Топ-10 моторов всех времен — журнал За рулем

В нашем обзоре — десять знаменитых двигателей, десять ступеней к совершенству. Почти каждый из них повлиял не только на развитие техники, но и на социальную среду.

10-е место: родоначальник даунсайзинга

01 TopEngines zr04–11

Приличные характеристики двигателя при скромном рабочем объеме уже не особенно удивляют. Мы начинаем привыкать к понятию «даунсайзинг», понимая, что эра двигателей большого литража постепенно уходит. А началось это, на мой взгляд, с дебюта в середине 1990-х годов наддувного мотора в 1,8 л, разработанного «Ауди». При умеренном рабочем объеме он должен был удовлетворить владельцев автомобилей самых различных классов. Поэтому даже в самой простой версии двигатель выдавал 148 сил, чего вполне хватало, чтобы превратить в маленькую зажигалку хэтчбек «СЕАТ-Ибица» и не заставлять гореть со стыда владельца престижного «Ауди-А6».

Собственно, литраж ничего не говорил о способностях агрегата. Это был небольшой (в том числе по габаритам — ставь его хоть вдоль, хоть поперек) шедевр своего времени: пять клапанов на цилиндр, изменяемые фазы на впуске, кованые алюминиевые поршни и, конечно, турбонаддув.

С его помощью мощность мотора поднимали все выше и выше, дойдя в спецверсии «Ауди-ТТ кваттро Спорт» до 236 сил. Данный предел был обусловлен лишь спецификой дорожного автомобиля. В гоночной формуле «Палмер Ауди», где ресурс не так важен, с новым блоком управления и агрегатом наддува с 1800-кубового двигателя сняли 365 сил. В Формуле-2, превращая серийный двигатель в чисто гоночный агрегат, достигли и вовсе фантастических 480 сил. Поэтому переход Формулы-1 на «шестерки» объемом 1,6 л в свете достижений мотора «Ауди» не выглядит абсурдным.

9-е место: верность ротору

02 TopEngines zr04–11

Исключительный случай — когда автомобильная компания прочно ассоциируется с одним типом двигателя. Конечно, «Мазда» не сама изобрела роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Зато она в труднейшие времена энергетического кризиса 1970-х пересилила обстоятельства: не бросила, как другие, эту весьма сложную в доводке конструкцию, а продолжила совершенствовать «Ванкель» в узком, зато перспективном для имиджа сегменте форсированных спортивных машин. Хотя первоначально планировалось, что все модели «Мазды», вплоть до грузовиков и автобусов, перейдут со временем на двигатель Ванкеля.

Когда в 1975 году двухсекционный мотор с индексом 13В появился на серийных машинах, никто не мог предположить, что он станет самым массовым РПД в мире и продержится в производстве более 30 лет. Более того, даже современный маздовский РПД «Ренезис» — лишь результат эволюции 13B. Именно этот мотор стал проводником в серию большинства впервые примененных на РПД новинок, которые и обеспечили ему столь долгую жизнь, — настроенного впуска с изменяемой геометрией, электронного впрыска топлива, турбонаддува. В итоге мотор, который начал жизнь под капотом утилитарного пикапа с мощности чуть больше 100 сил, превратился в короля автогонок, выдававшего даже в серийном варианте минимум 280. Повышенный расход топлива и большой угар масла — неизбежные проблемы любого РПД — были оправданной расплатой за скромный вес, низкий центр тяжести и способность крутить свыше 10 тысяч оборотов в минуту. Маздовские купе RX-7 доминировали в американских кузовных чемпионатах на протяжении 1980-х годов во многом благодаря роторно-поршневому мотору 13B.

8-е место: «восьмерка» планеты Земля

03 TopEngines zr04–11

Материалы по теме

Любой, кто хоть немного интересуется американским автомобилестроением, наверняка слышал о «восьмерке» «Шевроле» семейства Small Block. Неудивительно, ведь ее в почти неизменном виде можно было встретить на различных моделях концерна «Дженерал моторс» с 1955 по 2004 год. Долгая карьера сделала этот нижневальный двигатель самым распространенным V8 на Земле. Small Block первого поколения (не путать с аналогичными моторами второй и третьей генераций серий LT и LS!) выпускается и сейчас, правда, только на рынок запчастей. Общее число изготовленных моторов превысило 90 миллионов.

Не стоит соотносить слово Small с небольшим литражом двигателя. Рабочий объем «восьмерки» никогда не опускался ниже 4,3 л, а в лучшие времена достигал 6,6 л. Свое имя мотор получил за небольшую высоту блока, обусловленную соотношением диаметра цилиндра и хода поршня: на первом образце 95,2х76,2 мм. Такая короткоходность обусловлена техзаданием: новую «восьмерку» следовало вписать под низкий капот родстера «Шевроле-Корвет», который до этого едва не лишился спроса из-за слабой для него рядной «шестерки». Не появись этот мощный V8, подхлестнувший интерес к первому массовому американскому спорткару, «Корвет» вряд ли пережил бы середину 1950-х.

Вскоре удачного шевролетовского «малыша» назначили базовой «восьмеркой» для всего GM, хотя двигатели V8 собственной конструкции были у каждого отделения концерна. Простой, надежный и неприхотливый мотор пережил все уровни признания: участвовал в гонках, трудился в качестве движущей силы катеров и изредка монтировался даже на легкие самолеты. И хотя в последние годы полноценной жизни двигателя его предлагали только для пикапов и фургонов, все автомобильные фанаты знали, что именно этот заслуженный V8 когда-то был рожден для спасения «Шевроле-Корвет».

7-е место: единственный в своем роде

04 TopEngines zr04–11

Какой же рейтинг моторов обойдется без БМВ! Марка попала бы в наш перечень уже за исключительную приверженность рядной «шестерке» — когда-то такая компоновка легковых двигателей была широко распространена. Помимо баварцев, на легковых машинах (вседорожники и пикапы не в счет) ее применяют сейчас только «Вольво» и австралийский филиал «Форда» (остальные сдались в пользу менее уравновешенного, зато гораздо более компактного V6). Но БМВ стоит особняком: только эта компания смогла выжать из расположенных в ряд шести цилиндров все преимущества — от потрясающе плавной работы до способности легко раскручиваться до самых высоких оборотов.

С каждым поколением, начиная с «шестерки» БМВ образца 1968 года, которую получили, добавив пару цилиндров к уже выпускавшейся «четверке», эти двигатели становились легче, мощнее, совершеннее. Многоцилиндровые схемы для баварцев были практически под запретом — первый V12 появился лишь в 1986 году, а V8 вообще только в 1992-м. Создание этих двигателей легче оправдать маркетингом, нежели истинной любовью инженеров — они всю душу и умение вкладывали именно в шесть расположенных в ряд цилиндров.

Апофеоз атмосферной «шестерки» БМВ — мотор S54 образца 2000 года, предназначенный для М3. Это гимн совершенству гоночного по сути двигателя, водруженного на гражданский автомобиль. Тяжелого на подъем вначале, но расцветающего при малейшем намеке на спортивный стиль езды. С 3,2 л рабочего объема сняли 343 силы (с литра — 107) — для атмосферного мотора даже сейчас великолепный результат.

Его было бы трудно достичь без применения всех новейших на тот момент технологий — индивидуальных дросселей на каждый цилиндр с электронным управлением, системы регулирования фаз, причем как впуска, так и выпуска. Чтобы мотор выдерживал любые нагрузки, его даже перевели на чугунный блок цилиндров, что для БМВ редкость.

К сожалению, следующее поколение M3 отказалось от семейных ценностей в пользу V8. Это тоже очень неплохой мотор — но радость от укрощения разъяренного зверя ушла вместе с прежней «шестеркой». Подобные ей двигатели в нынешних условиях считаются, как бы точнее сказать, неполиткорректными.

6-е место: легенда гонок

05 TopEngines zr04–11

Последние образцы настоящего V8 «Хеми» собрали в 1971 году (современное одноименное семейство не имеет с ним ничего общего), но еще более четверти века этот двигатель служил любимой игрушкой любителям дрэг-рейсинга. Мотор, появившийся в 1964 году как чисто гоночный для серии NASCAR, был идеальным образцом спортивного V8 (рабочий объем 7 л, или 426 куб. дюймов по американской системе, стандартная мощность 425 сил) с минимальным применением сложных технологий: нижневальный, с двумя клапанами на цилиндр.

Важнейшим отличием от конкурентов стала полусферическая (отсюда «хеми», происходит от HEMIspherical — «полусферический») камера сгорания, позволившая оптимизировать процесс — получить большую мощность при меньшей степени сжатия. Впрочем, это тоже изобрел не «Крайслер». Его заслуга в том, что на основе известной технологии он создал непобедимый мотор, отличавшийся помимо характеристик еще и нереальной прочностью, способный выдержать самые ужасные методы форсировки. Недаром «Хеми» весил заметно больше, чем любой другой V8 начала 1960-х, — почти 400 кг. Но это обстоятельство совершенно не мешало автомобилям с 426-м «Хеми» уверенно громить соперников в гонках.

Гегемонию крайслеровского мотора не раз пытались ограничить — переписывая правила, изменяя количество требуемых для омологации серийных моторов, но он не сдавался и удерживал лидирующие позиции в NASCAR вплоть до 1970-х годов. К тому времени он стал не только спортивной, но и уличной легендой: серийные машины, снабженные дорожной версией «Хеми», выпускались в мизерных количествах — их сделали не более 11 тысяч, причем и эту малость распределили среди нескольких моделей «Доджа» и «Плимута». Ныне автомобили с оригинальным «Хеми», несмотря на примитивную конструкцию, стоят бешеные деньги — легенда пошла на новый круг.

5-е место: сложнее не бывает

06 TopEngines zr04–11

Самый необычный и амбициозный проект двигателя уникальной компоновки W16 выпестовали ради возрожденной марки «Бугатти». На самом деле этот двигатель, за исключением грандиозной мощности в 1001 л.с., является логичным развитием семейства компактных VR-образных моторов «Фольксвагена». Они отличались критически малым углом развала цилиндров — всего 15 градусов, что позволяло использовать на оба ряда одну головку. Мотор VR6 появился на «фольксвагенах» еще в 1991 году. Американский рынок требовал машин с шестью цилиндрами, и немцы умудрились выйти из положения, применив оригинальную схему, позволявшую без увеличения подкапотного пространства легко втиснуть «шестерку» (как вдоль, так и поперек) взамен стандартных четырех цилиндров.

Материалы по теме

Позже удачная находка получила развитие в более крупных масштабах. Амбиции Фердинанда Пиха, желавшего сделать «Фольксваген» топ-брендом, привели к созданию W8, представлявшего собой два VR4, установленных на общий картер под углом 72 градуса. Появился W12, «собранный» из двух VR6. Но мотор «Бугатти» даже в этой компании стоит особняком. Перед его создателями стояла задача почти неразрешимая — выдать рекордную мощность при минимальной массе. Поэтому мотор даже при схожей схеме получился иного уровня — сделанный на грани инженерного безумства. Конструкторы максимально уплотняли пространство вокруг двигателя. Блоки двух VR8 развалили под углом 90 градусов, разместив между ними сразу четыре турбонагнетателя.

Серьезная проблема возникла с охлаждением — решая ее, только для одних интеркулеров предусмотрели 15 л охлаждающей жидкости. Обычно данного количества хватало на весь мотор. Но «Вейрон» не вписывался в стандартные схемы — на охлаждение его двигателя в предельных режимах работали три отдельных радиатора, перегоняя 40 л антифриза. Возникли сложности с диагностикой, ведь определить сбои в одном из 16 цилиндров на слух практически невозможно. Поэтому мотор оснастили системой самодиагоностики, способной оперативно решать проблему, вплоть до отключения проблемного цилиндра.

А теперь самое интересное. При всей сложности и грандиозности замысла (одних только клапанов — вдумайтесь! — 64 штуки) создателям удалось удержать массу W16 в пределах 400 кг. Финансовый фактор при создании этого двигателя не имел почти никакого значения, поэтому титановые шатуны или полностью алюминиевый масляный насос для мотора «Бугатти» в порядке вещей.

