо угля, который производил пар для внешних двигателей. Николаус Отто изобрел двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом, который работал на нефтяном газе

Факт 3: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? До изобретение двигателя внутреннего сгорания в 1876 г. Паровоз, двигатель внешнего сгорания переехал паром, был изобретен Джеймсом Ваттом в 1769 году.

Факт 4: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? In «внешний двигатели внутреннего сгорания », например, в паровых двигателях, вода кипятится в емкости, производящий пар, вне двигателя. В двигателях внутреннего сгорания горючие жидкости, такие как дизельное топливо и бензин. (бензин) помещается в цилиндр и горит внутри двигателя.

Факт 5: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Внутренний двигатели внутреннего сгорания используют взрывное сгорание топлива, чтобы толкать поршень внутрь цилиндр.Движение поршня вращает коленчатый вал, который затем вращает колеса. транспортного средства через цепь или приводной вал.

Факт 6: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Сделано другими изобретателями значительный вклад в изобретение двигателя внутреннего сгорания. В 1680 год: Кристиан Гюйгенс спроектировал, но так и не построил двигатель внутреннего сгорания. это должно было быть заправлено порохом. В 1807 году Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, который использовал смесь водорода и кислорода для топливо, но конструкция его машины оказалась неудачной.

Факт 7: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? I n 1824 Сэмюэл Браун адаптировал паровой двигатель, который сжигал газ, в качестве топлива для транспортного средства. В 1860 году Жан Жозеф Этьен Ленуар запатентовал одноцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием. заправляется печным газом. В 1873 году Джордж Брайтон разработал неудачный двухтактный двигатель. керосиновый двигатель для бензинового автомобиля.

Факт 8: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1866 г. усовершенствования предыдущих конструкций и разработали более эффективный газовый двигатель и впоследствии приписывают изобретение первого успешного внутреннего Двигатель внутреннего сгорания в 1876 году, который использовался в двигателе цикла Отто.

Факт 9: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Изобретатель двигателя внутреннего сгорания, Николаус Отто родился 14 июня 1832 года в Хольцхаузен-ан-дер-Хайде, Германия, и умер 26 января 1891 года.

Факт 10: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Первые годы Николаус Отто провел в Хольцхаузен-ан-дер-Хайде, Германия, где он вырос. на ферме его родители. Он был младшим из шести детей.Николаус Отто получил образование в средней школе где он увлекался наукой и техникой, но никогда не высшее образование в колледже университета.

Факт 11: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? После образования его первой работой была работаю продавцом в небольшой компании по продаже товаров. Однако Николаус Отто не особо интересовался работой — его страстью было

Факт 12: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Николаус Отто узнал об одноцилиндровом, двухтактном, газовом внутреннем двигатель внутреннего сгорания, запатентованный в 1860 году Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.

Факт 13: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1861 году Николаус Отто построил двигатель на основе идеи Ленуара и подал заявку на патент в январе. 1861 г. для двигателя на жидком топливе, но у его двигателя были неисправности и его патент заявка была отклонена.

Факт 14: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1864 году Николаус Отто познакомился с Карлом Ойгеном Лангеном, инженером и владельцем сахарного завода. Карл Ойген Ланген осознал потенциал развития Отто, и двое мужчин основали NA. Otto & Cie в Кельне, первый завод по производству двигателей в мире.

Факт 15: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Отто и Ланген, работают со своими инженерами, Готлибом Даймлером, Францем Рёло и Вильгельмом Maybach разработал новый четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания, который они отправились на Международную выставку 1867 года, всемирную ярмарку, которая должна была проходить в Париж, с 1 апреля по 3 ноября 1867 г. Их изобретение завоевало золотую медаль экспозиция.

Факт 16: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Название компании был заменен на Deutz Gasmotoren Fabrik в 1872 году, а к 1876 году они разработали термодинамический цикл, называемый «цикл Отто», описывающий функциональность типичный поршневой двигатель с искровым зажиганием.

Факт 17: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1882 г. инженер Джеймс Аткинсон (1846-1914) модифицировал цикл Отто, чтобы создать Цикл Аткинсона, другой тип двигателей внутреннего сгорания, в которых впуск клапаны оставались открытыми в течение части хода сжатия.

Факт 18: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Дальнейшее развитие был произведен компанией Deutz Gasmotoren Fabrik в 1884 году, когда Николаус Отто изобрел электрическое зажигание.

