История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания
Эволюция двигателей- как было тогда, и как есть сейчас
Несмотря на то, что первые двигатели внутреннего сгорания были сконструированы более 140 лет назад, у современных автомобильных моторов по-прежнему чрезвычайно много общего с теми первыми агрегатами, которые по своему принципу действия напоминают миниатюрные электростанции.
Как известно, топливом для первого двигателя был газ, воспламеняющийся в специальной камере внутреннего сгорания. Как и тогда, в сегодняшних моторах пары бензина, предварительно смешанные с воздухом, поджигаются в камере внутреннего сгорания при помощи искры. Таким образом очевидно, что основной принцип автомобильного двигателя остался неизменным. А вот что касается энергоэффективности и экологичности современных моторов, то они в значительной степени эволюционировали, став более дружелюбными и безопасными для окружающей среды при существенном росте эффективности.
Как владелец компании Хонда доказал General Motors, что его автомобили лучше
Карбюратор и инжектор
Одним из ключевых элементов в конструкции бензиновых моторов до последнего времени являлся карбюратор. Подобное техническое решение для автомобильных моторов можно встретить еще и сегодня, заглянув под капот некоторых отечественных машин, сконструированных в ХХ веке.
Как показали исследования, модернизация карбюратора, являющегося устройством, необходимым для качественного и правильного смешивания топлива и воздуха, зашла в тупик. Повышать эффективность карбюраторов больше уже было невозможно, ввиду чего инженеры в сфере автомобильной индустрии стали один за другим отказываться от применения карбюраторов на моторах своих автомобилей.
Кроме того, карбюраторные моторы являются весьма не экологичными, что в свете тезисов о защите окружающей среды стало дополнительным стимулом отказа от карбюраторов. Стоит отметить, что долгое время работа двигателя внутреннего сгорания предполагала смазку трущихся внутренних частей мотора посредством добавления моторного масла непосредственно в бензин.
Здесь было чрезвычайно важно соблюсти оптимальные пропорции, позволяющие обеспечивать необходимый эффект смазки, вместе с тем допуская минимальное количество нагара, образующегося после выгорания топливной смеси, сдобренной моторным маслом. Нарушение технологии смешивания бензина и масла влекло за собой появление густого сизого дыма позади даже вполне исправной машины.
Смотрите также: 10 сумасшедших внедорожных транспортных средств
Первые моторы, оснащаемые системой топливного впрыска, увидели свет в конце ХIХ столетии. В то время, на заре прошлого века, когда подавляющее количество автомобилестроителей работали над усовершенствованием карбюратора, один из немецких инженеров впервые получил патент на систему впрыска топлива в камеру сгорания автомобильного цилиндра. Однако надежность и практическая безотказность карбюраторных моторов не дала возможности бурному развитию инжекторных моторов, ввиду чего говорить о первых серьезных попытках конструкторов двигателей запустить систему топливного впрыска в серийное производство стало возможным лишь применительно к периоду начала Первой мировой войны.
Но именно немецкие военные самолеты стали первыми серийными аппаратами, на чьих моторах карбюраторы уступили место впрыску. А вот советская, английская и американская авиация получила на вооружение самолеты с инжекторными моторами лишь к концу войны. Правда, тогда это была система механического топливного впрыска, по своей эффективности мало чем напоминающая современные электронные системы.
В отличие от карбюраторных моторов, двигатели, оснащенные системой топливного впрыска, отличались большей мощностью и тягой благодаря тому, что для каждого цикла сгорания количество и состав смеси были точно отмерены.
Что касается автомобилестроения, то здесь, несмотря на меньшую эффективность карбюратора, карбюраторные моторы оставались практически безальтернативными еще очень долгое время.
Рециркуляция выхлопных газов
Может показаться, что усовершенствование автомобильных двигателей происходило недостаточно быстро, однако этот вывод преждевременен и не справедлив.
Одной из первых деталей, играющих ключевую роль в работе мотора, стал клапан рециркуляции отработанных газов. Система рециркуляции выхлопа является неотъемлемой частью силовых агрегатов подавляющего числа современных автомобилей. Эта система позволяет максимально эффективно задействовать топливо, сжигая его в камерах цилиндров с наибольшим эффектом. Благодаря процессу рециркуляции продуктов сгорания топлива отработанные газы вновь поступают в двигатель, где опять участвуют в процессе воспламенения и сгорания топливной смеси. Таким образом достигается не только более полное сжигание бензина, но и уменьшается количество вредных выбросов, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания.
Стоит отметить, что в современных моторах клапан рециркуляции отработанных газов позволяет сэкономить до 25% топлива, не сгоревшего при первоначальном воспламенении рабочей смеси, которое в отсутствии системы рециркуляции попросту вылетело бы в атмосферу. Таким образом, появившись впервые в середине прошлого века, система рециркуляции выхлопных газов стала обязательной частью для выпускаемых ныне моторов.
Система электронного зажигания
Другим важным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов можно назвать разработку и применение электроники в системе зажигания. Довольно продолжительное время система зажигания автомобильного двигателя имела контактную конструкцию. Однако при такой конструкции мотора от правильно выставленного опережения зажигания в полной мере зависела эффективность работы всего агрегата.
Как владелец компании Хонда доказал General Motors, что его автомобили лучше
Электроника, пришедшая на смену контактному зажиганию, позволила точно выверять момент воспламенения топливной смеси, исключив ее преждевременное возгорание относительно хода поршня. Впрочем, весьма продолжительное время электронное зажигание применялось только для некоторых карбюраторных моторов будучи своеобразной опцией для дорогих моделей машин, предназначенной для повышения отдачи двигателя. Но поскольку используемые устройства требовали сложных настроек и специального оборудования, электронные системы зажигания долгое время оставались редкостью, тогда как подавляющее число автомобилистов продолжали сжигать миллионы тонн топлива ввиду неэффективной работы карбюраторных моторов, оснащаемых морально-устаревшей системой зажигания контактного типа.
Применение обедненной топливной смеси
Вариантом повышения эффективности бензиновых двигателей стал переход некоторых разработчиков на использование обедненной топливной смеси. Инженерами было изменено привычное соотношение топливной смеси. По такой технологии во второй половине 70-х годов стали строить свои моторы инженеры Honda, Mitsubishi, Nissan, а также некоторых других производителей. Но поскольку моторы, разработанные под применение обедненной смеси, требовали установки сложнейших и дорогостоящих каталитических нейтрализаторов, подобные агрегаты не прижились и уже к началу 90-х годов практически полностью перестали производиться.