4-е место: основоположник американской мечты

07 TopEngines zr04–11

Теперь о воплощении одной из последних замечательных идей Генри Форда, перевернувшей автомобильный мир. До него никто не предполагал, что массовый автомобиль можно запросто комплектовать престижной и мощной «восьмеркой», которая считалась принадлежностью лишь дорогих, роскошных машин. Появившийся в 1932 году фордовский V8 кардинально изменил на последующие полвека представление об автомобилях из-за океана. Они и до того заметно превосходили по размерам европейские модели аналогичной стоимости, а появление массового V8 окончательно развело процесс развития автомобилестроения на разных берегах Атлантики в противоположных направлениях.

Материалы по теме

Но как Генри Форду удалось снизить себестоимость довольно-таки сложного и массивного агрегата до уровня ширпотреба? О, здесь была масса ухищрений. К примеру, оба блока цилиндров и картер в фордовском V8 отливали как единую деталь. У «восьмерок» старой школы это были как минимум три отдельных элемента, скреплявшихся воедино болтами. Коленчатый вал, вместо того чтобы ковать, отливали с последующим термоупрочнением, что также снижало себестоимость.

Распредвал располагался в блоке, клапаны и выпускная система размещались внутри развала цилиндров — это упрощало конструкцию двигателя, однако приводило к перегреву при малейших проблемах с охлаждением. Даже в начальном варианте «восьмерка» при рабочем объеме 3,2 л выдавала приличные 65 сил, что быстро сделало «Форд- V8» любимцем гангстеров и полиции. Джон Диллинджер и Клайд Берроу в перерывах между кровавыми делами умудрились черкнуть пару строк Генри Форду с благодарностью за столь быстрый автомобиль.

Когда у первых V8 наступил пенсионный возраст, они оказались в руках молодых людей, творивших на их базе диковинные тачки по кличке «хот-род». Простая, мощная и легко поддающаяся форсировке фордовская «восьмерка» поспособствовала рождению сверхпопулярной автоконтркультуры. Ну а сама фирма отправила мотор на пенсию лишь в 1953 году, когда восьмицилиндровые двигатели в американских машинах стали уже повсеместным явлением.

3-е место: изменивший сознание

08 TopEngines zr04–11

В 1993 году в недрах исследовательского подразделения «Тойоты» была создана группа по разработке перспективных машин с минимальными выбросами, которые смогли бы занять нишу между традиционными машинами с ДВС и электромобилями. Результатом стала появившаяся в 1997 году «Тойота-Приус» — первый массовый автомобиль с гибридным приводом. Тогда он воспринимался как любопытный эксперимент, игрушка, продаваемая заведомо в убыток, которая вряд ли выйдет за пределы обожающих экзотику Японских островов. Но «Тойота» строила более серьезные планы.

Коренное отличие «Приуса» от прочих гибридных машин, уже существовавших в то время (речь идет о множестве экспериментальных и чуть раньше вышедшей на рынок серийной «Хонде-Инсайт»), заключалось в новом подходе к построению подобной модели. «Приус» создавали как гибрид с самого начала, без упрощений и компромиссов вроде заимствования кузова у традиционной модели или использования обычной механической коробки передач (как было сделано на «Инсайте»).

«Тойота» внедрила гибридную трансмиссию как неотъемлемую часть машины. Даже 1,5-литровый бензиновый двигатель специально модифицировали для работы с электромотором, переведя его на цикл Аткинсона, отличающийся укороченным тактом сжатия за счет увеличенной продолжительности открытия впускных клапанов. Это позволило получить необычно высокую степень сжатия (13–13,5) и дополнительные плюсы в копилку экономичности и экологичности.

Расплатой стала полная беспомощность ДВС на низких оборотах, но для гибрида, который всегда располагает поддержкой электродвигателя, это не проблема. Такой комплексный подход в итоге сделал «Приус» законодателем моды на гибриды. Он стоял в начале процесса, который уже не остановить.

2-е место: любимец всех континентов

09 TopEngines zr04–11

Что сказать про этот воздушник от «Фольксвагена»? Он так же легендарен, как и «Жук» — автомобиль, под который его сделали. Даже больше — ведь одним «Жуком» область применения данного мотора далеко не ограничивалась. Простой, надежный и легкий, четырехцилиндровый оппозитник воздушного охлаждения оказался столь эффективным, что его популярность намного превзошла признание даже самого распространенного в мире автомобиля.

С той поры, как благодаря таланту Фердинанда Порше первые образцы мотора в 1933 году появились на прототипах «Жука», он перепробовал десятки профессий. Достаточная мощность (довоенные образцы выдавали минимум 24 силы, а самые мощные под конец серийного выпуска утроили этот показатель), беспроблемное в любом климате воздушное охлаждение и небольшая масса (цилиндры алюминиевые, картер — из магниевого сплава) позволили фольксвагеновскому мотору найти массу занятий. Он служил на амфибиях вермахта, примешивал свой выхлоп к запаху марихуаны в микробусах хиппи, приводил пожарные насосы, компрессоры, лесопилки, стал основой прогулочных багги и понтовых трайков, взмывал в небо более чем на 40 типах самолетов. И это далеко не полный список его талантов. Еще важнее, что именно из этого двигателя выросло семейство оппозитников «Порше».

На протяжении всех лет производства (моторы семейства окончательно прекратили выпускать только в 2006 году) принципиальная схема двигателя не менялась. Рос рабочий объем, на некоторых версиях применили впрыск топлива, но изначальная схема со штанговым приводом клапанов оставалась такой же, как на первых образцах 1930-х годов. Он радует сердца автомобилистов, да и не только их, более 70 лет — это ли не лучший показатель совершенства мотора?

1-е место: первый массовый

10 TopEngines zr04–11

С «Форда-Т» и его двигателя начал раскручиваться маховик массовой автомобилизации. Больше того, именно мотор «тэшки» стал в свое время самым распространенным ДВС в мире, с ним познакомилось подавляющее большинство жителей земного шара. Как и в случае с описанным выше оппозитником «Фольксвагена», мотор «Форда-Т» приводил не только одноименный автомобиль, которых с 1908 по 1927 год было построено более 15 миллионов.

Материалы по теме

Трактора, грузовики, моторные лодки, походные электростанции — он применялся везде, где была нужда в дешевом и простом в обращении моторе. Что касается автомобилей, то в какой-то период до 90% машин, колесивших по Земле, были одной-единственной модели Т. И приводил их этот самый двигатель необычно большого по сегодняшним меркам рабочего объема 2,9 л — при скромной мощности 20 сил. Но мощность тут была не принципиальна. Гораздо важнее крутящий момент и всеядность — помимо бензина «тэшку» официально разрешалось заправлять керосином и этанолом. Двигатель удивительно прост. Собранный в одном блоке с двухступенчатой планетарной коробкой передач, четырехцилиндровый мотор делил с трансмиссией смазочное масло. Никакого давления в системе не создавалось, смазка осуществлялась разбрызгиванием. Водяную помпу через год производства отправили в отставку — Генри Форд решил, что дешевому автомобилю достаточно простого термосифонного принципа, когда жидкость циркулирует благодаря разности температур. С другой стороны, фордовский мотор необычен для своего времени тем, что его блок и картер отливались как одно целое, а головка цилиндров впервые в мировой практике была сделана отдельной деталью. Но это дань массовости производства: ни один автомобиль в мире не выпускали в таких масштабах, как «Форд», поэтому его конструкция изначально рассчитана на максимально быструю и простую сборку. Двигатель «тэшки» надолго пережил сам автомобиль. Последний экземпляр собрали в августе 1941 года. Он останется в истории как первый массовый ДВС человечества.

Новый самолет «Геоскан 701» с ДВС совершил первый рабочий полет

«Геоскан 701» — аэрофотосъемочный комплекс, разработанный для достижения максимальной производительности съемки за один полет благодаря использованию ДВС.

Новая модель беспилотного летательного аппарата (БПЛА) создана по классической аэродинамической схеме. Запаса топлива на борту хватает для 10 часов полета, за которые комплекс может преодолеть до 800 км. В качестве топлива используется смесь бензина и масла. Комплекс оснащен стартер-генератором, что позволяет выполнять автоматический запуск двигателя и обеспечивать питанием системы бортового радиоэлектронного оборудования и полезной нагрузки в полёте.

11 мая новый беспилотник передали в эксплуатацию. Он уже отработал свою первую задачу в Ленинградской области. Полет длился 8 часов 40 минут на высоте 700 м. Площадь съемки составила 210 км², пройденный путь — 720 км. Разрешение полученных снимков — 9 см/пикс, перекрытие — 70/50.

«Геоскан 701» оснащен полезной нагрузкой в виде полнокадровой камеры Sony RX1R II с разрешением 42 Мп и двухчастотного мультисистемного геодезического приемника Topcon B111. Запуск БПЛА осуществляется с катапульты, а посадка — на парашюте (баллонет смягчает приземление). Для контроля за самолетом на больших расстояниях используется дополнительный спутниковый модем. Масса самолета с полным баком и вышеупомянутой полезной нагрузкой составляет 19 кг, размах крыла — 3 м 30 см.

БПЛА с ДВС обладает большей производительностью, чем его «братья» на аккумуляторах. Например, «Геоскан 701» может за 3-4 полета полностью отснять Санкт-Петербург. Для примера приводим производительность других моделей компании. Сравнение выполнялось по оценке GeoscanPlanner.

Модель БПЛА	S съемки с разрешением 10 см/пикс	S съемки с разрешением 3 см/пикс
«Геоскан 101»	14 км2	5 км2
«Геоскан 201»	55 км2	17 км2
«Геоскан 701»	250 км2	70 км2

Геоскан будет модернизировать беспилотник для использования других полезных нагрузок:

• мультиспектральной камеры;
• лидара;
• магнитометра;
• камеры более высокого разрешения.

В дальнейшем также планируется адаптировать его и к съемке в горах на высоте более 3000 м над уровнем моря.

Основное преимущество «Геоскан 701» — возможность выполнять съемку труднодоступных районов, в том числе в Сибири и на Дальнем Востоке, когда точка старта может находиться на значительном удалении от объекта съемки.

---

«Геоскан 701» — первый беспилотник с ДВС в модельном ряду компании.

″Огненный стул″ от Даймлера, или История первого в мире мотоцикла | История | DW

Первый мотоцикл с двигателем внутреннего сгорания был создан в 1885 году в Германии немецкими инженерами Готлибом Даймлером (Gottlieb Daimler) и Вильгельмом Майбахом (Wilhelm Maybach), впоследствии — отцами знаменитых автомобильных марок.

Создавался мотоцикл всего лишь как своего рода вспомогательное средство для испытаний изготовленного изобретателями двигателя внутреннего сгорания — для будущих четырехколесных экипажей. Он должен был стать заменой единственному доступному в то время силовому агрегату — паровой машине. Она в то время была уже достаточно компактной, но обладала крайне малым КПД. Изобретенный немецкими инженерами и запатентованный в 1883 году двигатель внутреннего сгорания обладал мощностью в половину лошадиной силы при 700 об/мин, весил всего 60 килограммов и был небольшим по размеру.

Даймлер установил этот двигатель на укрепленной железом деревянной велосипедной раме с колесами. Под сиденьем, напоминающим седло для верховой езды, размещались мотор и выхлопная труба. К заднему колесу для устойчивости были прикреплены два маленьких колесика. Так в испытательной мастерской Даймлера в огромном саду на его вилле в Бад Канштатте (сегодня это парк старейшего района Штутгарта) появился первый в истории мотоцикл с двигателем внутреннего сгорания.