Факт 19: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? «Цикл Отто» двигатель имел большой коммерческий успех, и компания продала более 50 000 двигателей за 17 лет после представления первого двигателя на Парижском Всемирная выставка.

Факт 20: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Готтлиб Даймлер (1834 — 1900) покинул компанию Deutz Gasmotoren Fabrik, а в 1885 году запатентовал один из первых успешных двигателей внутреннего сгорания и помог разработать коммерчески целесообразный четырехколесный автомобиль.

Факт 21: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? В 1886 г. изобретателю Карлу Бенцу (1844-1929) приписывают изобретение первого настоящего бензиновый автомобиль и автомобильная промышленность действительно взлетели.

Факт 22: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Рудольф Дизель изобрел дизельный двигатель в 1893 году, используя сильно сжатый горячий воздух для воспламенения топлива вместо использования свечи зажигания.

Факт 22: Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Николаус Отто умер 26 января 1891 г. и будут помнить как человека, создавшего автомобили, мотоциклы и самолет — все возможно.

Краткая информация и файл фактов: Страна происхождения: Германия *** Имя изобретателя: Николаус Отто *** Гражданство изобретателя: немец *** Дата изобретения: 1876 *** Изобретение *** Срок службы изобретателя: 1832 — 1891 *** Эпоха изобретений: Вторая промышленная революция в США / Виктория Эпоха (1850-1914) *** Тип: Транспорт *** Изобретатель и изобретение ***

Изобретение двигателя внутреннего сгорания и его влияние на развитие вертолетов (1850-е годы

)

Эра парового двигателя

Изобретение двигателя внутреннего сгорания в 19 веке сыграло жизненно важную роль в истории развития вертолетов.В то время паровой двигатель был самым важным типом двигателя. Эта машина использует источник тепла для нагрева воды для производства пара. Создаваемое давление пара затем используется для приведения в действие поршня в цилиндре, из которого поступательное движение может быть преобразовано во вращение с помощью коленчатого вала. Паровая машина претерпела множество улучшений за десятилетия, но, тем не менее, имела очень плохое соотношение мощности к весу. Фактически, он не мог успешно приводить в действие ни один самолет.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания

Все должно было измениться с разработкой двигателя внутреннего сгорания, который оказался намного более эффективным.В этой машине сгорание происходит внутри цилиндра, который приводит в движение поршень. Многие считают создание двухтактного двигателя внутреннего сгорания Этьеном Ленуаром в 1859 году отправной точкой. В машине Ленуара использовалась смесь газа и воздуха, которая воспламенялась искрой, генерируемой индукционной катушкой. Все эти важные компоненты легли в основу современного поршневого двигателя (так часто называют двигатель внутреннего сгорания), который мы знаем сегодня. Смесь газа и воздуха в машине Ленуара не была сжатой, поэтому двигатель страдал от недостатка мощности.

В 1876 году Николаус Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который сжимал смесь газа и воздуха в цилиндре перед воспламенением в так называемом четырехтактном двигателе. Сжатие смеси улучшает выходную мощность, поскольку в цилиндр может подаваться больше топлива и воздуха. Это оказалось очень успешной концепцией, которая используется до сих пор. В 1900-х годах двигатель внутреннего сгорания достиг уровня зрелости, что сделало его пригодным для питания самолетов.


Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Этьена Ленуара
Четырехтактный двигатель Отто

Первые вертолеты с поршневыми двигателями первого поколения

Между 1900 и 1920 годами многие прототипы вертолетов оснащались поршневыми двигателями.Все эти машины могли делать только несколько прыжков (бункеров). Одной из причин этого было использование поршневых двигателей с недостаточной мощностью, таких как V8 Antoinette (используемый Полом Корню и братьями Бреке). или двигатель Anzani (например, модель мощностью 25 л.с., используемая Sikorsky в моделях S1 / S2). Другой причиной были очень нестабильные летные характеристики и плохие аэродинамические характеристики используемых лопастей несущего винта. Обе проблемы были решены в течение 1930-х и 1940-х годов: были доступны поршневые двигатели, которые были легкими и достаточно мощными, и проблемы устойчивости постепенно были поняты и исправлены.