Электронный топливный впрыск
Пожалуй, наиболее серьезным шагом в процессе эволюции автомобильных моторов является разработка системы электронного топливного впрыска. По сравнению с механическими аналогами, электронные системы позволяли гораздо точнее контролировать количество смеси, подаваемой в камеру сгорания.
Первоначальные технологии предусматривали одноточечную конструкцию электронного впрыска, на смену которой пришли системы многоточечного и даже многопортового впрыска. Впрочем, многопортовый впрыск сегодня практически не используется ввиду сложности и дороговизны конструкции.
Сегодня в конструкции инжекторных моторов повсеместно применяются датчики кислорода, именуемые лямбда-зондами. Такие датчики устанавливаются в системе выпуска отработанных газов, выполняя функцию контроля эффективности сгорания топлива в каждом цикле. Многие автомобили располагают двумя и более кислородными датчиками, устанавливаемыми до и после каталитического нейтрализатора. При всех плюсах, лямбда-зонды обладают существенным недостатком, особенно заметным в российских условиях эксплуатации автомобилей. Эти устройства чрезвычайно чувствительны к качеству топлива и при использовании некачественного бензина могут выйти из строя уже после нескольких тысяч пробега.
Помимо двигателей, работающих по принципу цикла Отто, в мире современного автомобилестроения находят применение и другие технологии.
Так, в качестве альтернативы можно назвать моторы, работающие по принципу цикла Аткинсона. Правда, такие двигатели не столь распространены ввиду меньшей мощности при прочих равных характеристика. Как правило, бензиновые двигатели, работающие по циклу Аткинсона, используются в гибридных силовых установках.
Сегодня, как и сто лет назад, конструкторы продолжают трудиться над повышением эффективности автомобильных двигателей. Так, уже возможно совсем скоро в свечах зажигания будут использоваться лазерные технологии, а для изготовления дроссельной заслонки будут применяться альтернативные материалы.
В каком году появился бензиновый двигатель
В первом тепловом двигателе — паровой машине — тепло производилось в топке и в паровом котле, вне цилиндра — рабочего органа машины.
Топка и котёл делали двигатель громоздким и тяжёлым, годным только для стационарного использования или для установки на большие пароходы и паровозы.
В поисках идеи компактного и лёгкого двигателя конструкторы пришли к мысли сжигать топливо внутри рабочего цилиндра — так появились прототипы двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Первый ДВС, схожий с современным, создал в 1876 г. немецкий конструктор Николаус Отто.
Двигатель де Риваса на самодвижущейся тележке. Сдавливая баллон (1), в рабочий цилиндр (2) впрыскивали сжатый водород. Одновременно через открывавшийся рычагом (3) клапан (4) в цилиндр впускали воздух. Водородно — воздушную смесь (5) поджигала электрическая искра от батареи Вольта (6).
Взорванная смесь расширялась, и её давление поднимало поршень (7). Обратным движением рычага открывался клапан отработанного газа, и тяжёлый поршень падал.
Движения поршня через цепь (9) передавались валу (10), но лишь при обратном ходе поршня трещотка (11) на кривозубой шестерёнке (12) позволяла крутиться валу, который через ременную передачу (13) раскручивал ось передних колёс (14) тележки.
Пробный вариант
Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) создал французский изобретатель Ф.И. де Ривас в 1807 г.
Смесь воздуха и водорода в рабочем цилиндре зажигалась электрической искрой от батареи Вольта, после подрыва смесь расширялась, создавая высокое давление в цилиндре и подбрасывая поршень.
Отработанные газы выпускались, образуя под поршнем вакуум. Под воздействием давления атмосферы и своего веса поршень падал, возвращаясь в исходное положение, чтобы повторить цикл. Де Ривас использовал свой ДВС как привод передних колёс повозки. Но из-за низкой эффективности его двигатель не нашёл спроса. Впоследствии идеи де Риваса легли в основу дальнейших разработок ДВС.
Двигатель Ленуара
В 1860 г. другой француз, механик Э. Ленуар, сделал ДВС, похожий на горизонтальную паровую машину, но работающий на смеси воздуха со светильным газом (содержащим углеводороды).
ДВС Ленуара был двойного действия — рабочий ход поршень совершал при движении в обе стороны.
Это обеспечивалось тем, что смесь поджигалась искрой от двух электрических свечей по обе стороны от поршня, и впуск и выпуск газов проводился также с двух концов цилиндра с помощью золотников (таких же, как в паровых машинах).
Цикл работы ДВС Ленуара состоял из двух тактов (из двух ходов поршня — вперёд и назад). Оба хода обеспечивались расширением газовой смеси при сжигании, что требовало большого расхода топлива.
Работа ДВС Ленуара обходилась в 7 раз дороже работы паровой машины той же мощности.
Зато из-за отсутствия котла и топки ДВС был компактнее, и его, например, ставили на лодки, где не было места для паровой машины.
Цикл двухтактного ДВС Ленуара. 1864 г. Первый такт. Поршень (1) двигается вперёд. Тяга (2) впускного золотника (3), связанная через эксцентрик (4) вала (5), открывает заднее отверстие (6) в цилиндре (7) для впуска смеси светильного газа и воздуха.
Поршень немного продвигается, впускной золотник перекрывает задний впуск, а выпускной золотник (8) открывает переднее отверстие выпуска (9), через которое поршень выталкивает газы, отработанные в прошлом такте. На заднюю свечу зажигания (10) подаётся высоковольтный разряд от электрической батареи (11).
Шток (12) поршня через кривошипно — шатунный механизм (13) раскручивает вал и маховик (14). Второй такт. Инерция крутящегося маховика тянет поршень назад.
Впускной золотник открывает переднее отверстие впуска газов (15), поршень продолжает двигаться, впуск закрывается, смесь в цилиндре поджигается передней свечой зажигания (16), давление газов толкает поршень назад, золотник выпуска открывает заднее отверстие (17), и отработанные в первом такте газы выходят. Поршень занимает исходное крайне заднее положение. Цикл повторяется.
Первая победа Отто
Недостатки ДВС Ленуара учёл немецкий конструктор Н.А. Отто при создании своего двухтактного двигателя. Сделанный им в 1864 г. ДВС тоже работал на смеси воздуха со светильным газом.
Отто поджигал смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было надёжнее при тогдашнем уровне развития электротехники.
ДВС Отто совершал один рабочий ход.
Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, только под воздействием своего веса и давления атмосферы. Это позволило его ДВС при вдвое меньшем расходе топлива развивать мощность как у ДВС двойного действия.
ДВС Отто оказался в 4-5 раз экономичнее двигателя Ленуара. Первые ДВС Отто широко использовались как приводы для типографских машин, грузовых лифтов-подъёмников, токарных и ткацких станков, прядильных машин и прочего оборудования.