12 километров в час

29 августа 1885 года Готлиб Даймлер получил патент на «транспортное средство с газовым или керосиновым двигателем», которое впоследствии стало именоваться «повозкой для верховой езды» — Reitwagen. Одновременно Даймлер получил патент и на «моторизованные санки» — тот же велосипед с мотором, но с полозьями вместо колес. Зимой испытания санок на замерзшем озере прошли неудовлетворительно и разработка была прекращена. А вот самодвижущаяся двухколесная машина с компактным одноцилиндровым четырехтактным мотором продолжала претерпевать в мастерской Даймлера и Майбаха всяческие изменения.

Вильгельм Майбах был «соавтором» мотоцикла, развитием же идеи он занимался уже в одиночку

Благодаря оптимизированной Майбахом системе ременного привода «повозка для верховой езды» могла развивать две скорости — шесть или 12 км/ч. Готлиб Даймлер уже не проявлял большого интереса к мотоциклу и конструировал более устойчивые средства передвижения — четырехколесные. Поэтому испытывал «повозку для верховой езды» Майбах, а первый официальный пробег нового транспортного средства 10 ноября 1885 года совершил сын Даймлера Адольф (Adolf Daimler) — по шестикилометровому маршруту из мастерской в Канштатте в городок Унтертюркхайм и обратно. Таким образом, классический мотоцикл появился раньше классического автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (1886).

С ветерком на «огненном стуле»

Фирма Даймлера к конструированию мотоциклов более не возвращалась. Сам первый мотоцикл сгорел при пожаре в его мастерской в 1903 году. К столетию изобретения, в 1985 году, были изготовлены десять реплик, девять из которых являются выставочными экспонатами, а одна представляет собой ходовой демонстрационный экземпляр. По одной копии выставлено в музее концерна Mercedes-Benz в Штутгарте и в Немецком музее достижений естественных наук и техники в Мюнхене (Deutsches Museum in München).

Езда на первом в мире мотоцикле, как следует из описания ездивших на нем или наблюдавших за его передвижением, доставляет мало удовольствия. Сидеть на нем крайне неудобно и равновесие удерживать нелегко, несмотря на опорные колесики, седло при езде сильно нагревается, а между ног периодически вспыхивает пламя. «Ожоги в обращении с этой «повозкой» — обычное дело», — признается сотрудник музея Mercedes-Benz в Штутгарте Михаэль Плаг (Michael Plag). При этом управлять мотоциклом приходится, держась одной рукой за тонкий руль, одновременно меняя другой рукой положение рычага ременного привода, укрепленного на велосипедной раме, давая полный ход или включая тормоз.

Поэтому можно только подивиться выносливости и самоотверженности 14-летнего Адольфа Даймлера, который преодолел несколько километров на этом неудобном и шатком «огненном стуле» (Feuerstuhl), как до сих пор называют в Германии мотоциклы, и вошел, таким образом, в историю создания современных транспортных средств.

Смотрите также:

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Классика

  В первой части репортажа из Музея техники в Шпайере мы рассказали об экспонатах, связанных с историей авиации и полетов в космос. Среди них здесь много советских: от «кукурузника» Ан-2 до космического челнока «Буран». Пришел черед автомобилей и другой техники: этого «Майбаха» Zeppelin 1930 года, пожарных машин, бульдозера «Сталинец-80», велосипеда военного времени c пружинами вместо покрышек…

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Основатель музея

  Прежде, чем продолжить знакомство с экспозицией, отметим, что основал этот музей изобретатель и предприниматель Эберхард Лайхер (Eberhard Layher, 1921-2012) — разработчик каркасных строительных лесов из металлических элементов, получивших повсеместное распространение по всему миру. «Общество друзей музея» насчитывает более двух тысяч человек из разных стран.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Лилльский цех

  Некоторые олдтаймеры и мотоциклы выставлены в Космическом павильоне, но большая часть экспонатов автомобильной коллекции находится в бывшем Лилльском цехе Пфальцского авиазавода. Сегодня этот завод, основанный в 1913 году, поставляет комплектующие для «Аэробуса», «Боинга» и других производителей авиационной техники. На нем работают около двух тысяч человек.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Сделано в Челябинске

  Некоторые экспонаты шпайерского музея находятся под открытым небом около Лилльского цеха. Среди них — бульдозер «Сталинец-80». Эта модель выпускалась на Челябинском тракторном заводе (ЧТЗ) в 1946-1961 годах. Была разработана на основе американского Caterpillar D7, производившегося в СССР в годы Второй мировой войны по ленд-лизу.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Послевоенное восстановление

  В Советском Союзе было выпущено более 200 тысяч таких универсальных гусеничных тракторов различных модификаций. Они применялись при распашке целинных земель и на крупных стройках, например, когда прокладывали Волго-Донской судоходный канал. Этот бульдозер «Сталинец-80» из музейной коллекции использовался в Восточной Германии на восстановительных работах после Второй мировой войны.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Гелендваген

  К числу особых раритетов в Шпайере относится этот Mercedes-Benz Geländewagen G 5 — праотец популярных внедорожников G-класса, выпуск которых был запущен в 1979 году. Эта модель производилась в 1937-1941 годах. Всего было собрано 180 таких машин, уже тогда оснащенных полным приводом, блокирующимся дифференциалом, рулевым управлением всеми колесами и витыми рессорами.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  «Ваше слово, товарищ маузер»

  Недалеко от Гелендвагена находится этот одноколейный автомобиль — айншпуравто (Einspurauto) компании «Маузер». Производство этих машин та самая немецкая фирма, чей самозарядный пистолет воспевал в «Левом марше» Маяковский, начала в 1923 году, так как после Первой мировой войны по условиям Версальского мирного договора вынуждена была прекратить выпуск оружия.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Хорошо забытое старое

  Этот одноколейный автомобиль был на самом деле мотоциклом с двумя дополнительными опорными колесами по бокам. После набора скорости боковые колеса можно было убрать. Модель выпускалась фирмой Mauser всего четыре года, а затем некоторое время производилась по лицензии во Франции. Увидев этот экспонат, трудно избежать сравнений с современными Renault Twizy или BMW C1.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Пружины на ободах

  Где-то между сверкающими полировкой олдтаймерами в Лилльском цехе припаркован этот велосипед. Вместо резиновых покрышек на его ободах установлены металлические пружины — Notbereifung. Такие колеса делали в Германии во время Первой мировой войны из-за блокады поставок каучука. Они пользовались спросом и производились в массовом порядке. Худо-бедно на них можно было ездить.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Двигатель Найта

  К производству этой модели Mercedes-Knight приступили в 1910 году. Ее особенность заключалась в бесклапанном двигателе. Его собирали по патенту американского изобретателя и журналиста Чарльза Найта. За газораспределение в двигателе отвечали не клапаны, а подвижные гильзы, что делало мотор более тихим и мощным. Найт патологически не терпел шума моторов и вообще шума, поэтому решил помочь себе сам…

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Британский кузов

  Среди других «Мерседесов» из коллекции музея в Шпайере особое внимание также привлекает эта модель Mercedes-Benz 630, выпускавшаяся с 1924 года. Объем ее 6-цилиндрового двигателя достигает 6,3 литра, а мощность с компрессором — 140 лошадиных сил. Кузова для Mercedes-Benz 630 поставляла британская фирма Park Ward, продукция которой также известна по моделям Bentley и Rolls-Royce.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Алюминий для богини Ники

  Rolls-Royce 20/25 HP 1929 года очень быстро снискал себе славу лучшего «Роллс-Ройса» всех времен. Семиместный алюминиевый кузов собирала фирма Hooper. Rolls-Royce в то время сам производил только шасси и моторы. Данная модель оснащалась 6-цилиндровым двигателем и могла развивать скорость до 110 километров в час.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Почти две дюжины «лошадей»

  Четырехместный Peugeot 143 с кузовом торпедо — одна из ранних серийных моделей этого французского производителя. Выпускалась в 1912-1913 годах на фабрике в Оденкуре. Комплектовалась мотором собственного производства мощностью до 23 лошадиных сил. Всего было собрано три сотни экземпляров.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Грузовики из Гаггенау

  Грузовик Gaggenau 1909 года. Его выпускали на заводе, открытом в 1894 году в городе Гаггенау недалеко от Баден-Бадена. Он считается самым старым действующим автомобильным заводом в мире. В 1907 году фирма Gaggenau начала сотрудничать с компанией Benz, которая через несколько лет ее поглотила. Так началось развитие подразделения по выпуску грузовых машин знаменитого немецкого автоконцерна.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Двойной фаэтон

  Еще один экспонат 1909 года (но не немецкий, а французский) — двойной фаэтон фирмы Renault. Эта модель также выпускалась с кузовом ландо. Автомобили оснащались четырехцилиндровыми двигателями мощностью 20 лошадиных сил.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  «Изабелла»

  Borgward Isabella. В музее выставлен вариант купе. К выпуску этой модели бременская фирма Borgward приступила в 1954 году, сначала под названием «Hansa 1500» — на базе первого автомобиля, спроектированного в Германии после Второй мировой войны. На разработку «Изабеллы» ушло всего десять месяцев. Модель стала самой успешной в истории фирмы Borgward. Всего было выпущено более 200 тысяч экземпляров.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Для воздушных шаров

  Французский автомобиль на базе модели фирмы Delahaye 1914 года. Использовался для поднятия и спуска закрепленного на канате воздушного шара, с которого во время Первой мировой войны велось наблюдение за позициями противника. Оснащен двумя лебедками, позволявшими быстро сворачивать наблюдение в случае начала обстрела, а также двигателем от гоночной машины, участвовавшей в ралли Париж-Мадрид.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  «Жестянка Лиззи»

  Примерно четверть Лилльского цеха занимает коллекция пожарных автомобилей из разных стран — от самых первых до самых современных. Она считается одной из самых больших таких коллекций в Европе. Один из экспонатов — пожарный автомобиль на базе Ford T — первой в мире серийной модели, собиравшейся на конвейере. Ее также выпускали в Германии, Великобритании, Франции и Австралии.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Пожарная автолестница

  Модель с поворотной лестницей Magirus Drehleiterwagen K26. Машина, выставленная в Шпайере, была изготовлена в 1921 году для пожарной охраны шведского города Гётеборга. Раздвижная лестница приводилась в движение с помощью основного бензинового мотора.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Форд Алексис

  Пожарный автомобиль известной американской фирмы Alexis Fire Equipment Company, выпускающей такого рода специальную технику с 1947 года. Эта машина 1957 года изготовлена на базе грузовика компании Ford.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Пожарный «Роллс-Ройс»

  Машины этой фирмы часто называют «Роллс-Ройсами» среди пожарных авто. Модель Ahrens-Fox H-T до 1950-х годов была самым мощным пожарным автомобилем в мире. Компания Ahrens-Fox была основана в 1910 году и вскоре выпустила первую моторизированную пожарную машину, сменившую конные повозки. Отличительной особенностью ее моделей были хромированные сферы, обеспечившие постоянное давление в насосе.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Полугусеничный мотоцикл

  В Лилльском цехе выставлено много экспонатов времен Второй мировой войны, и не только автомобилей: от одноместной подводной лодки-торпеды (Ein-Mann-Torpedo) до самолетов и этого полугусеничного мотоцикла, выпускавшегося для вермахта фирмой NSU Motorenwerke из Неккарзульма. Такие машины использовались в качестве легких тягачей, в первую очередь, в десантных и горно-егерским частях.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  Рекорды скорости

  В 1950-х годах фирма NSU была мировым лидером по количеству производимых мотоциклов. В это время на них установили четыре мировых рекорда скорости, в том числе — впервые свыше 320 километров в час. В музейной экспозиции представлен этот ее мотоцикл с коляской 1951 года — NSU Konsul 500. В 1969 году фирму приобрел концерн Volkswagen. Сейчас на ее заводе в Неккарзульме выпускаются автомобили Audi.

• Технический музей в Шпайере: автомобили и другие экспонаты

  P.S.

  Завершая этот репортаж, отметим, что посетители музея в Шпайере также могут увидеть и осмотреть здесь подводную лодку бундесвера U 9, немецкий спасательный крейсер, корабль, на котором жили музыканты семейной группы The Kelly Family, локомотивы, а также коллекции миниатюрных моделей, органов, старинной одежды, оружия, кукол, игрушек, украшений… И эту карусель.