Двигатель Antoinette V8
Двигатель Anzani мощностью 25 л.с., используемый в прототипах Sikorsky S1 и S2

До 1920-х годов в большинстве поршневых двигателей использовалась какая-то система водяного охлаждения. Однако это добавило слишком большой вес двигателю, чтобы его можно было успешно использовать в самолетах. В результате появилось новое поколение двигателей с воздушным охлаждением. В 1910-х годах были популярны так называемые роторные двигатели, в которых поршни расположены радиально и вращаются сами по себе. Однако, в конце концов, из-за ограничений мощности этой конструкции она не смогла конкурировать с системой воздушного охлаждения, использующей статические цилиндры.В наши дни большинство двигателей самолетов и вертолетов имеют воздушное охлаждение; они используют вентилятор для производства охлаждающего воздуха, который направляется к поршням.

Современные вертолетные поршневые двигатели

Поршневые двигатели самолетов и вертолетов отличаются от двигателей автомобилей. Есть также некоторые важные различия между двигателями, используемыми в самолетах и ​​вертолетах. В следующем разделе представлен обзор основных отличий.

  • В авиационных двигателях система зажигания основана на двух идентичных, но механически и электрически независимых системах зажигания.Это делает систему намного более надежной, чем те, что используются в автомобилях.
  • Для поддержания необходимой мощности двигателя на больших высотах иногда используются поршневые двигатели с турбонаддувом. Этот тип двигателя способен поддерживать давление в коллекторе на больших высотах (высота с низкой плотностью) за счет использования выхлопных газов, которые приводят в действие компрессор, который сжимает окружающий воздух и подает его (при смешивании с топливом) в камеру сгорания двигателя. Двигатели с турбонаддувом также используются в автомобилях. Однако цель дорожных транспортных средств состоит в том, чтобы производить больше мощности, а не компенсировать проблему на большой высоте.
  • В вертолетах двигатель устанавливается вертикально, а не горизонтально. Это влияет на конструкцию системы смазки.
  • Вертолеты работают с настройками высокой мощности (например, во время зависания), что означает, что двигатель должен быть спроектирован так, чтобы обеспечивать высокий уровень мощности в течение длительного периода времени.
  • Роторная система работает с постоянной и контролируемой частотой вращения, поэтому двигатель также будет работать с постоянной частотой вращения.Нет необходимости, чтобы двигатель работал в широком диапазоне оборотов.
  • Дроссельная заслонка приводится в действие устройством, называемым коррелятором, который устанавливает дроссельную заслонку в соответствии с положением общего рычага. Поворотная рукоятка используется для окончательной регулировки для компенсации атмосферных условий. Другое решение — использование регулятора, который заботится обо всех настройках мощности двигателя.

Комментарии отключены.

Двигатели внутреннего сгорания — Стипендия Оксфорда

Страница из

НАПЕЧАТАНО ИЗ ОНЛАЙН-СТИПЕНДИИ ОКСФОРДА (Оксфорд.Universitypressscholarship.com). (c) Авторские права Oxford University Press, 2021. Все права защищены. Отдельный пользователь может распечатать одну главу монографии в формате PDF в OSO для личного использования. дата: 24 сентября 2021 г.

Глава:
(стр.98) 3 Двигатели внутреннего сгорания
Источник:
Создавая двадцатый век
Автор (ы):

Вацлав Смил (Веб-страница автора)

Издатель:
Oxford University Press

DOI: 10.1093 / 0195168747.003.0003

Изобретение и коммерциализация автомобильных двигателей внутреннего сгорания было многопрофильным процессом, который начался в 1880-х годах в Германии с разработки Benz, Daimler и Maybach, а затем получил критический вклад из Франции, Великобритании и США. . Бензиновые двигатели с циклом Отто стали доминирующими двигателями в легковых автомобилях, а также в первых самолетах, в то время как дизельные двигатели первоначально использовались только для тяжелых морских и железнодорожных применений.Линия сборки, представленная Генри Фордом, обеспечила долгосрочное решение для массового производства. В конечном итоге автомобильная промышленность стала ведущим сектором современной экономики, а автомобильная культура оказала глубокое влияние на многие аспекты современной жизни.

Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, цикл Отто, бензиновые двигатели, дизельные двигатели, легковые автомобили, Генри Форд, массовое производство, автомобильная промышленность, автомобилестроение

Oxford Scholarship Online требует подписки или покупки для доступа к полному тексту книг в рамках службы.Однако публичные пользователи могут свободно искать на сайте и просматривать аннотации и ключевые слова для каждой книги и главы.