Двухтактные ДВС, работающие по принципу ДВС Отто 1864 г., и сейчас используются как приводы сенокосилок и бензопил, в лодочных и мотоциклетных моторах.
Николаус Аугуст Отто
Четыре такта успеха
Настоящий прорыв в создании ДВС Отто совершил в 1876 г. В новом двигателе Отто вернулся к горизонтальной конструкции. Для увеличения мощности ДВС Отто решил перед воспламенением сжать топливную смесь, а для этого цикл работы ДВС пришлось увеличить до 4 тактов — 4 ходов поршня, и этот двигатель стал называться четырёхтактным ДВС.
Мощный четырёхтактный ДВС Отто вытеснил все предыдущие модели ДВС — его схема стала образцом для создания всех последующих ДВС вплоть до нашего времени и открыла возможность применения ДВС на транспорте.
Четырёхтактный цикл работы ДВС Отто 1876 г. I такт. Впуск топлива: поршень (1) идёт вперёд (первый ход), создавая низкое давление в цилиндре. Вращение главного вала (2) через червячную передачу (3) передаётся вспомогательному валу (4), управляющему газораспределительными клапанами.
В I такте вал открывает впускной клапан (5), и горючая смесь из топливного бака (6) поступает в цилиндр (7). Клапан закрывается. II такт. Сжатие смеси: поршень идёт назад (второй ход) и сжимает топливную смесь.
При запуске ДВС первый и второй ходы поршня осуществлялись вручную, затем это происходило автоматически — инерция маховика (8) поддерживала вращение главного вала. III такт.
Расширение смеси (рабочий ход): вспомогательный вал кратковременно открывает клапан (9), подающий порцию смеси в газовую горелку (10), где она воспламеняется (11) и, поступая в цилиндр, воспламеняет в нём основную порцию горючего.
Газы в цилиндре расширяются и выталкивают поршень вперёд (третий ход).
На этом такте поршень производит полезную работу: через шток (12) передаёт толчок кривошипно — шатунному механизму (13), раскручивающему маховик. IV такт. Выпуск отработанных газов: через выпускной клапан (14) отработавшие газы, быстро сжимающиеся благодаря рубашке охлаждения (15) в корпусе цилиндра, удаляются из цилиндра. Создаётся разряжение (низкое давление), и поршень идёт назад (четвёртый ход).
Развитие идеи
Производством всех ДВС Отто занималась компания «Ланген, Отто и Розен», созданная в 1869 г. Отто совместно с немецкими предпринимателями Э. Лангеном и Л. Розеном. Современные четырёхтактные ДВС сохранили принципиальную схему Отто, но топливо в них поджигается искрой от электрической свечи.
Для увеличения мощности ДВС повышали объём его цилиндра, чтобы большим объёмом топлива усилить мощь его расширения. Но увеличение цилиндра не могло быть бесконечным, и тогда придумали усиливать двигатель путём увеличения числа цилиндров, поршни которых крутили один рабочий вал двигателя.
В поисках нового вида топлива для ДВС обратили внимание на другие вещества, содержащие углеводороды — продукты нефтепереработки.
Сотрудники компании Отто Г. Даймлер и В. Майбах в 1883 г. создали первый бензиновый ДВС, который в 1885 г. установили на первом мотоцикле, а в 1886 г. — на первом автомобиле.
Четырёхтактный цикл работы современного одноцилиндрового ДВС. Такт — это один ход поршня (1), т. е. прохождение поршня от крайнего верхнего положения, верхней мёртвой точки (ВМТ), до крайнего нижнего положения, нижней мёртвой точки (НМТ). I такт. Впуск. Поршень идёт вниз, создавая в цилиндре (2) разряжение.
Открывается впускной клапан (3), и под воздействием атмосферного давления из впускного трубопровода (4) в цилиндр засасывается горючая смесь — распылённый в воздухе бензин (5).
Между электродами свечи зажигания (7) проскакивает электрическая искра, поджигающая смесь. Газы расширяются (8), под их давлением поршень идёт вниз и передаёт усилие через кривошипно — шатунный механизм (9) на коленчатый вал (10), проворачивая его. IV такт. Выпуск. Поршень по инерции идёт вверх.
Открывается выпускной клапан (11), и под давлением поршня отработанные газы (12) вытесняются в атмосферу.
Однако бензин при испарении плохо смешивался с воздухом, реакция при возгорании протекала неравномерно, и бензиновые ДВС, работая ненадёжно, не могли вытеснить газовые ДВС. Выход нашёл венгерский инженер Д. Банки — в 1893 г. он придумал устройство для распыления бензина в воздухе — карбюратор с жиклёром.
Бензиновая взвесь, равномерно смешанная с воздухом, поступала в цилиндр, где при зажигании быстро превращалась в газовую смесь, обеспечивая хорошее протекание реакции и мощное расширение при взрыве.
В России первый бензиновый двигатель с карбюратором сконструировал в 1880-х гг. О. С. Костович. В 1897 г.
немецкий инженер Р Дизель придумал дизельный двигатель, в котором топливо воспламенялось не от огня или электрической искры, а от высокой температуры, которая возникает при сильном сжатии воздуха. В России производство дизельных двигателей, усовершенствованных российским инженером Г. В. Тринклером, началось в 1899 г.
Эти дизели устанавливали на стационарных машинах (станках и пр.).
Поделиться ссылкой
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.
История двигателя внутреннего сгорания
Двигатель – одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса. Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.
Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали «пирэолофор». В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.
Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.
Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения – 1858. Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием.
Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго.
В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель – добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.
Ж.Ж.Этьен ЛенуарУстройство 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 ОттоВ 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.
Мотор в будущее
У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели
Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический.
Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя.
Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!
Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого.
Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!
— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов.
— Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства.
Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!
О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.
Парадокс нынешнего момента, впрочем, в другом: топливо, которое когда-то помогло двигателю внутреннего сгорания победить конкурентов, сегодня может… его похоронить.
Разберемся.
«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС.
Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году.
А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.
— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.
Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут… Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.
Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.
— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха.
— Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два.
Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.
Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей.
Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем.
Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.
Кирилл Журенков
Преждевременный энтузиазм
Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику.
До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом.
Изменилась и жизнь людей.
Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.
Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным.
К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами.
Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…
А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.
Ключевой из этих вопросов: на сегодняшний день так и не создан аккумулятор, который позволил бы электромобилю на одном заряде проехать большое расстояние в любую погоду.
youtube.com/embed/I4Ad1aM9HDE?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.
К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса.
И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает.
Его обещали создать и год, и пять лет назад…
Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.