  Автор: Максим Нелюбин

Изучаем странные двигатели, застрявшие на обочине прогресса — ДРАЙВ

Двигатели Ванкеля, Стирлинга, разного рода газотурбинные установки так и не стали автомобильным мейнстримом. Ряд известных компаний (от Мазды до GM, от Мерседеса до Volvo) работали над ними десятки лет, упорствовали маленькие фирмы и отдельные изобретатели. Увы, в конце концов выяснялось, что подводных камней в той или иной конструкции намного больше, чем казалось вначале. Но это не значит, что развитие альтернативных агрегатов невозможно. Энтузиасты перебирают идею за идеей, и мне как инженеру-двигателисту интересно поделиться с вами рядом экзотических схем.

Некоторые создатели перспективных двигателей решили, что комбинация из цилиндра, поршня, шатуна и коленвала отлично себя зарекомендовала более чем за столетие и, чтобы улучшить параметры ДВС, не надо изобретать её заново — достаточно лишь подправить кое-какие аспекты. Поэтому первый в нашем обзоре — мотор американской компании Scuderi Group, который имеет классические такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, но происходят они не в одном и том же цилиндре, а в разных. Так называемый холодный цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй, горячий — за рабочий ход и выпуск.

В простейшем моторе Scuderi цилиндров два: поршень в холодном цилиндре отстаёт на 30 градусов поворота коленвала от собрата в горячем.

Пока в рабочем цилиндре идёт расширение газов, в холодном, компрессорном, — такт впуска. В рабочем — выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим верхним мёртвым точкам, смесь через перепускной канал перебрасывается из холодного цилиндра в горячий и поджигается. Такой разделённый цикл (в принципе — тот же цикл Отто, пусть и модифицированный) американцы придумали в 2006 году, а в 2009-м построили опытный Scuderi Split Cycle Engine. У компрессорного и рабочего цилиндров могут быть разные диаметры и ходы поршней, что даёт гибко настраивать параметры — получается аналог цикла Миллера с дополнительным расширением газов.

Экспериментальный литровый мотор Scuderi на стенде работает плавно и относительно тихо — даже без глушителя!

По расчётам мотор Scuderi на 25% экономичнее обычного, а с турбонаддувом и теплообменником, передающим энергию выхлопных газов воздуху в перепускном канале, и того выше. В четырёхцилиндровом варианте один компрессорный цилиндр может загонять смесь в три рабочих.

Если к каналу между цилиндрами добавить ответвление с клапанами и баллоном высокого давления, можно заставить такой мотор собирать энергию при торможении и использовать её при разгоне (этот режим показан на последней минуте первого ролика). Однако на протяжении уже ряда лет деятельность компании Scuderi Group ограничивается лишь опытными образцами и участием в выставках. Похоже, реальная экономичность тут всё же не может перебить высокую сложность конструкции.

Двухтактный агрегат Paut Motor использует принцип, подобный применённому в моторах Scuderi Group, — сжатие и рабочий ход тут происходят в разных цилиндрах, между которыми устроены перепускные каналы.

К разделённому рабочему циклу обратились было и разработчики хорватской фирмы Paut Motor. Их «разнесённая» конструкция привлекла меньшим числом деталей, низким трением и сниженным шумом. А необходимость внешнего бака для системы смазки, вызванная тем, что в картере масла не предусмотрено, не испугала. Изобретатели построили несколько опытных образцов. Для рабочего объёма в семь литров их габариты (500×440×440 мм) и вес (135 кг) оказались чуть ли не вдвое ниже, чем у традиционных ДВС. А отдачу так и не выяснили. Последний прототип был собран в 2011 году, а затем проект заглох.

В агрегате Paut Motor — четыре рабочих камеры с поршнями диаметром 100 мм и четыре компрессионных (120 мм). Двухсторонние поршни передают усилия на коленвал, который, благодаря паре шестерён с внутренним зацеплением, совершает планетарное движение.

Двухтактный двигатель Bonner (по имени спонсора, фирмы Bonner Motor), изобретённый в 2006 году в США Вальтером Шмидом, устроен ещё сложнее. Как и в проекте Paut Motor, цилиндры тут расположены буквой X, а коленвал тоже совершает планетарное движение за счёт системы шестерён.

Ключевое отличие от схемы фирмы Paut Motor — роль рабочих поршней играют подвижные цилиндры, соединённые с коленвалом (показаны красным). А с внешней стороны их закрывают неподвижные поршни (отмечены серым).

За газораспределение в Боннере отвечают клапаны в донышках цилиндров и вращающиеся золотники в корпусе мотора. При этом внешние поршни могут немного смещаться под давлением масла, обеспечивая переменную степень сжатия. Запутанная схема! А всё — ради высокой мощности на единицу веса. В теории Bonner выглядит интересно, но на практике о нём уже давно нет никаких новостей — судя по всему, надежд он не оправдал.

Некий мистер Смоллбон получил американский патент на аксиальный мотор ещё в 1906 году. Но если бы такой агрегат был идеалом, через 110 лет все автомобили использовали бы его.

Другие изобретатели не меняли рабочие циклы ДВС, а сосредотачивались на расположении его частей. Таковы, например, аксиальные моторы, которым уже больше ста лет (один из ранних патентов — на рисунке выше). Все они отличаются деталями, но объединены общим принципом — цилиндры располагаются, как патроны в барабане револьвера, с соосным выходным валом. За преобразование возвратно-поступательных движений поршней во вращение вала отвечают разные системы вроде наклонённых к продольной оси двигателя штифтов, косых шайб и тому подобного.

По такому принципу сегодня работают некоторые компрессоры. Добавив продуманное газораспределение и зажигание, можно превратить подобный блок в мотор…

…такой, как американский Dina-Cam 1960-х с полувековыми корнями. Благодаря хорошему соотношению веса и мощности аксиальные агрегаты прочили на роль моторов для лёгких самолётов.

Разновидностью аксиальных агрегатов является новозеландский проект фирмы Duke Engines — пятицилиндровый четырёхтактник рабочим объёмом три литра. По сравнению с классическим ДВС того же литража этот был, по расчётам авторов, на 19% легче и на 36% компактнее. Ему сулили применение в самых разных областях, но мечты о завоевании целого мира остались мечтами.

Опытный образец мотора Duke был построен в 2012 году. Потом он мелькал на выставках, собирал призы, но вот уже несколько лет новостей о нём нет.

Ещё более сложный аксиальный пример — двигатель RadMax канадской фирмы Reg Technologies. Здесь вместо цилиндров в общем барабане с помощью тонких лопастей организована дюжина отсеков. В прорезях ротора установлены пластины, которые сдвигаются вдоль них по мере его вращения. С торцов полученные переменные объёмы ограничивают изогнутые поверхности: они задают траекторию движения лопастей и заведуют газообменом.

Основные части мотора RadMax. За один оборот вала тут происходит 24 полных рабочих цикла.

Схема RadMax позволяет создавать двигатели под разные виды топлива, хотя изначально изобретатели выбрали дизельное. В 2003 году был построен образец диаметром и длиной всего 152 мм. Он развивал 42 силы — в разы больше, чем схожий по габаритам ДВС. Позже фирма отчиталась о создании более крупных прототипов на 127 и 380 сил. Но, судя по релизам, вся её деятельность по-прежнему не выходит за рамки экспериментов.

Ещё один пример превосходства теории над практикой — тороидальный мотор Round Engine (или VGT Engine) уже исчезнувшей канадской компании VGT Technologies. Первые прототипы двигателя с тором переменной геометрии (отсюда и буквы VGT — Variable Geometry Toroidal Engine) инженеры испытывали ещё в 2005 году.

Авторы кругового двигателя избавились от возвратно-поступательных движений. Отсюда — радикальное снижение вибраций. Плюсом можно назвать минимальное число деталей и хорошую расчётную экономичность.

Тор здесь играет роль цилиндра, внутри которого вращается ротор с парой закреплённых на нём поршней. Необходимые для обеспечения рабочих тактов переменные объёмы образуются между поршнями с помощью тонкого распределительного диска с вырезом под поршни, который ремённым или иным приводом вращается поперёк тора. Этот диск ограничивает топливно-воздушную смесь в процессе сжатия и рабочего хода.

Система фирмы Garric Engines похожа на VGT, однако вместо поперечного распреддиска использовано шесть поворотных золотников.

В 2009 году свой тороидальный мотор, принципиально повторяющий канадский, разработали американцы Гарри Келли и Рик Айвас (видео выше). По их оценке, тор полуметрового диаметра обеспечивал бы 230 л.с. и около 1000 Н•м всего при 1050 об/мин. Но… На сайте их фирмы Garric Engines сейчас висит заглушка «Спасибо за интерес. В будущем страница может быть обновлена». Возможно, чуть лучшая судьба ждёт так называемый нутационный двигатель, придуманный американцем Леонардом Мейером в 2006 году — его хотя бы построили в нескольких экземплярах.

Главный принцип нутационного диска: в процессе работы он не вращается вокруг вала, а качается из стороны в сторону. Добавив перегородки, получаем отсеки, в которых газ может сжиматься и расширяться.

Нутация по-латински означает «кивать». Мейер сформировал четыре рабочие камеры переменного объёма между корпусом мотора и «кивающим» по сторонам диском, который играет роль поршня. Диск разрезан пополам вдоль своего диаметра и нанизан на Z-образный вал, с которого и снимается мощность. За газообмен отвечают каналы и клапаны в корпусе.

Рабочий диск показан в разрезе. Минимализму, уравновешенности и лёгкости нутационной конструкции позавидует даже двигатель Ванкеля.

Прототипы мотора Мейера построила компания Baker Engineering и родственная ей Kinetic BEI. С единственным диском диаметром 102 мм агрегат развивает семь сил, а с парой дисков по 203 мм — уже 120! Длина двухдискового двигателя — 500 мм, диаметр — 300, а рабочий объём — 3,8 л. На килограмм веса — 2,5−3 «лошади» против одной-двух у массовых атмосферных ДВС (из немассовых некоторые моторы Ferrari выдают больше трёх сил на килограмм, но при высоченных 9000 об/мин). Литровая мощность, правда, не впечатляет. Ныне Baker и Kinetic вроде как доводят проекты до ума, хотя особой активности на их сайтах не видно.

За один оборот вала в двухдисковом нутационном агрегате происходят те же четыре рабочих хода, что и в восьмицилиндровом поршневом «четырёхтактнике». На фото — одно- и двухдисковые рабочие прототипы. (Кстати, из двух дисков в принципе можно создать и машину с разделённым циклом, одному отдать сжатие смеси, другому рабочий ход.)

В 2010 году нутационный мотор попал в зону интереса исследовательского центра ВВС США. Гарри Смит, менеджер лаборатории, демонстрирует внутренности мотора и объясняет, что особую ценность конструкция представляет для лёгкой авиации.

Идея роторных агрегатов различного типа так часто привлекает новаторов, будто один лишь отход от знакомой схемы даёт существенное повышение характеристик. Так, Николай Школьник, выходец из СССР, давно перебравшийся в США, с сыном Александром разработал мотор, напоминающий двигатель Ванкеля, вывернутый наизнанку. Ротор арахисовой формы также вращается в треугольной камере, но в отличие от агрегата Ванкеля уплотнители закреплены не на поршне, а на стенках камеры.

В роторе LiquidPiston есть полость, играющая свою роль в газообмене. Процесс сгорания проходит при постоянном объёме, а затем идёт расширение — это один из факторов, повышающих КПД.

Для развития конструкции Школьники основали фирму LiquidPiston, которой заинтересовалось оборонное агентство DARPA — теперь оно софинансирует эксперименты в расчёте на перспективы работы «арахисовых» агрегатов в лёгких летательных аппаратах, включая беспилотники, и в переносных генераторах. Опытный моторчик рабочим объёмом 23 см³ обладает неплохим для таких габаритов КПД в 20%. Теперь авторы нацелены на дизельный прототип весом около 13 кг и мощностью 40 л.с. для установки на гибридный автомобиль. Его КПД якобы вырастет уже до 45%.