Пожалуйста, подпишитесь или войдите для доступа к полному тексту.

Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому заголовку, обратитесь к своему библиотекарю.

Для устранения неполадок, пожалуйста, проверьте наш FAQs , и если вы не можете найти там ответ, пожалуйста связаться с нами .

Путешествие во времени: как родился двигатель внутреннего сгорания

Собираем кусочки вместе

Однако современные двигатели — это сложные машины, и открытие сгорания — это просто еще одна часть головоломки. Другие части двигателя внутреннего сгорания также уходят своими корнями в прошлое.

Первый известный кривошип, например, был шатунной системой, которую использовали римляне в 3 веке нашей эры. Система преобразовала вращающуюся мощность водяной мельницы в альтернативную линейную мощность, что позволило приводить в движение две пилы по камню.

Даже сегодня, после тестирования многих других систем, шатун остается предпочтительным решением для преобразования альтернативного движения поршня в полезное вращательное движение во всех двигателях внутреннего сгорания.

Исследование силы пара

Пар также играет большую роль в истории двигателей внутреннего сгорания, являясь одним из первых идентифицированных способов преобразования энергии огня в движение.

Первая зарегистрированная паровая машина была описана героем Александрии в Римском Египте в I веке нашей эры.

Эолипил — это вращающийся сосуд, в котором пар поступает из котла, а затем выбрасывается через два тангенциальных сопла, создавая вращающий момент. Результирующая механическая мощность вращения была достаточной только для компенсации потерь на трение и сопротивление, однако дополнительной мощности не производилось. И вместо того, чтобы рассматриваться как изобретение, способное изменить мир, похоже, что эолипил рассматривался древними греками как простое любопытство.

Сила пара будет продолжать играть свою роль в последующие столетия, хотя и широко, и широко.По словам Уильяма Мальмсберийского, например, в 1125 году в Реймсе находился церковный орган, приводимый в действие воздухом, выходящим из-под сжатия «нагретой водой», по-видимому, спроектированный и сконструированный профессором Гербертусом.

А в 1543 году Бласко де Гарай, ученый и капитан испанского флота, возможно, предложил систему, основанную на эолипиле, для приведения в движение — с помощью гребных колес — больших кораблей без какой-либо энергии ветра. Человек раньше своего времени?

Следы для паровой турбины были заложены в 1551 году в Египте, когда Таки ад-Дин описал самовращающийся вертел, который заложил основу для будущих идей.

Джованни Бранка, итальянский инженер, в 1629 году продемонстрировал концепцию паровой турбины для поворота цилиндрического спускового механизма, который попеременно поднимал и выпускал пару пестиков, работающих в ступках. Однако поток пара в этих первых паровых турбинах не был концентрированным, и большая часть его энергии рассеивалась во всех направлениях. Это привело бы к огромной трате энергии, поэтому эта идея никогда серьезно не рассматривалась для промышленного использования.

Большинство этих машин были подтверждены, и идеи, лежащие в их основе, работают.Такие изобретения послужили основой для будущих технологий, и в следующей статье этой серии мы рассмотрим более свежие разработки и концепции.

Изображение предоставлено Wikimedia Commons

Двигатель внутреннего сгорания — Oxford Reference

Тепловая машина, в которой топливо сжигается в камерах сгорания внутри двигателя, а не в отдельной печи (как в паровой машине). Первым работающим двигателем был четырехтактный двигатель Отто , произведенный в 1876 году Николаусом Отто (1832–91).В двигателе этого типа поршень опускается в цилиндр, всасывая топливо и воздух через впускной клапан; достигнув нижней точки своего хода, поршень поднимается в цилиндре с закрытыми клапанами и сжимает заряд; в верхней точке хода или около нее заряд воспламеняется от искры, и возникающее в результате увеличение давления от взрыва заставляет поршень снова опускаться; при последующем ходе вверх выпускной клапан открывается, и дымовые газы выталкиваются из камеры сгорания.Затем цикл повторяется. В двигателе Отто в качестве топлива использовался газ; однако изобретение карбюратора и развитие нефтяной промышленности в конце 19-го века позволило двигателю Отто стать источником энергии для появляющегося легкового автомобиля. Разновидностью четырехтактного двигателя Отто является двухтактный двигатель, не имеющий сложной системы клапанов, при этом заряд взрывчатого вещества входит и выходит из цилиндра через отверстия в цилиндре, которые закрываются и открываются движущимся поршнем.