— «О») в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.
— «О») в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов.
Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии.
То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…
Торстен Мюллер-Отвос, гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс
Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно…
Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя.
Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».
Источник: «Автопилот Онлайн»
Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково»
Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок.
Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты.
Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.
Источник: «Эхо Москвы»
Коджи Нагано, автодизайнер
— Каким будет автомобиль лет через 30?
— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя.
Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса.
Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему.
Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.
Источник: Autonews
История двигателя внутреннего сгорания
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
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.
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!
История бензинового двигателя (ДВС) — Двигатели автомобилей
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время.
Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в нашем мире.
Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф.
Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов.
Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение.
Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.
Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона.
Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.
В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе.
После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем.
Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения.
Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.
В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время.
Совместно с промышленником Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров.
В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем.
Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны.
Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.
Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего.
Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор.
Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.
Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине.
Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания.
В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно.
Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.
На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня.
Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями.
Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.
С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.
Этот день в истории: 1801 год — двигатель внутреннего сгорания Лебона
26 августа 201909:29
26 августа 1801 года французский инженер профессор механики в Школе мостов и дорог в Париже Филипп Лебон оформил патент на конструкцию газового двигателя. Движущая сила возникала после взрыва газовоздушной смеси внутри рабочего цилиндра — у человечества появился двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Поиск альтернативы тепловым (паровым) машинам начался фактически сразу после их появления. К этому подталкивала сама их несовершенная конструкция. С одной стороны, они обладали большими габаритами и массой из-за применения внешнего оборудования для обеспечения сгорания топлива и поддержания давления пара.
А с другой — функциональная часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика. Данное противоречие постоянно побуждало мысль изобретателей к поиску возможности совмещения процесса сгорания топлива с рабочим телом двигателя.
Всех перспектив такого прорыва разум человека конца XVIII века представить не мог, но было ясно, что решение проблемы позволит значительно уменьшить габариты и вес двигателя и интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела.
Однако, чтобы такое стало осуществимым, сначала нужно было решить вопрос с подходящим топливом. Без этого любой прогресс в области ДВС просто невозможен. Именно топливо определяет устройство двигателя, его габариты и характеристики, да и саму возможность его создания. И первым таким топливом стал светильный газ.
Он был открыт французским инженером Филиппом Лебоном (1769−1804), который в 1799 году получил патент на использование и способ получения этого газа путём сухой перегонки древесины или угля.
Данное 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 вскоре Лебон понял, что его светильный газ можно использовать не только для освещения. Изобретателю пришла в голову мысль взяться за конструирование двигателя, способного заменить паровую машину. Основным требованием к конструкции такого агрегата было сгорание топлива не во внешней топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.
Через два года работа Лебона, который к тому времени получил звание профессора механики в парижской Школе мостов и дорог, дала результат.
26 августа 1801 года он оформил патент на конструкцию своего газового двигателя.
Принцип действия этой машины основывался на уже 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. Для полезного использования этого явления 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. Таким образом, в руках 32-летнего французского профессора оказалась хоть и несовершенная, но вполне действующая первая в истории модель двухтактного ДВС.
Если бы провидение подарило этому талантливому изобретательному французскому инженеру долгую жизнь, то вполне вероятно, что человечество значительно раньше пересело бы из конных экипажей в автомобили и поднялось в воздух на первых аэропланах. Однако Лебону было не суждено продолжить работы по усовершенствованию своего творения — в 1804 году он был убит.
Работы над двигателем, работающим на светильном газе, продолжил бельгийский механик Жан Этьен Ленуар.
Он значительно усовершенствовал конструкцию и первым применил электрическую искру для воспламенения газовоздушной смеси внутри рабочего цилиндра. Также он первым снабдил свой двигатель водяной системой охлаждения и применил систему смазки.
Двигатель Ленуара, который окончательно был сконструирован в 1860 году, имел мощность около 12 л. с. с КПД около 3,3%.
Первый работоспособный бензиновый двигатель появился только через двадцать лет. Вероятно, первым его изобретателем можно считать русского конструктора Огнеслава Костовича, предоставившего работающий прототип бензинового двигателя в 1880 году. Однако его открытие до сих пор остается слабо освещенным.
В Европе в создание бензиновых двигателей наибольший вклад внес немецкий инженер Готлиб Даймлер. В 1882 году он и его друг Вильгельм Майбах приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
В 1883 году ими был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр.Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки. А в 1885 году Даймлер и Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Они использовали его для создания первого мотоцикла в 1885-м, а в 1886 году — на первом автомобиле. Человечество вступило в новую эру.
- Также в этот день:
- 1789 год — Декларация прав человека и гражданина
- 1382 год — хан Тохтамыш сжег Москву
- 1346 год — битва при Креси (Столетняя война)
В каком году придумали двигатель 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.
Двигатель внутреннего сгорания Отто
В первом тепловом двигателе — паровой машине — тепло производилось в топке и в паровом котле, вне цилиндра — рабочего органа машины.
Топка и котёл делали двигатель громоздким и тяжёлым, годным только для стационарного использования или для установки на большие пароходы и паровозы.
В поисках идеи компактного и лёгкого двигателя конструкторы пришли к мысли сжигать топливо внутри рабочего цилиндра — так появились прототипы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Первый ДВС, схожий с современным, создал в 1876 г. немецкий конструктор Николаус Отто.
Двигатель де Риваса на самодвижущейся тележке. Сдавливая баллон (1), в рабочий цилиндр (2) впрыскивали сжатый водород. Одновременно через открывавшийся рычагом (3) клапан (4) в цилиндр впускали воздух. Водородно — воздушную смесь (5) поджигала электрическая искра от батареи Вольта (6).
Взорванная смесь расширялась, и её давление поднимало поршень (7). Обратным движением рычага открывался клапан отработанного газа, и тяжёлый поршень падал.
Движения поршня через цепь (9) передавались валу (10), но лишь при обратном ходе поршня трещотка (11) на кривозубой шестерёнке (12) позволяла крутиться валу, который через ременную передачу (13) раскручивал ось передних колёс (14) тележки.
Пробный вариант
Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) создал французский изобретатель Ф.
И. де Ривас в 1807 г.
Смесь воздуха и водорода в рабочем цилиндре зажигалась электрической искрой от батареи Вольта, после подрыва смесь расширялась, создавая высокое давление в цилиндре и подбрасывая поршень. Отработанные газы выпускались, образуя под поршнем вакуум. Под воздействием давления атмосферы и своего веса поршень падал, возвращаясь в исходное положение, чтобы повторить цикл. Де Ривас использовал свой ДВС как привод передних колёс повозки. Но из-за низкой эффективности его двигатель не нашёл спроса. Впоследствии идеи де Риваса легли в основу дальнейших разработок ДВС.