Первый образец мотора Школьников можно положить на ладонь. Он весит 1,8 кг и может заменить вдесятеро более тяжёлый поршневой ДВС карта (показан слева). Мощность всего 3 л.с., но классический двигатель такого размера был бы ещё слабее.

Последний рассмотренный нами мотор демонстрирует, что идея плоского агрегата (ротор ведь можно сделать очень узким) заманчива. Вместе с тем для её реализации сами роторы не так обязательны — достаточно «оквадратить» традиционный поршень и, соответственно, сделать прямоугольным на виде сверху цилиндр.

Этой странной разработке фирмы Pivotal Engineering уже несколько лет, в течение которых создан ряд образцов, приводивших в движение мотоциклы и самолёты. Авторы адресуют так называемый качающийся поршень в первую очередь авиации. Помимо высоких выходных характеристик по отношению к весу и габаритам, такой двухтактный агрегат отлично поддаётся форсировке за счёт прохождения сквозь неподвижную ось поршня (рисунок ниже) жидкостного канала охлаждения. С иной схемой такой трюк затруднителен.

Задумка компании Pivotal Engineering из Новой Зеландии представляет собой мотор с качающимися прямоугольными (в плане) поршнями. Один их край закреплён на неподвижной оси, второй — связан с шатуном. Справа — четырёхцилиндровый образец на 2,1 л.

За пределами нашего обзора осталось ещё много экзотических разработок вроде 12-роторного мотора Ванкеля, двигателя Найта или агрегатов со встречными поршнями, ДВС с изменяемой степенью сжатия или с пятью тактами (есть и такие!), а ещё роторно-лопастные агрегаты, в которых составные части ротора совершают движения, будто сходящиеся и расходящиеся лезвия ножниц.

Ещё пример чудачеств — H-образный двигатель, объединяющий в себе две рядные «пятёрки». Автор патента Луи Хернс полагает, что одну половину агрегата можно адаптировать под бензин, а другую — под метан и активировать их как врозь, так и вместе.

Даже беглый экскурс за пределы классических ДВС показал, сколь большое количество идей не находит массового воплощения. Роторы часто губит проблема износа уплотнений. Роторно-лопастные варианты вдобавок страдают от высоких знакопеременных нагрузок, разрушающих механизм связи лопастей и вала. Это только одна из причин, почему мы не встречаем такие «чудеса» на серийных автомобилях.

Вторая — в том, что и традиционные ДВС не стоят на месте. У последних бензиновых образцов с циклом Миллера термический КПД доходит до 40% даже без турбонаддува. Это много. У большинства бензиновых агрегатов — 20−30%. У дизелей — 30−40% (на крупных судах — до 50). А главное — глобальная альтернатива ДВС уже найдена. Это электромоторы и силовые установки на топливных элементах. Поэтому если изобретатели диковинок не решат все технические проблемы в самое ближайшее время, вырулить с обочины прогресса перед электричками они попросту не успеют.

УГАТУ

			2-108	а) определение плотности нефтепродуктов: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) ареометры по ГОСТ 18481-81 «Ареометры и цилиндры стеклянные. Технические условия» с ценой деления 0,0005 г/см3 или 0,001 г/см3. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС. б) определение октанового числа бензинов: 1) октанометр «SHATOXSX-100K», 2) лабораторная посуда емкостью 75-100 мл, 3) топлива для исследования: образцы бензина – 100 мл в) определение содержания водорастворимых кислот и щелочей в топливах ДВС: 1) индикаторная трубка ИТ-ВКЩ ТУ 4215-006-16943778-00, 2) шприц полиэтиленовый медицинский ёмкостью 2 см3. 3) резак или трехгранный надфиль, 4) резиновый шланг или трубка полимерная длиной 10-15 мм и внутренним диаметром 2,5-3,5 мм, 5) толкатель для уплотнения сорбента, 6) топливо для исследований – по 5 мл. г) определение наличия смол в бензинах: 1) фарфоровая чаша № 2 или № 3, 2) линейка, 3) шприц медицинский, 4) стакан В-1-100, 5) теплоизоляционная прокладка, 6) топливо для исследований – по 2 мл. д) определение цетанового числа топлив для дизельных двигателей: 1) октанометр «SHATOXSX-100K», 2) лабораторная посуда емкостью 75-100 мл, 3) дизельные топлива для исследования 100 мл. е) определение коэффициента фильтруемости топлив для дизельных двигателей: 1) аппарат для определения коэффициента фильтруемости УОФТ-01 по ГОСТ 19006-73, 2) штатив лабораторный с тремя зажимами для крепления прибора, 3) бумага фильтровальная марки БФДТ с тонкостью отсева не более 3 мкм и толщиной (0,33±0,03) мм, 4) воронка стеклянная вместимостью 50 см3 по ГОСТ 1770-74, 5) стакан В или Н исполнения 1 или 2 вместимостью 400 или 600 см3 по ГОСТ 25336-82, 6) цилиндр 1-50 по ГОСТ 1770-74, 7) секундомер. ж) определение содержания суммарной воды в моторных топливах: 1) индикаторная трубка ИТ-СВ-10 ТУ 4215-011-16943778-2001, 2) шприц полиэтиленовый медицинский ёмкостью 10 см3, 3) резак или трехгранный надфиль, 4) резиновый шланг или трубка полимерная длиной 10 мм и внутренним диаметром 2,5-3,5 мм, 5) измерительная шкала (линейка), 6) толкатель для уплотнения сорбента, 7) топливо для исследований – по 20 мл. з) определение фракционного состава топлив для ДВС: 1) аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН-ЛАБ-1 (рис. 5.3), 2) цилиндр мерный 1-100-2 (100 мл, цена деления 1 мл), 3) колба для разгонки нефтепродуктов КРН-1-125 (125 мл), 4) термометр ТН-7 (0… 360) оС, 5) барометр. и) определение вязкости нефтепродуктов: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) вязкозиметры. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС. к) определение свойств тосола: 1) цилиндр 1-250 ГОСТ 1770-74, высотой 300 мм и диаметром 50 мм. 2) ареометры по ГОСТ 18481-81 «Ареометры и цилиндры стеклянные. Технические условия» с ценой деления 0,0005 г/см3 или 0,001 г/см3. 3) термометр ртутный от –20 оС до 50 оС.	Нет
13.03.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Транспортная энергетика;	2-109	— набор инструментов, стартер, генератор, мобильный диагностический сканер, двигатель с ситемой управления. — автомобильный ДВС. — испытательные стенды с ДВС и необходимым измерительным оборудованием. — комплекс «МИКАС» для обработки экспериментальных данных и изменения настроек системы управления двигателя. — индимодуль фирмы AVL для снятия и обработки индикаторных диаграмм	Нет
13.03.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Агрегаты наддува двигателей; Химмотология;	2-114	— ДВС для разбрки/сборки (Mitsubishi GDI), набор ключей (Каbo). — газоанализатор марjк «Аскон-02.13», «Infralight 11-P», «SUNMGA-1500», «Horiba» серии EXSA-240 CL, «Infralight 11-P», «Инфракар 5М». — двигатель внутреннего сгорания. — тормозной стенд AVL 20. — метеостанция. — бензиновая электростанция «HondaEU10i» . — шумомер, виброметр, анализатор спектра «Октава-110А». — метр гибкий. — роторно-шестеренчатый компрессор с приводом от электродвигателя. — манометры и вакуумметры. — мультиметр с термопарой	Нет
13.03.01, 13.03.03, 13.06.01, 23.02.03, 23.03.01, 25.03.01, 13.04.03	Теплоэнергетика и теплотехника, Энергетическое машиностроение, Электро- и теплотехника, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей, Энергетическое машиностроение	История развития тепловых двигателей; Конструирование двигателей; Агрегаты наддува двигателей; Транспортная психология; Основы физики горения; Системы двигателей; Транспортная энергетика; Гидрогазодинамика; Проектирование объектов энергетического машиностроения; Химмотология; Быстроходные двигатели на альтернативных топливах; Защита интеллектуальной собственности; Исследования в энергетическом машиностроении;	2-401	— двигатели и агрегаты систем. — агрегаты систем управления. — МО (мультимедийное оборудование: ПК, проектор, экран). макеты ДВС. — турбокомпрессоры, плакаты с системами двигателей и турбомашин, инструменты для сборки и разборки двигателей и турбо-машин. — приспособление для измерения момента инерции деталей. — секундомер. — набор учебных плакатов по конструкции двигателей. — набор инструментов. — учебные двигатели и детали.	Нет
			2-404	персональные компьютеры (7 шт.).	Нет
			2-406	персональные компьютеры (20 шт.).	Нет
13.03.01, 13.03.03, 23.02.03, 23.03.01, 25.03.01, 13.04.03	Теплоэнергетика и теплотехника, Энергетическое машиностроение, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей, Энергетическое машиностроение	Исследования в транспортных процессах; Гидрогазодинамика; Конструирование двигателей; Теория рабочих процессов поршневых двигателей; Агрегаты наддува двигателей; Механика жидкости и газа; Системы двигателей; Транспортная психология;	2-408	— одноцикловая установка с генератором волн конечной амплитуды, вакуумный насос, компрессор и система экспериментального анализа. — персональный компьютер. — мультимедийное оборудование. — рейка дорожная универсальная РДУ-АНДОР (2579 Длина: 3м, уклоны: 0-100 промилле. — колесо измерительное MW318RN (дорожное рассотяния до 9999.99 м). — дальномер Leica DISTO D110 (1243641719 0.1 … 50 м, разрешение: 1 мм) — 2 шт.. — комплект пособий на CD по устройству автомобилей CD-Авто-147. — комплект пособий на CD по автомобильным материалам CD-АЭМ-91. — измеритель коэффициента сцепления с дорогой ИКСп-2М	Нет
13.03.03, 23.02.03, 23.03.01, 13.04.03	Энергетическое машиностроение, Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, Технология транспортных процессов, Энергетическое машиностроение	Теория рабочих процессов поршневых двигателей; Основы физики горения; Механика жидкости и газа; Технические средства организации дорожного движения; Конструирование двигателей;	2-410	— Персональные компьютеры (12 шт.). — Мультимедийное оборудование. — штангенциркуль (Эталон В02601). — микрометр (МК-25-2 модель 211221 ТУ2.034.5748542.57-92)	Нет
23.03.01	Технология транспортных процессов		2-410а	— персональный компьютер. — плакаты по организации и безопасности движения	Нет

Вся правда о моторах BMW. Часть 1 :: Autonews

Двигатели BMW достаточно прочно ассоциируются в сознании многих автолюбителей со словами«высокотехнологичные» и «надежные». Понятия, кстати, зачастую взаимоисключающие. Мой длительный опыт работы в сфере обслуживания авто и общения с владельцами, свидетельствует о расплывчатом представлении о реальном ресурсе двигателей этой марки как вообще, так и каждой модели в частности в «общественном мнении». Мой личный опыт в кратком изложении, основанный на подробном осмотре нескольких сотен ДВС BMW в течение нескольких лет, представлен ниже.

Двигатели M10, M20, M30, M40, M50

Двигатели условно первого поколения. Примитивная система вентиляции картера основанная на принципе разности давлений. Точка открытия термостата – около 80 градусов. При пробеге 350-400 ткм могут иметь минимальный износ ЦПГ. Маслосъемные колпачки теряют эластичность к 250-300 ткм. Относительная вероятность проблем с ними даже выше проблем с кольцами. При залегании колец вероятность обратимости в номинальное состояние достаточно высокая. Требовательность к маслу невысокая – тем более, что основной период эксплуатации пришелся на момент развития и становления рынка качественной «синтетики». Последнее поколение настоящих беспроблемных «миллионников», ремонтируемых «на коленке» в условиях гаража.