Альтернативой двигателю Отто, особенно для тяжелых транспортных средств, где вес не является проблемой, является двигатель с воспламенением от сжатия Дизельный двигатель , изобретенный Рудольфом Дизелем (1858–1913) примерно в 1896 году. свечи зажигания; вместо этого в цилиндре сжимается воздух, в результате чего его температура повышается примерно до 550 ° C. Затем масло распыляется в камеру сгорания и воспламеняется при контакте с горячим воздухом. В то время как бензиновый двигатель с искровым зажиганием обычно работает со степенью сжатия 8 или 9: 1, дизельный двигатель должен иметь степень сжатия от 15 до 25: 1.Для этого требуется гораздо более тяжелый и, следовательно, более дорогой двигатель. См. Также газовую турбину.

Двигатели внутреннего сгорания .

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Внутренний Двигатель внутреннего сгорания

Автор Рошель Форрестер

Все права защищены

Публикация Дата 2006

Вернуться на главную страницу

Пар Двигатель был двигателем внешнего сгорания, так как топливо сжигалось вне двигателя.Первый двигатель внутреннего сгорания, в котором топливо сжигается внутри цилиндра, чтобы заставить поршень двигаться был изобретен в 1856 году итальянцами Барсанти и Маттеуччи. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания был таким же, как и у двигателя внутреннего сгорания. что за паровой машиной, а именно поршень, приводимый в движение альтернативным фазы расширения газа и вакуума. Первый двигатель внутреннего сгорания, который будет в значительных количествах был произведен газовый двигатель, построенный бельгийцем Ленуаром в 1860. Двигателю не хватало мощности, и он потреблял значительное количество топлива. потому что топливно-воздушная смесь не была сжата перед воспламенением.В 1862 г. Французский инженер Рокас запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. в котором происходит сжатие топливовоздушной смеси. Однако двигатель был никогда не строился, и в 1876 году четырехтактный двигатель был независимо изобретен Отто. Двигатель Отто производил больше мощности и потреблял значительно меньше топлива. чем двигатель Ленуара.

Четырехтактный двигатель работал за счет первого хода поршня вниз, всасывающего топливо и смесь воздуха в цилиндр через открытый впускной клапан.Нисходящий поршень создает частичный вакуум в цилиндре и клапан в цилиндре закрывается, и поршень поднимается, сжимая топливно-воздушную смесь. Смесь затем воспламеняется, вызывая третий ход, когда поршень движется вниз. Это это третий ход, придающий двигателю мощность. Происходит четвертый удар когда выпускной клапан открыт и поднимающийся поршень нагнетает выхлопные газы из цилиндра.

В 1883 г. Готлиб Даймлер, который ранее работал с Отто, разработал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине или бензине.Двигатель работал быстрее, чем Ottos, так что он производил больше мощности для веса двигателя. Карбюратор использовался для пропускания воздуха над бензином и смешивания паров бензина. и воздух, который воспламенился, чтобы заставить поршень опуститься в третьем такте. Дальше усовершенствования Карла Бенца включали электрическую индукционную катушку для зажигания топливная смесь.

Эффект двигатель внутреннего сгорания в обществе был огромен. Его главное преимущество перед паровой двигатель имел отношение веса к мощности.В 1880 году газ Отто двигатель внутреннего сгорания весил 440 фунтов на единицу произведенной лошадиных сил; к 1900 г. бензиновый двигатель внутреннего сгорания весил всего 9 фунтов на единицу Лошадиные силы. Соотношение веса и мощности позволяло использовать двигатель для движения автомобили, самолеты, тракторы, подводные лодки и танки. В течение 20-го века автотранспортные средства должны были заменить железные дороги в качестве основного средства передвижения по суше. транспорт. Городская и сельская среда стран первого мира должна была быть пересекается дорогами, автомагистралями и автомагистралями, построенными специально для автомобильных автомобили с двигателем внутреннего сгорания.Обычные граждане страны первого мира наслаждались новой свободой передвижения, которой у них не было раньше одержимый. Самолет значительно улучшил характеристики и безопасность в течение 20 века. Они стали новым оружием войны, но они также помогли ускорить огромный рост международного туризма, который должен был произойти в вторая половина 20 века. Значительно повысилась продуктивность сельского хозяйства с разработкой трактора и другой сельхозтехники с приводом от двигатель внутреннего сгорания.Развитие двигателя дало и масло производящие страны богатство и влияние в мировых делах, которое они имели ранее не владели. Эти социальные и культурные последствия двигатели внутреннего сгорания были неизбежным результатом изобретения двигатель и двигатель были изобретены только после того, как некоторые более ранние открытия было сделано.