Двигатель Ленуара
В 1860 г. другой француз, механик Э. Ленуар, сделал ДВС, похожий на горизонтальную паровую машину, но работающий на смеси воздуха со светильным газом (содержащим углеводороды).
ДВС Ленуара был двойного действия — рабочий ход поршень совершал при движении в обе стороны.
Это обеспечивалось тем, что смесь поджигалась искрой от двух электрических свечей по обе стороны от поршня, и впуск и выпуск газов проводился также с двух концов цилиндра с помощью золотников (таких же, как в паровых машинах).
Цикл работы ДВС Ленуара состоял из двух тактов (из двух ходов поршня — вперёд и назад). Оба хода обеспечивались расширением газовой смеси при сжигании, что требовало большого расхода топлива.
Работа ДВС Ленуара обходилась в 7 раз дороже работы паровой машины той же мощности.
Зато из-за отсутствия котла и топки ДВС был компактнее, и его, например, ставили на лодки, где не было места для паровой машины.
Цикл двухтактного ДВС Ленуара. 1864 г. Первый такт. Поршень (1) двигается вперёд. Тяга (2) впускного золотника (3), связанная через эксцентрик (4) вала (5), открывает заднее отверстие (6) в цилиндре (7) для впуска смеси светильного газа и воздуха.
Поршень немного продвигается, впускной золотник перекрывает задний впуск, а выпускной золотник (8) открывает переднее отверстие выпуска (9), через которое поршень выталкивает газы, отработанные в прошлом такте.
На заднюю свечу зажигания (10) подаётся высоковольтный разряд от электрической батареи (11). Смесь зажигается, расширяется и толкает поршень дальше вперёд до крайнего положения.
Шток (12) поршня через кривошипно — шатунный механизм (13) раскручивает вал и маховик (14). Второй такт. Инерция крутящегося маховика тянет поршень назад.
Впускной золотник открывает переднее отверстие впуска газов (15), поршень продолжает двигаться, впуск закрывается, смесь в цилиндре поджигается передней свечой зажигания (16), давление газов толкает поршень назад, золотник выпуска открывает заднее отверстие (17), и отработанные в первом такте газы выходят. Поршень занимает исходное крайне заднее положение. Цикл повторяется.
Первая победа Отто
Недостатки ДВС Ленуара учёл немецкий конструктор Н.А. Отто при создании своего двухтактного двигателя. Сделанный им в 1864 г. ДВС тоже работал на смеси воздуха со светильным газом.
Отто поджигал смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было надёжнее при тогдашнем уровне развития электротехники.
ДВС Отто совершал один рабочий ход.
Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, только под воздействием своего веса и давления атмосферы. Это позволило его ДВС при вдвое меньшем расходе топлива развивать мощность как у ДВС двойного действия.
ДВС Отто оказался в 4-5 раз экономичнее двигателя Ленуара. Первые ДВС Отто широко использовались как приводы для типографских машин, грузовых лифтов-подъёмников, токарных и ткацких станков, прядильных машин и прочего оборудования.
Двухтактные ДВС, работающие по принципу ДВС Отто 1864 г., и сейчас используются как приводы сенокосилок и бензопил, в лодочных и мотоциклетных моторах.
Николаус Аугуст Отто
Четыре такта успеха
Настоящий прорыв в создании ДВС Отто совершил в 1876 г. В новом двигателе Отто вернулся к горизонтальной конструкции. Для увеличения мощности ДВС Отто решил перед воспламенением сжать топливную смесь, а для этого цикл работы ДВС пришлось увеличить до 4 тактов — 4 ходов поршня, и этот двигатель стал называться четырёхтактным ДВС.
Мощный четырёхтактный ДВС Отто вытеснил все предыдущие модели ДВС — его схема стала образцом для создания всех последующих ДВС вплоть до нашего времени и открыла возможность применения ДВС на транспорте.
Четырёхтактный цикл работы ДВС Отто 1876 г. I такт. Впуск топлива: поршень (1) идёт вперёд (первый ход), создавая низкое давление в цилиндре. Вращение главного вала (2) через червячную передачу (3) передаётся вспомогательному валу (4), управляющему газораспределительными клапанами.
В I такте вал открывает впускной клапан (5), и горючая смесь из топливного бака (6) поступает в цилиндр (7). Клапан закрывается. II такт. Сжатие смеси: поршень идёт назад (второй ход) и сжимает топливную смесь.
При запуске ДВС первый и второй ходы поршня осуществлялись вручную, затем это происходило автоматически — инерция маховика (8) поддерживала вращение главного вала. III такт.
Расширение смеси (рабочий ход): вспомогательный вал кратковременно открывает клапан (9), подающий порцию смеси в газовую горелку (10), где она воспламеняется (11) и, поступая в цилиндр, воспламеняет в нём основную порцию горючего.
Газы в цилиндре расширяются и выталкивают поршень вперёд (третий ход).
На этом такте поршень производит полезную работу: через шток (12) передаёт толчок кривошипно — шатунному механизму (13), раскручивающему маховик. IV такт. Выпуск отработанных газов: через выпускной клапан (14) отработавшие газы, быстро сжимающиеся благодаря рубашке охлаждения (15) в корпусе цилиндра, удаляются из цилиндра. Создаётся разряжение (низкое давление), и поршень идёт назад (четвёртый ход).
Развитие идеи
Производством всех ДВС Отто занималась компания «Ланген, Отто и Розен», созданная в 1869 г. Отто совместно с немецкими предпринимателями Э. Лангеном и Л. Розеном. Современные четырёхтактные ДВС сохранили принципиальную схему Отто, но топливо в них поджигается искрой от электрической свечи.
Для увеличения мощности ДВС повышали объём его цилиндра, чтобы большим объёмом топлива усилить мощь его расширения. Но увеличение цилиндра не могло быть бесконечным, и тогда придумали усиливать двигатель путём увеличения числа цилиндров, поршни которых крутили один рабочий вал двигателя.
Первые двухцилиндровые ДВС появились в конце XIX в., а четырёхцилиндровые — в начале XX в. Сейчас встречаются шести — , восьми — и 20 — цилиндровые ДВС. Светильный газ был довольно дорогим топливом, и в Европе, и в России его производили не так много.
В поисках нового вида топлива для ДВС обратили внимание на другие вещества, содержащие углеводороды — продукты нефтепереработки.
Сотрудники компании Отто Г. Даймлер и В. Майбах в 1883 г. создали первый бензиновый ДВС, который в 1885 г. установили на первом мотоцикле, а в 1886 г. — на первом автомобиле.