Двигатель BMW M10

Характерные эксплуатационные особенности двигателей первого поколения:

М10 – одновальный, с распределителем зажигания, карбюраторный, множественные модификации растянули срок его жизни на срок без малого 30 лет. Встречается на огромном количестве автомобилей, большая часть которых до России так и не добралась.

M40 – «комфортное осовременивание» M10 – ременной привод и гидрокомпенсаторы. Малораспространенный, но относительно беспроблемный подвид.

M20 – «шестерка» с ременным приводом, пришедшая на смену M10 и занявшая промежуточное положение между ним и старшей моделью – M30. Потенциал развития M10 конструктивно упирался в литраж, то есть, в увеличение полного объема и удельного объема цилиндров. Не превышая «конструктивный оптимум» в 500 кубических сантиметров, с четыремя цилиндрами из двух литров было ну никак не выпрыгнуть. Дополнительные два цилиндра дали требуемый мощностной потенциал. У нас хорошо известна по автомобилям в 34-м кузове, где зарекомендовала себя неплохо.

BMW 5-я серия в 34-м кузове

M30 – основная «шестерка» первого поколения с классическим набором характеристик – один распредвал и распределитель зажигания. Список модификаций также широк, включая первый спортивный двигатель в современной истории BMW – M88, послуживший основой хорошо известного двигателя S38 для автомобилей М-серии. Основное применение также нашел в многочисленных модификациях автомобилей в 32-м и 34-м кузовах – лидерах по числу завезенных в Россию автомобилей этого поколения.

Среди общих отличительных характеристик можно отметить невысокую степень сжатия двигателей первого поколения – с цифрами типа 8:1 и 9:1, она с одной стороны, делала двигатели малочувствительными и нетребовательными к октановому числу топлива, с другой – делала возможными заводские турбированные модификации без существенных доработок.

BMW M50

Формально, по ресурсным характеристикам, может считаться последним потенциальным «миллионником» первой волны, однако имеет ряд выгодных отличий от двигателей первого поколения, достаточных, чтобы рассматривать его особняком от вышеперечисленных динозавров.

Во-первых, двигатель, наконец, обрел так остро необходимые для BMW гражданского назначения четыре клапана на цилиндр, основав моду на «взрывной» характер «на средних» и прочно закрепив эту славу за моторами BMW. Также добавились индивидуальные катушки зажигания, а вместе с ними и свечи нового «утонченного» стандарта (вот он, истинный признак смены поколения в индустриальном масштабе). Именно он стал законодателем впоследствии почти не нарушавшейся пропорции «1 Нм на 10 кубических сантиметров объема», что было недоступно для атмосферных двигателей предыдущего поколения. Разумеется, это потребовало существенного увеличения степени сжатия от 10 до 11:1(sic!) – параметра, позже повторенного только в поколении N52 в 2005 году. Неудивительно, что нормально мотор едет на бензине с ОЧ не менее 95, что для многих владельцев является сюрпризом, а для двухлитровой модификации и его, по правде говоря, откровенно мало.

Двигатель BMW M50

Да, действительно, отчасти компенсировать подобную эксплуатационную «безграмотность» помогает еще одна новинка этого мотора – датчики детонации, но регулировка момента зажигания лишь помогает постфактум сгладить последствия заправки неподходящим топливом: автомобиль от их наличия, увы, лучше не едет. Кроме того, это была последняя «гражданская» модификация, использовавшая проверенное временем «неубиваемое» сочетание «чугунный блок – алюминиевая ГБЦ».

В итоге, появившийся в 1989 года M50 стал и, возможно, останется самым удачным по совокупности потребительских характеристик агрегатом BMW.

Рейтинг надежности: 5/5. Кольца: 5/5. Колпачки: 5/5.

M52

Рассматривая этот двигатель как эволюционное развитие M50, правильнее было бы озаглавить абзац как «M50TU-M52». Именно обновленный в 1992 году «M50», с заводским индексом M50TU, получил сравнительно надежный механизм управления фазами газораспределения впускного вала, сегодня широко известный как VANOS.

Добавление двух клапанов привело к увеличению проходного сечения вдвое, что ожидаемо сказалось на ухудшении наполняемости цилиндров на низких оборотах. В свою очередь, это и вызвало перекос моментной характеристики в сторону «крутильности», но такая «харАктерность» двигателя неудобна при неспешном движении. VANOS была призвана компенсировать этот «недостаток», несколько растянув моментную характеристику. Вопреки распространенном заблуждению, это не привело к росту удельной мощности двигателя. Мощность была повышена известным путем – литраж самой мощной модификации составил 2,8 литра – мотористы «пририсовали» 300 кубиков. Существует версия, что непривычные для мирового двигателестроения 2,3 и 2,8 литровые модификации были подогнаны под налоговые требования, действующие в Германии того периода. Блок M52 стал алюминиевым, на стенках цилиндра было применено сверхпрочное никасиловое покрытие. Все остальные изменения преимущественно затронули экологию: M52 стал первым двигателем с «экологической» системой вентиляции картерных газов – был использован клапан с опорным атмосферным давлением, теперь открывающийся только «по требованию». Температура открытия термостата была поднята до 88-92 градусов – что выше ДВС первого поколения.

Ресурс, этой модификации, по моим данным, снизился примерно вдвое: проблемы с колпачками и ЦПГ начинаются на рубеже 200-250 ткм и далее, при ожидаемом ресурсе ДВС около 450-500 ткм. В зависимости от режима эксплуатации (город/трасса), цифра варьируется в пределах +-100 ткм. Даже при средней степени потери подвижности колец, расход масла может отсутствовать, или быть крайне незначительным. Условно это последний потенциальный «миллионник», при должном уходе. Особых «никасиловых» проблем в реальной жизни не наблюдается, как и высокосернистого топлива в крупных городах с начала 2000-х…

Особенности эксплуатации этих моторов, прежде всего, связаны с мелкими болячками пока еще не полностью электронных систем и дорогих расходников, использованных в моторе и их старением – растягиваются тросы привода дроссельной заслонки и управлением противозаносной системы, умирают дорогие расходомеры и столь же не дешевые титановые датчики кислорода, блоки ABS и т.д. Однако, при должном уходе, вы все еще можете получить «почти миллионник» при должной заботе и несколько больших тратах, на своей BMW в кузове E39 или E36 – именно им преимущественно доставался этот двигатель.

Рейтинг надежности: 4/5. Кольца:4/5. Колпачки:4/5.

M52TU, M54

Дальнейшая «экологизация» и борьба за эластичность моментной характеристики. Первое существенное отличие этих моделей – управляемый термостат с точкой открытия 97 градусов – режим эффективной работы окончательно смещен в сторону частичных нагрузок, что обеспечивает полное сгорание смеси в режиме городской эксплуатации. BMW выступила новатором в применении систем такого рода и до сих пор остается верна этой традиции – на момент 2011 года, мало кто из конкурентов «коптит» масло до температур далеко за 100 градусов. В условиях городской эксплуатации, масло окисляется еще более интенсивно, чем на двигателях предыдущего поколения и неизбежным результатом стало снижение ожидаемого «беспроблемного» пробега еще примерно в два раза – до 150-180 ткм. Проблемы с колпачками начинаются к 250-280 ткм. Первый двигатель BMW, по-настоящему капризный к качеству масла – пренебрежение его выбором, отныне означает существенные затраты в скором будущем. Конструктивные отличия выражаются в стремлении конструкторов формально повысить мощность за счет увеличения объема и «развернуть» моментную характеристику на предельно возможный диапазон – теперь VANOS управляет и выпускным валом, а на впуске появляется совсем недешевая заслонка, изменяющая длину впускного тракта – DISA. В отличие от «спортивного» S38B38, здесь вся конструкция пластмассовая, а, следовательно – не вечная. Двигатель теперь действительно бодро тянет в широком диапазоне оборотов, но характер сильно отличается от ярко выраженных «крутильных» моторов эпохи М50. Кстати, педаль газа становится электронной – теперь прошивка определяет степень ее «чувствительности», регулирует «экологию» и бережет «коробку». В алюминиевом блоке последний раз использованы чугунные гильзы. Мотор можно назвать наиболее распространенным в Росии – популярные кузова E46, E39, E53 сплошь и рядом в городском потоке.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца: 3/5. Колпачки: 3/5.

Для моторов М серии, моделей М52, М52TU, M54, характерно образование шлама на внутренней стороне крышки маслозаливной горловины – констрастной температурной зоне, что свидетельствует о качестве используемого масла. Чем суше и тоньше слой, тем больше шансов застать двигатель живым. Актуальность этого признака напрямую связана с режимом эксплуатации – «городские» автомобили достоверно определяются с крайне высокой вероятностью, в то время как «загородные» авто с режимом эксплуатации «трасса», могут не иметь проблем при одинаково ярких признаках шламообразования под крышкой.

N52

Принципиально новое (если считать по сути – всего лишь третье) поколение, стартовавшее в 2005 году. Мотор «горячий» не только по режиму термостатирования, но и по причине тесной компоновки моторного отсека. Эволюционное развитие получили практически все известные ранее системы: датчики кислорода теперь широкополосные, длина впускного коллектора изменяется двухстадийно, все это в той или иной форме присутствовало ранее. Добавились мелкие конструктивные улучшения в виде масляного насоса переменной производительности, более надежного клапана вентиляции картера, теплообменника масляного стакана и т.д. Блок также изготовляется из очередного «продвинутого» магниево-алюминиевого сплава, но теперь вместо вставных хонингованных чугунных гильз в нем используется химически вытравленное маслоудерживающее покрытие. Революция коснулось системы подачи воздуха – дебютировавшая в 2001 году на экономичных «четверках» система Valvetronic (непосредственное управление подачей воздуха в цилиндры через открытие клапана, минуя дроссельный узел) теперь переехала на основной модельный ряд двигателей. Решенная с ее помощью проблема т.н. «потерь на дросселирование» якобы позволила снизить расход топлива в среднем на 12% (так и хочется добавить «теоретически»), но потребовала добавления сложного механизма, включающего дополнительный эксцентриковый вал с дополнительной, отличной от двигателей прежнего поколения, арматурой клапанов.

Выражение «попал на вальветроник» среди владельцев BMW с моторами этого поколения означает, как правило, нестабильный холостой ход и затраты в пределах 1000 евро. Утешение можно найти разве что в попытке пересчитать мнимые 12% топливной экономии в пробег. Моторам поколения «N» также свойственны специфические проблемы работы двигателя, связанные с микропрограммой блока управления. Путь, выбранный для незначительного увеличения мощности, оказался совсем уж тривиальным – двигатель просто «накрутили» до 7000 оборотов/мин. «Честно» увеличивать объем не стали – оптимальное значение около 0,5 л на цилиндр уже было достигнуто в трехлитровой версии предшественника.

Проблемы с залеганием колец (степень всегда выше средней) касаются почти всех экземпляров внутригородской эксплуатации с пробегом более 40 ткм и возрастом от 2 лет, полная обратимость наблюдается лишь до пробега 60-65 ткм. К рубежу 50-60 ткм уже возможны проблемы с маслосъемными колпачками. К пробегу 80-100 ткм и возрасту 4-5 лет, обе проблемы встречаются и обеспечивают кумулятивный эффект, что гарантирует расход около 1 л на 1000 км и более – это небывало рано. К 110-120 ткм, как правило, забивается катализатор. Было обнаружено несколько экземпляров с малым пробегом, после обработки которых, измерения по пакетам поршневых колец свидетельствовали об отсутствии нормальной обкатки(!) – кольца залегли ранее, чем успели «прикататься». Прогнозируемый ресурс при стандартной эксплуатации – не более 150-180 ткм. Подавляющее число осмотренных экземпляров не рекомендовано к приобретению уже на рубеже 80-120 ткм и возрасте 5-6 лет. Трехлитровая модель имеет больший примерно на треть ресурс, наиболее вероятно объясняемый иным материалом маслосъмных колец. Двигатель почти также распространен как и предшественник и встречается, преимущественно, на автомобилях 1,3,5 серий, а также – на купе и BMW серии X.