Необходимые шаги в изобретении двигателя внутреннего сгорания последовало логическое и необходимый порядок. Первым шагом было изобретение двигателя. Барсанти и Маттуччи и его развитие Ленуаром.Только после того, как двигатель был изобретено было возможно разработать лучший способ работы двигателя, который это четырехтактная система, изобретенная Рошасом и Отто. В использование бензина в двигателе зависело от более ранних разработок бурение на нефть, начатое в Соединенных Штатах в 1850-х годах, и методами переработки сырой нефти дистилляцией или термическим крекингом, который был разработан в 1860-е гг.

Внутренний двигатель внутреннего сгорания мог быть изобретен только из-за определенных свойств газов и пылесосы.При нагревании газы расширяются, и поршень будет двигаться, чтобы уменьшить вакуум — это свойства газов и вакуума, которые позволили изобрести двигатель внутреннего сгорания. Если бы газы и вакуум не обладали этими свойствами, двигатель внутреннего сгорания не мог быть изобретен. Еще одно требование для двигателя внутреннего сгорания — подходящее топливо, которое существует в природе в форма нефтяных отложений. Это показывает, как свойства материалов в природа оказала большое влияние на социальную и культурную историю человечества.

Вернуться на главную страницу

Пиреолофор: новый принцип двигателя

Именно в Ницце Клод и Нисефор Ниепс начали свои первые изобретательские работы. Их интерес сначала был сосредоточен на создании нового принципа действия двигателя, основанного на использовании расширения воздуха во время взрыва. Знали ли они что-нибудь о работах Гюйгенса (1625-1695), который уже использовал воздух, расширенный в результате взрыва пороха в цилиндре, для перемещения поршня?

Париж, 9 ноября 1806 г.Представление, описание и планы двигателя, изобретенного Клодом и Нисефором.

Сначала братья Ньепсе использовали в качестве взрывчатого вещества порошок, сделанный из споров растения: Lycopodium (широкий мох), затем они использовали уголь, смешанный со смолой. Так они изобрели первый двигатель внутреннего сгорания, который они назвали Пиреолофор (пир = огонь, эоло = ветер и фор = я ношу или производю).

Отчет 1806 года об изобретении пиреолофора

В 1806 году они написали первый отчет.Комиссия Национального института, также известного как Академия наук, которому было поручено оценить изобретение, вынесла следующий вердикт:
«Топливо, обычно используемое М. Niépce состоит из спор ликоподия, горение которых является наиболее интенсивным и легким; однако, поскольку этот материал был дорогостоящим, они заменили его измельченным углем и при необходимости смешали с небольшой порцией смолы, что очень хорошо работает, как было доказано многими экспериментами. В М.В машине М. Ньепса никакая порция тепла не рассеивается заранее; движущая сила — это мгновенный результат, и весь топливный эффект используется для создания расширения, которое вызывает движущую силу.
В другом эксперименте машина, установленная на лодке с носом около двух футов шириной на три фута высотой, уменьшенным в подводной части и весом около 2000 фунтов, поднялась по реке Сона только с мощностью двигателя и со скоростью более река в обратном направлении; количество сжигаемого топлива составляло около ста двадцати пяти гранул в минуту, а количество пульсаций было от двенадцати до тринадцати за тот же промежуток времени.Затем члены комиссии приходят к выводу, что машина, предложенная под названием Pyreolophore М.М. Ниепс изобретателен, что может стать очень интересным по своим физическим и экономическим результатам и заслуживает одобрения Комиссии ».
Отчет Лазара Карно и К. Бертолле 15 декабря 1806 г.

Братья Ньепс провели несколько испытаний на озере Баттере, расположенном среди лесов Ла-Шарме у Сен-Лу-де-Варен.