Четырёхтактный цикл работы современного одноцилиндрового ДВС. Такт — это один ход поршня (1), т. е. прохождение поршня от крайнего верхнего положения, верхней мёртвой точки (ВМТ), до крайнего нижнего положения, нижней мёртвой точки (НМТ). I такт. Впуск. Поршень идёт вниз, создавая в цилиндре (2) разряжение.
Открывается впускной клапан (3), и под воздействием атмосферного давления из впускного трубопровода (4) в цилиндр засасывается горючая смесь — распылённый в воздухе бензин (5).
II такт. Сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень идёт вверх, сжимая горючую смесь (6). III такт. Рабочий ход (расширение).
Между электродами свечи зажигания (7) проскакивает электрическая искра, поджигающая смесь. Газы расширяются (8), под их давлением поршень идёт вниз и передаёт усилие через кривошипно — шатунный механизм (9) на коленчатый вал (10), проворачивая его. IV такт. Выпуск. Поршень по инерции идёт вверх.
Открывается выпускной клапан (11), и под давлением поршня отработанные газы (12) вытесняются в атмосферу.
Однако бензин при испарении плохо смешивался с воздухом, реакция при возгорании протекала неравномерно, и бензиновые ДВС, работая ненадёжно, не могли вытеснить газовые ДВС. Выход нашёл венгерский инженер Д. Банки — в 1893 г. он придумал устройство для распыления бензина в воздухе — карбюратор с жиклёром.
Бензиновая взвесь, равномерно смешанная с воздухом, поступала в цилиндр, где при зажигании быстро превращалась в газовую смесь, обеспечивая хорошее протекание реакции и мощное расширение при взрыве.
В России первый бензиновый двигатель с карбюратором сконструировал в 1880-х гг. О. С. Костович. В 1897 г.
немецкий инженер Р Дизель придумал дизельный двигатель, в котором топливо воспламенялось не от огня или электрической искры, а от высокой температуры, которая возникает при сильном сжатии воздуха. В России производство дизельных двигателей, усовершенствованных российским инженером Г. В. Тринклером, началось в 1899 г.
Эти дизели устанавливали на стационарных машинах (станках и пр.).
Поделиться ссылкой
История двигателя внутреннего сгорания
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
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.
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!
История бензинового двигателя (ДВС) — Двигатели автомобилей
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время.
Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в нашем мире.
Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф.
Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов.
Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение.
Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.
Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона.
Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.
В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе.
После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем.
Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения.
Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.
В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время.
Совместно с промышленником Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров.
В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем.
Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны.
Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.
Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего.
Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор.
Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.
Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине.
Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания.
В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно.
Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.
На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня.
Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями.
Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.
С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.
Этот день в истории: 1801 год — двигатель внутреннего сгорания Лебона
26 августа 201909:29
26 августа 1801 года французский инженер профессор механики в Школе мостов и дорог в Париже Филипп Лебон оформил патент на конструкцию газового двигателя. Движущая сила возникала после взрыва газовоздушной смеси внутри рабочего цилиндра — у человечества появился двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Поиск альтернативы тепловым (паровым) машинам начался фактически сразу после их появления. К этому подталкивала сама их несовершенная конструкция. С одной стороны, они обладали большими габаритами и массой из-за применения внешнего оборудования для обеспечения сгорания топлива и поддержания давления пара.
А с другой — функциональная часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика. Данное противоречие постоянно побуждало мысль изобретателей к поиску возможности совмещения процесса сгорания топлива с рабочим телом двигателя.
Всех перспектив такого прорыва разум человека конца XVIII века представить не мог, но было ясно, что решение проблемы позволит значительно уменьшить габариты и вес двигателя и интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела.
Однако, чтобы такое стало осуществимым, сначала нужно было решить вопрос с подходящим топливом. Без этого любой прогресс в области ДВС просто невозможен. Именно топливо определяет устройство двигателя, его габариты и характеристики, да и саму возможность его создания. И первым таким топливом стал светильный газ.
Он был открыт французским инженером Филиппом Лебоном (1769−1804), который в 1799 году получил патент на использование и способ получения этого газа путём сухой перегонки древесины или угля.
Данное 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 вскоре Лебон понял, что его светильный газ можно использовать не только для освещения. Изобретателю пришла в голову мысль взяться за конструирование двигателя, способного заменить паровую машину. Основным требованием к конструкции такого агрегата было сгорание топлива не во внешней топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.
Через два года работа Лебона, который к тому времени получил звание профессора механики в парижской Школе мостов и дорог, дала результат.
26 августа 1801 года он оформил патент на конструкцию своего газового двигателя.
Принцип действия этой машины основывался на уже 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. Для полезного использования этого явления 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. Таким образом, в руках 32-летнего французского профессора оказалась хоть и несовершенная, но вполне действующая первая в истории модель двухтактного ДВС.
Если бы провидение подарило этому талантливому изобретательному французскому инженеру долгую жизнь, то вполне вероятно, что человечество значительно раньше пересело бы из конных экипажей в автомобили и поднялось в воздух на первых аэропланах. Однако Лебону было не суждено продолжить работы по усовершенствованию своего творения — в 1804 году он был убит.
Работы над двигателем, работающим на светильном газе, продолжил бельгийский механик Жан Этьен Ленуар.
Он значительно усовершенствовал конструкцию и первым применил электрическую искру для воспламенения газовоздушной смеси внутри рабочего цилиндра. Также он первым снабдил свой двигатель водяной системой охлаждения и применил систему смазки.
Двигатель Ленуара, который окончательно был сконструирован в 1860 году, имел мощность около 12 л. с. с КПД около 3,3%.
Первый работоспособный бензиновый двигатель появился только через двадцать лет. Вероятно, первым его изобретателем можно считать русского конструктора Огнеслава Костовича, предоставившего работающий прототип бензинового двигателя в 1880 году. Однако его открытие до сих пор остается слабо освещенным.
В Европе в создание бензиновых двигателей наибольший вклад внес немецкий инженер Готлиб Даймлер. В 1882 году он и его друг Вильгельм Майбах приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.
В 1883 году ими был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр.Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки. А в 1885 году Даймлер и Майбах разработали лёгкий бензиновый карбюраторный двигатель. Они использовали его для создания первого мотоцикла в 1885-м, а в 1886 году — на первом автомобиле. Человечество вступило в новую эру.
- Также в этот день:
- 1789 год — Декларация прав человека и гражданина
- 1382 год — хан Тохтамыш сжег Москву
- 1346 год — битва при Креси (Столетняя война)
Кто сделал первый бензиновый двигатель?