Вопреки распространенному заблуждению, ни модифицированная версия колец, ни слегка измененная форма юбки поршня никак на ресурсе мотора не сказались. Модифицированная вентиляция картера через интегрированный в крышку клапан, появившаяся на N52N также никакого улучшения не гарантирует.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца:2/5. Колпачки:2/5.

N53/N54/N55

В двигателях последующих поколений, наблюдается то же неистовое стремление к дальнейшей экологизации двигателей, снижению удельной металлоемкости и т.д. Форменное разочарование для консервативных поклонников марки.

С появлением N53, бензиновые двигатели BMW сделали еще один шаг в сторону дизеля – ради очередных «процентов экологии» (но не экономии!) покупатели получили прецизионные форсунки высокого давления, ТНВД и все потенциальные проблемы дизеля в придачу. Правда, в N53 не поместился Valvetronic. В N54, впрочем, тоже, зато с этой модели у BMW началось широкое «надувательство» – в канонической рядной шестерке снова появилась турбина, даже две. В N55 Valvetronic вернули, а сложную последовательную систему турбин убрали – она там одна. Зато двигатель N55 теперь самый «дизельный» из всех бензиновых.

Забавно, что BMW сперва не рискнула массово продвигать на всех рынках первый двигатель с непосредственным впрыском N53 из-за опасений интенсивного коксообразования у форсунок. В то же время, конструкция форсунок BMW-SIEMENS кардинально отличается от конкурентов, использующих подверженное коксованию «открытое» отверстие. Форсунки в BMW «распыляют» посредством приоткрытия клапана, представляющего заостренную вершину пирамиды – такое распыление «очищает» седло клапана самим процессом распыления, совершенно аналогично тому, как чистятся впускные каналы клапанов на двигателях с обычной системой впрыска. А вот от этой болезни всех моторов с непосредственным впрыском, лекарства пока не придумано.

В виду иной конструкции клапанной крышки, метод первичной самодиагностики радикально отличается от моторов М-серии. Первым признаком нездоровья служит красно-коричневый нефтяной лак на лепестках крышки, первое время легко удаляемый механическим воздействием. Вторая стадия – бурый песок по периметру центральной части крышки. Третья и четвертая – песок по всей обратной поверхности и, реже, масляное «желе» под ней же. Характеристику используемому маслу дает и состояние торсионной пружинки, отлично различимой под крышкой – на первой стадии она еще сохраняет металлический (серый) цвет под мутной темно-желтой масляной пленкой, на второй – приобретает характерный красно-бурый оттенок. Третья стадия, когда длительная эксплуатация на масле с высокой кислотностью делает ее визуально «рыхлой», «изъеденной» – такой двигатель, скорее всего, уже имеет необратимо изношенную ЦПГ. Вероятность, например, купить беспроблемный мотор серии N52B25 старше 5 лет, при условии московской эксплуатации, практически отсутствует.

Продолжение следует…

Kia показала первый «настоящий» электромобиль – без аналогов с ДВС

Ровно два месяца назад Kia анонсировала электромобиль. На днях компания опубликовала серию тизеров и объявила, что машина именуется EV6, а сегодня обнародовала несколько полноценных фотографий и заодно рассказала про новую философию дизайна.

Для бренда это первая серийная модель на архитектуре E-GMP, разработанной специально для аккумуляторных электрокаров. Также EV6 – это первый Kia, соответствующий фирменному стилю Opposites United («Объединенные противоположности»). Если оставить за скобками эпитеты маркетологов, новая идеология сводится к игре на контрастах, которые можно обнаружить в природе и человеческой жизни.

Оформление лицевой части Kia называет «цифровой улыбкой тигра» (Digital Tiger Face), то есть перед нами – эволюция решетки, которую для корейцев придумал в позапрошлом десятилетии Петер Шрайер. Элементы оптики EV6 загораются последовательно, создавая уникальную «световую подпись». Воздухозаборник внизу направляет поток под плоское днище и вместе с тем визуально подчеркивает ширину передней части автомобиля. Логотип Kia, к слову, тоже новый.

Удивительное по нынешним временам дело, но Kia не обозначает приподнятую пятидверку термином SUV: во всяком случае, мы ни разу не встретили этой аббревиатуры в сегодняшних материалах для СМИ. Тем не менее, производитель говорит, что профиль EV6 «вдохновлен кроссоверами».

При этом скошенные ветровое стекло, крыша и задние стойки – это не просто новый дизайн, который совместными усилиями разрабатывали студии в Корее, Германии и США, но и дань аэродинамической эффективности, критически важной для запаса хода электромобилей. Линии профиля также призваны вызывать у наблюдателя впечатление, что автомобиль длиннее, чем он есть на самом деле.

На корме расположились диодные фонари с тем же «секвентальным» дизайном, что и у передней оптики. Верхний спойлер направляет воздух к нижнему.

Платформа E-GMP, на которой также построен Hyundai Ioniq 5, обеспечила Kia EV6 более просторный салон в сравнении с электромобилями, сделанными на основе машин с ДВС. На передней панели разместили широкий изогнутый дисплей, в котором совмещены приборы и информационно-развлекательный комплекс с навигацией. Ниже по центру находится блок управления климатом с тактильными «кнопками». Сиденья водителя и переднего пассажира, обитые искусственной тканью из переработанного пластика, разделены массивной «двухэтажной» консолью.

Никакие технические характеристики пока не раскрывают, но в середине января Kia сообщала, что электромобиль сможет заряжаться менее чем за 20 минут и проезжать свыше 500 километров. Также обещан «автопилот» второго уровня автономности. Полноценная премьера состоится уже в этом месяце. Официально дата не названа, но, присмотревшись к фотографиям, мы бы предположили, что речь идет про 30-е число.

Двигатель внутреннего сгорания — New World Encyclopedia

Четырехтактный цикл (или цикл Отто)
1. Впуск
2. Компрессия
3. Мощность
4. Выпуск

Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором сгорание топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Эта экзотермическая реакция топлива с окислителем создает газы с высокой температурой и давлением, которые могут расширяться. Отличительной особенностью двигателя внутреннего сгорания является то, что полезная работа выполняется расширяющимися горячими газами, действующими непосредственно, вызывая движение, например, воздействуя на поршни, роторы или даже путем нажатия и перемещения самого двигателя.

Это контрастирует с двигателями внешнего сгорания, такими как паровые двигатели, в которых процесс сгорания используется для нагрева отдельной рабочей жидкости, обычно воды или пара, которые затем, в свою очередь, работают, например, при нажатии на поршень, приводимый в действие паром.

Термин Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) почти всегда используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание является прерывистым. Однако двигатели непрерывного сгорания, такие как реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины, также являются двигателями внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания используются в основном на транспорте. Несколько других применений предназначены для любой переносной ситуации, когда вам нужен неэлектрический двигатель. Самым большим применением в этой ситуации будет двигатель внутреннего сгорания, приводящий в действие электрогенератор. Таким образом, вы можете использовать стандартные электроинструменты с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Преимущество этого — портативность. Этот тип двигателя удобнее использовать в транспортных средствах над электричеством.Даже в случае гибридных автомобилей они по-прежнему используют двигатель внутреннего сгорания для зарядки аккумулятора. Недостатком является загрязнение, которое они тушат. Не только очевидное загрязнение воздуха, но и загрязнение сломанными или устаревшими двигателями и отработанными частями, такими как масло или резиновые изделия, которые необходимо выбросить. Еще одним фактором является шумовое загрязнение, многие двигатели внутреннего сгорания очень громкие. Некоторые из них настолько громкие, что людям нужны средства защиты органов слуха, чтобы не повредить уши. Еще один недостаток — размер.Очень непрактично иметь маленькие двигатели, которые могут иметь любую мощность. Электродвигатели для этого гораздо практичнее. Вот почему более вероятно увидеть электрический генератор, работающий на газе, в районе, где нет электричества для питания более мелких предметов.

История

Демонстрация непрямого или всасывающего принципа внутреннего сгорания. Это может не соответствовать определению двигателя, потому что процесс не повторяется. Ранние двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования, аналогичного этим моделям.

Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, но работали на той топливно-воздушной смеси, которая могла всасываться или вдуваться во время первой части такта впуска. Наиболее существенное различие между современных двигателей внутреннего сгорания и более ранними конструкциями заключается в использовании сжатия и, в частности, сжатия в цилиндре.

• 1509: Леонардо да Винчи описал двигатель без сжатия. (Его описание не может подразумевать, что эта идея была оригинальной или что она действительно была построена.)
• 1673: Христиан Гюйгенс описал двигатель без сжатия. ^[1]
• 1780-е годы: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет, в котором электрическая искра взорвала смесь воздуха и водорода, выпустив пробку из конца пистолета.
• Семнадцатый век: английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд использовал порох для привода водяных насосов.
• 1794: Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого будет доминировать почти столетие.
• 1806: Швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси водорода и кислорода.
• 1823: Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения. Он был без сжатия и основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, к тому времени уже устарел. Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам.
• 1824: Французский физик Сади Карно основал термодинамическую теорию идеализированных тепловых машин. Это научно установило необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, знали ли конструкторы двигателей об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться. Это могло ввести в заблуждение дизайнеров, пытавшихся подражать циклу Карно бесполезными способами.
• 1826 г. 1 апреля: американец Сэмюэл Мори получил патент на «газовый или паровой двигатель без сжатия».«
• 1838: Патент был выдан Уильяму Барнету (англ.). Это было первое зарегистрированное предположение о компрессии в цилиндре. Он, по-видимому, не осознавал его преимуществ, но его цикл стал бы большим достижением, если бы был достаточно развит.
• 1854: итальянцы Эухенио Барсанти и Феличе Маттеуччи запатентовали первый действующий эффективный двигатель внутреннего сгорания в Лондоне (номер пункта 1072), но не начали его производство. Он был похож по концепции на успешный двигатель непрямого действия Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.
• 1860: Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822-1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, внешне очень похожий на горизонтальный паровой двигатель двойного действия, с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в которых газ, по существу, поглощал место пара. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Его первый двигатель с компрессией шокировал сам себя.
• 1862: Николаус Отто разработал двигатель непрямого действия со свободным поршнем без сжатия, более высокая эффективность которого получила поддержку Лангена, а затем и большей части рынка, который в то время в основном предназначался для небольших стационарных двигателей, работающих на горючем газе.
• 1870: В Вене Зигфрид Маркус установил первый мобильный бензиновый двигатель на ручной тележке.
• 1876: Николаус Отто в сотрудничестве с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом разработал практичный четырехтактный двигатель (цикл Отто). Немецкие суды, однако, не удержали его патент на все двигатели с цилиндрическим компрессором или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения внутрицилиндровое сжатие стало универсальным.

• 1879: Карл Бенц, работавший независимо, получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто.Позже Бенц спроектировал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобилях, которые стали первыми автомобилями в производстве.
• 1882: Джеймс Аткинсон изобрел двигатель цикла Аткинсона. Двигатель Аткинсона имел одну фазу мощности на оборот вместе с разными объемами впуска и расширения, что делало его более эффективным, чем цикл Отто.
• 1891: Герберт Акройд Стюарт передает права аренды нефтяного двигателя Хорнсби, Англия, для производства двигателей. Строят первые двигатели с холодным запуском и воспламенением от сжатия.В 1892 году они устанавливают первые на водонасосной станции. Экспериментальная версия с более высоким давлением производит самоподдерживающееся воспламенение только за счет сжатия в том же году.
• 1892: Рудольф Дизель разрабатывает двигатель типа теплового двигателя Карно, сжигающий угольную пыль.
• 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на дизельный двигатель.
• 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально расположенный двигатель, в котором соответствующие поршни одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом уравновешивая друг друга по импульсу.
• 1900: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель в 1900 году на выставке Exposition Universelle (Всемирная выставка) с использованием арахисового масла (биодизеля).
• 1900: Вильгельм Майбах разработал двигатель, построенный в Daimler Motoren Gesellschaft — в соответствии со спецификациями Эмиля Еллинека — который требовал, чтобы двигатель был назван Daimler-Mercedes в честь его дочери. В 1902 году автомобили с этим двигателем были запущены в производство компанией DMG.