Двигатели внутреннего сгорания были разработаны рядом ученых и инженеров. Джон Барбер, английский изобретатель, изобрел газовую турбину в 1791 году. Томас Мид запатентовал газовый двигатель в 1794 году. Роберт Стрит также запатентовал в 1794 году двигатель внутреннего сгорания, который первым использовал жидкое топливо (нефть), и построил двигатель примерно в то же время.
Джон Стивенс сконструировал первый двигатель внутреннего сгорания в США в 179 г.8. В 1807 году французские инженеры Никфор (который позже изобрел фотографию) и Клод Нипс испытали пиролофор, прототип двигателя внутреннего сгорания, в котором использовался контролируемый взрыв пыли. Лодка на реке Сане во Франции была оснащена этим двигателем. В том же году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз создал и запатентовал двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде и кислороде. Топливо находилось в баллоне, а для зажигания искры использовался ручной спусковой крючок. Франсуа Исаак де Риваз установил его на рудиментарный четырехколесный фургон и проехал на нем 100 метров в 1813 году, войдя в историю как первое автомобильное транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. Сэмюэл Браун разработал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного использования в Соединенных Штатах в 1823 году; с 1830 по 1836 год один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу.
В 1827 году он показал моторную лодку на Темзе, а также моторное транспортное средство в 1828 году. В 1853 году итальянский инженер отец Эудженио Барсанти сотрудничал с флорентийцем Феличе Маттеуччи, чтобы создать первый настоящий двигатель внутреннего сгорания. 12 июня 1854 года их заявка на патент была одобрена в Лондоне и опубликована в London Morning Journal под заголовком «Спецификация Юджина Барсанти и Феликса Маттеуччи, получение движущей силы взрывом газов». Жан Жозеф Этьен Ленуар, бельгиец, изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, в 1860 году. Первый атмосферный газовый двигатель был изобретен Николаусом Отто в 1864 году. Джордж Брайтон, американец, изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе, в 1872 году. Четырехтактный двигатель со сжатым зарядом был запатентован в 1876 году Николаусом Отто, Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом. Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель в 1879 году.. Рудольф Дизель изобрел двигатель со сжатым зарядом и воспламенением от сжатия в 1892 году.
Роберт Годдард первым запустил ракету на жидком топливе в 1926 году. Heinkel He 178 стал первым в мире реактивным самолетом в 1939 году. Немецкий инженер Феликс Ванкель разработал «беспоршневой» двигатель с эксцентриково-роторной конструкцией в 1954 году.
Когда появился первый бензиновый двигатель?
Самая первая машина. Первым стационарным бензиновым двигателем Карла Бенца была одноцилиндровая двухтактная машина, которую впервые испытали в канун Нового 1879 года..
Какой был первый автомобиль с бензиновым двигателем?
Карл Бенц, немецкий инженер-механик, изобрел и построил первый в мире практичный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания в 1885 году. Бенц получил первый патент (DRP № 37435) на автомобиль, работающий на газе, 29 января 1886 года. трехколесный; Первый четырехколесный автомобиль Бенца был изготовлен в 1891 году. К 1900 году предприятие, основанное изобретателем, Benz & Cie., стало крупнейшим производителем автомобилей в мире. Бенц первым соединил двигатель внутреннего сгорания с шасси, изобретя и то, и другое одновременно.
Что появилось раньше, бензин или дизель?
История бензина имеет несколько различных начал в зависимости от того, где вы живете на планете. Хотя они различаются в зависимости от местоположения, одна вещь остается неизменной: бензин был создан как побочный продукт производства парафина, а затем и керосина. Его ценность впоследствии была обнаружена с разработкой двигателя внутреннего сгорания и первых нескольких автомобилей, несмотря на то, что изначально он считался бесполезным. Согласно большинству источников, он был впервые признан источником топлива в 189 г.2 и постепенно приобрел известность.
С тех пор бензин постепенно превратился в то, чем он является сейчас. К 1950-м годам бензин имел октановое число, и в смесь добавляли свинец для повышения производительности двигателя. Когда в 1970-х годах стали очевидны проблемы со здоровьем, связанные со свинцовым компонентом бензина, был представлен неэтилированный бензин. Автомобили, работающие на этилированном топливе, были постепенно сняты с рынка в Соединенных Штатах только в 1996 году.
Через некоторое время остальная часть земного шара последовала их примеру и прекратила продажу и использование этилированного бензина в автомобилях.
К началу 2000-х годов бензин должен был принять нынешнюю форму, состоящую из этанола. Это было частью усилий по расширению ограниченных запасов нефти в мире за счет продвижения возобновляемых источников топлива в качестве альтернативы популярному топливу. Это возвращает нас к сегодняшнему дню, когда на рынке существует множество различных типов бензина, каждый из которых имеет свой собственный набор присадок, которые могут улучшить производительность и эффективность вашего двигателя.
Когда был разработан первый дизельный двигатель?
Во время 1890s, Дизель запатентовал свои идеи. Первый прототип дизеля был создан в 1893 году, но первоначальные испытания двигателя не увенчались успехом, поэтому проект был свернут. После нескольких усовершенствований и экспериментов Дизель добился успешных результатов в 1897 году.
Правда ли, что Генри Форд изобрел автомобиль?
Идея о том, что Генри Форд изобрел автомобиль, очень популярна.
Это неправильно. Хотя он не разработал автомобиль, он изобрел новый метод массового производства огромного количества автомобилей. Таким способом производства была движущаяся сборочная линия.
Каков вклад Генри Форда в мир?
- Детство Генри Форда и инженерная карьера
- Генри Форд: Модель T и рождение Ford Motor Company
- Инновации Генри Форда в производстве и труде
- Дальнейшая карьера Генри Форда и противоречивые мнения
Форд был не только очень влиятельным в экономическом мире, но и был политическим деятелем. Пацифистская позиция Форда в первые годы Первой мировой войны вызвала споры, а его антисемитские взгляды и труды вызвали широкое осуждение. Кто изобрел первый автомобиль в США?
Братья Дуриа из Спрингфилда, штат Массачусетс, разработали первый успешный американский бензиновый автомобиль в 1893 году, выиграли первую американскую автомобильную гонку в 1895 году и в следующем году продали первый бензиновый автомобиль американского производства.
На чем работали автомобили до бензина?
Паровоз использовал топливо для нагрева воды в котле. В результате этого процесса создавался пар, который расширял и сдавливал поршни, вращавшие коленчатый вал. Батарея питала небольшой электродвигатель, который вращал приводной вал в электромобиле. Топливо в бензиновом автомобиле воспламенилось, вызвав небольшой взрыв внутри каждого цилиндра. Этот взрыв продвигал поршень вперед и вращал коленчатый вал, который был соединен с колесами цепью или приводным валом.
DK Наука и техника: двигатели
- / Наука и техника
Cite
- ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВАЯ ДВИГАТЕЛЬ?
- ЧТО ТАКОЕ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ?
- КАК РАБОТАЕТ ПАРОВАЯ ДВИГАТЕЛЬ?
- КАК РАБОТАЕТ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?
- БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
- БИОГРАФИЯ: ФРАНК УИТТЛ Английский, 1907-1996
- ТУРБИНЫ
- РАСХОД ТОПЛИВА
- УЗНАТЬ БОЛЬШЕ
Машина, преобразующая энергию топлива в работу, называется двигателем. Паровые двигатели были первыми двигателями для транспорта и промышленности. Двигатели внутреннего сгорания приводят в движение дорожные транспортные средства и многие поезда. Реактивные двигатели приводят в движение самолеты, а ТУРБИНЫ — корабли.
Таблица 27. Разработка двигателя
| C AD 60 | Steam Powers Angine |
| 1698 | Первая практика. 0094 |
| 1765–1790 | James Watt improves steam engines |
| 1804 | First steam locomotive |
| 1876 | First internal combustion engine |
| 1903 | First gas turbine |
| 1937 | Первый реактивный двигатель |
ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВАЯ ДВИГАТЕЛЬ?
Большинство двигателей преобразуют тепловую энергию в движение. Тепло исходит от сжигания топлива, такого как уголь, бензин или газообразный водород. Тепло заставляет газ, такой как воздух, быстро расширяться. В поршневых двигателях расширяющийся газ толкает поршень вниз по цилиндру. Поршень движется вниз на рабочем такте, который приводит в движение машину. Количество топлива, которое двигатель использует для работы в течение заданного времени, называется его РАСХОДОМ ТОПЛИВА.
ЧТО ТАКОЕ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ?
В этом двигателе топливо сжигается в цилиндре.
Цилиндр всасывает воздух и топливо через клапан, когда поршень движется вниз. Когда поршень движется вверх, он сжимает воздух и топливо, заставляя их нагреваться. Топливо сгорает (взрывается), и газы от взрыва толкают поршень вниз, создавая мощность.
КАК РАБОТАЕТ ПАРОВАЯ ДВИГАТЕЛЬ?
В паровой машине топливо сжигается вне цилиндра. Уголь нагревает воду в котле, который производит пар. Пар подается в цилиндр, где он расширяется и толкает поршень. Поршень толкает шток, соединенный с кривошипом, чтобы повернуть колесо.
КАК РАБОТАЕТ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?
Воздух, поступающий в переднюю часть двигателя, сжимается вращающимися лопастями и подается в камеру сгорания. Топливо для реактивных двигателей, впрыскиваемое в камеру, смешивается со сжатым воздухом и сгорает при высокой температуре. Это заставляет струю газа вылетать из задней части двигателя с такой скоростью, что толкает самолет вперед.
БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Бензиновые двигатели — это двигатели внутреннего сгорания.
Большинство современных бензиновых двигателей работают по четырехтактному циклу. Топливо и воздух всасываются в цилиндр; смесь сжимается и воспламеняется. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Когда поршень опускается, на коленчатый вал подается мощность, и, наконец, выхлопные газы вытесняются наружу. Каждый цилиндр работает не синхронно с другими, поэтому четыре работают последовательно. Это обеспечивает непрерывную выходную мощность, так что автомобиль работает плавно.
ХОД ВПУСКА
Впускной клапан открывается. Топливо и воздух всасываются в цилиндр по мере опускания поршня.
ХОД СЖАТИЯ
Топливно-воздушная смесь сжимается при подъеме поршня. Затем свеча зажигания воспламеняет смесь, и она взрывается.
РАБОЧИЙ ХОД
Горячие газы расширяются, что заставляет поршень опускаться, передавая мощность коленчатому валу.
ДАТЧИК ВЫПУСКА
Выпускной клапан открывается. Выхлопные газы (отработанные газы) вытесняются из цилиндра по мере подъема поршня.
БИОГРАФИЯ: ФРАНК УИТТЛ Английский, 1907-1996
Инженер Фрэнк Уиттл предложил идею реактивного самолета в 1928 году. Но только в 1937 году он построил первый успешный двигатель. Его идеи были развиты во время Второй мировой войны, и первые реактивные истребители с двигателями Уиттла поднялись в воздух в 1944 году.
ТУРБИНЫ
Турбина — это двигатель, который имеет набор лопастей или лопастей, вращаемых движущейся жидкостью или газом. Турбины используются на гидроэлектростанциях и кораблях.
КАКОВЫ РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ТУРБИН?
Водяные и ветряные мельницы являются примерами водяных и воздушных турбин. Они не являются тепловыми двигателями, потому что они не полагаются на тепло для создания движения. Газовые и паровые турбины являются мощными тепловыми двигателями: лопатки турбины вращаются горячими газами от сжигания топлива или паром высокого давления из котла. Они используются для управления большими кораблями и включения генераторов электростанций.
ЧТО ЗАСТАВЛЯЕТ ТУРБИНА ВРАЩАТЬСЯ?
Текущий газ или жидкость толкает лопасти турбины, вращая вал. Турбина соединена с генератором. В современной турбине наклонные лопасти имеют форму, аналогичную крыльям самолета, чтобы максимизировать создаваемую силу. Жидкость может проходить через два, три или более набора лопастей, расположенных последовательно, чтобы преобразовать как можно больше энергии в движение.
РАСХОД ТОПЛИВА
Расход топлива автомобиля измеряется тем, сколько топлива он использует для поездки на определенное расстояние. Расход топлива автомобиля зависит от мощности его двигателя, его веса, его аэродинамики (насколько плавно он движется по воздуху), его скорости и манеры вождения.
КАК МОЖНО ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?
Чем больше топлива требуется автомобилю, тем меньше его эффективность. Ученые разрабатывают автомобили, которые потребляют меньше топлива и, следовательно, не тратят энергию впустую и не загрязняют воздух.
Они также производят автомобили, использующие различные источники энергии, такие как солнечные панели, электродвигатели или водородное топливо, не загрязняющее окружающую среду.
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ
| Электромагнетизм |
| Energy |
| Impact на человека |
| Машины |
| Rockets |
| DORPANTATION |
COPIRIGE © 2007 DORLATION
.
DK Encyclopedia: Science & Technology
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 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.
Сгорание : 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 двигателями 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
3 900 250 миллионов автомобилей в Соединенных Штатах 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.