Приложения

Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются в качестве передвижных двигателей в автомобилях, оборудовании и другом переносном оборудовании.В мобильных сценариях внутреннее сгорание является преимуществом, поскольку оно может обеспечить высокое соотношение мощности к весу вместе с превосходной удельной топливной энергией. Эти двигатели используются почти во всех автомобилях, мотоциклах, лодках, а также в самых разных самолетах и ​​локомотивах. Там, где требуется очень высокая мощность, например, реактивные самолеты, вертолеты и большие корабли, они появляются в основном в виде турбин. Они также используются в электрических генераторах и в промышленности.

Операция

Все двигатели внутреннего сгорания серии зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакция топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться другие окислители, такие как закись азота.

Наиболее распространенное топливо, используемое сегодня, состоит из углеводородов и, в основном, из нефти. К ним относятся виды топлива, известные как дизельное топливо, бензин и нефтяной газ, а также редкое использование пропана. Большинство двигателей внутреннего сгорания, разработанных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженном нефтяном газе без значительных модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо, такое как этанол и биодизель, форма дизельного топлива, которое производится из сельскохозяйственных культур, которые дают триглицериды, такие как соевое масло.Некоторые также могут работать на водороде.

Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь способ зажигания в цилиндрах для создания сгорания. В двигателях используется либо электрический метод, либо система воспламенения от сжатия.

Процесс воспламенения бензина

Электрические / бензиновые системы зажигания (которые также могут работать на других видах топлива, как упоминалось ранее) обычно основаны на комбинации свинцово-кислотной батареи и индукционной катушки для создания высоковольтной электрической искры для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя.Эту батарею можно заряжать во время работы с помощью устройства, вырабатывающего электричество, такого как генератор переменного тока или генератор, приводимый в действие двигателем. Бензиновые двигатели впитывают смесь воздуха и бензина и сжимают до менее 170 фунтов на квадратный дюйм и используют свечу зажигания для воспламенения смеси, когда она сжимается головкой поршня в каждом цилиндре.

Процесс зажигания дизельного двигателя

Системы воспламенения от сжатия, такие как дизельный двигатель и двигатели HCCI (гомогенный заряд и воспламенение от сжатия), для воспламенения полагаются исключительно на тепло и давление, создаваемые двигателем в процессе сжатия.Возникающая компрессия обычно более чем в три раза выше, чем в бензиновом двигателе. Дизельные двигатели будут всасывать только воздух, и незадолго до пикового сжатия небольшое количество дизельного топлива впрыскивается в цилиндр через топливную форсунку, которая позволяет топливу мгновенно воспламениться. Двигатели типа HCCI будут потреблять как воздух, так и топливо, но по-прежнему будут полагаться на процесс самовоспламенения без посторонней помощи из-за более высокого давления и тепла. Это также является причиной того, что дизельные двигатели и двигатели HCCI также более подвержены проблемам с холодным запуском, хотя после запуска они будут работать так же хорошо в холодную погоду.Большинство дизелей также имеют аккумуляторные батареи и системы зарядки, однако эта система является вторичной и добавляется производителями в качестве роскоши для простоты запуска, включения и выключения топлива, что также может быть выполнено с помощью переключателя или механического устройства, а также для работы вспомогательных электрических компонентов и аксессуаров. . Однако большинство современных дизелей полагаются на электрические системы, которые также контролируют процесс сгорания для повышения эффективности и сокращения выбросов.

Энергия

После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания, горячие газы, имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имела более высокую химическую энергию).Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть переведены в работу двигателем. В поршневом двигателе газы продукта высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

После того, как доступная энергия удалена, оставшиеся горячие газы сбрасываются (часто путем открытия клапана или выхода выхлопных газов), что позволяет поршню вернуться в свое предыдущее положение (верхняя мертвая точка — ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла, который варьируется в зависимости от двигателя.Любое тепло, не переведенное в работу, обычно считается отходом и удаляется из двигателя с помощью системы воздушного или жидкостного охлаждения.

Детали

Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя.

Детали двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо клапанной системы могут быть просто выпускной патрубок и впускное отверстие для топлива.В обоих типах двигателей есть один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый). Одиночный ход поршня вверх или вниз известен как ход, а ход вниз, который происходит сразу после воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, известен как рабочий ход.

Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, вращающийся в эпитрохоидальной камере (в форме фигуры 8) вокруг эксцентрикового вала.Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

В двигателе Bourke используется пара поршней, встроенных в кулису, которая передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма. Впуск, сжатие, мощность и выпуск — все это происходит при каждом такте вилки.

Классификация

Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным применениям.Аналогичным образом существует множество способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет. Когда-то слово «двигатель» (от латинского, через старофранцузское, ingenium, «способность») означало любую часть механизма. «Мотор» (от лат. мотор, «движитель») — это любая машина, производящая механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют двигателями, но двигатели внутреннего сгорания часто называют двигателями.»(Электродвигатель относится к локомотиву, работающему от электричества.)

С учетом сказанного, нужно понимать, что обычное использование часто требует определений. Многие люди рассматривают двигатели как те объекты, которые генерируют энергию изнутри, а двигатели — как требующие внешнего источника энергии для выполнения своей работы. Очевидно, корни слов действительно указывают на настоящую разницу. Кроме того, как и во многих определениях, корневое слово объясняет только начало слова, а не его текущее употребление.Конечно, можно утверждать, что так обстоит дело со словами мотор и двигатель.

Принципы работы

Поршневой:

• Двигатель на сырой нефти
• Двухтактный цикл
• Четырехтактный цикл
• Двигатель с горячей лампой
• Тарельчатые клапаны
• Рукавный клапан
• Цикл Аткинсона

• Предлагаемый
• Улучшения
• Двигатель внутреннего сгорания

Поворотный:

• Продемонстрировано:
• Предложено:
  • Орбитальный двигатель
  • Квазитурбина
  • Роторный двигатель цикла Аткинсона
  • Тороидальный двигатель

Непрерывное сгорание:

• Газовая турбина
• Реактивный двигатель
• Ракетный двигатель

Цикл двигателя

Двухтактный

Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два хода (один вверх, один вниз) для каждого рабочего хода.Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы очистки цилиндров. Наиболее распространенный метод в двухтактных двигателях с искровым зажиганием заключается в использовании движения поршня вниз для создания давления свежего заряда в картере, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для их выходной мощности) и очень просты в механическом отношении. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, средства для удаления сорняков, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы.К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и загрязняют больше, чем их четырехтактные аналоги, и они плохо масштабируются до больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров. Двухтактные двигатели менее экономичны, чем другие типы двигателей, потому что неизрасходованное топливо, распыляемое в камеру сгорания, может иногда выходить из выхлопного тракта вместе с ранее отработанным топливом.Без специальной обработки выхлопных газов это также приведет к очень высокому уровню загрязнения, требуя, чтобы во многих областях применения небольших двигателей, таких как газонокосилки, использовались четырехтактные двигатели, и в некоторых странах с двухтактными двигателями меньшего размера, оснащенными каталитическими нейтрализаторами.

Четырехтактный

Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий ход на каждые четыре хода (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах. Как правило, они тише, эффективнее и крупнее своих двухтактных собратьев.Есть несколько разновидностей этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве дизельных двигателей грузовиков и автомобилей используется четырехтактный цикл, но с системой зажигания с подогревом от сжатия. Этот вариант называется дизельным циклом.

Пятитактный

Двигатели, основанные на пятитактном цикле, представляют собой вариант четырехтактного цикла. Обычно четыре цикла — это впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Пятый цикл, добавленный Delautour ^[2] , — это охлаждение.Двигатели, работающие с пятитактным циклом, на 30 процентов более эффективны, чем эквивалентный четырехтактный двигатель.

Двигатель Бурка

В этом двигателе два диаметрально противоположных цилиндра соединены с кривошипом шатунным штифтом, проходящим через общую вилку. Цилиндры и поршни сконструированы таким образом, что, как и в обычном двухтактном цикле, происходит два рабочих хода на оборот. Однако, в отличие от обычного двухтактного двигателя, отработавшие газы и поступающий свежий воздух не смешиваются в цилиндрах, что способствует более чистой и эффективной работе.Механизм с кулисой также имеет низкую боковую тягу и, таким образом, значительно снижает трение между поршнями и стенками цилиндров. Фаза сгорания двигателя Бурка более точно соответствует сгоранию с постоянным объемом, чем четырехтактный или двухтактный цикл. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому необходимо преодолевать меньшее трение, чем в двух других типах возвратно-поступательного движения. Кроме того, его более высокий коэффициент расширения также означает, что используется больше тепла от его фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

Двигатель с регулируемым сгоранием

Это также цилиндрические двигатели, которые могут быть одно- или двухтактными, но в них вместо коленчатого вала и поршневых штоков используются два соединенных зубчатых колеса концентрических кулачка, вращающихся в противоположных направлениях, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение. Эти кулачки практически нейтрализуют боковые силы, которые в противном случае оказывались бы на цилиндры поршнями, значительно повышая механический КПД. Профили кулачков (которые всегда нечетные и по крайней мере три) определяют ход поршня в зависимости от передаваемого крутящего момента.В этом двигателе есть два цилиндра, которые разнесены на 180 градусов для каждой пары кулачков встречного вращения. Для одноходовых версий существует такое же количество циклов на пару цилиндров, как и кулачков на каждом кулачке, в два раза больше для двухтактных агрегатов.

Ванкель

Двигатель Ванкеля работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без ходов поршня, правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы расположены в разных местах двигателя.Этот двигатель обеспечивает три рабочих хода на оборот на ротор, что в среднем дает ему большее отношение мощности к массе, чем поршневые двигатели. Этот тип двигателя используется в нынешних моделях Mazda RX8 и RX7 ранее, а также в других моделях.

Газовая турбина

В газотурбинных циклах (особенно реактивных двигателях) вместо использования одного и того же поршня для сжатия и последующего расширения газов используются отдельные компрессоры и газовые турбины; давая постоянную мощность. По сути, всасываемый газ (обычно воздух) сжимается, а затем сжигается с топливом, что значительно повышает температуру и объем.Затем больший объем горячего газа из камеры сгорания подается через газовую турбину, которая затем легко может приводить в действие компрессор.

Вышедшие из употребления методы

В некоторых старых двигателях внутреннего сгорания без сжатия: В первой части хода поршня вниз была засасана или вдувалась топливно-воздушная смесь. В остальной части хода поршня вниз впускной клапан закрылся, и топливно-воздушная смесь сгорела. При ходе поршня вверх выпускной клапан был открыт. Это была попытка имитации работы поршневого парового двигателя.

Виды топлива и окислителя

Используемые виды топлива включают нефтяной спирт (североамериканский термин: бензин, британский термин: бензин), автогаз (сжиженный нефтяной газ), сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, реактивное топливо, свалочный газ, биодизель, биобутанол, арахисовое масло и другие растительные масла. , биоэтанол, биометанол (метиловый или древесный спирт) и другие виды биотоплива. Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли применение. Двигатели, в которых в качестве топлива используются газы, называются газовыми двигателями, а двигатели, в которых используются жидкие углеводороды, называются масляными двигателями.Однако, к сожалению, бензиновые двигатели также часто называют «газовыми двигателями».

Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы можно было использовать двигатель на практике.

Окислитель обычно представляет собой воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится в транспортном средстве, что увеличивает удельную мощность.Однако воздух можно сжимать и переносить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха. Некоторые гоночные автомобили содержат закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, нашли экспериментальное применение; но большинство из них непрактично.

Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее на более низких оборотах, чем бензиновые двигатели. Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (в большей степени из-за их более высокой топливной эффективности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях, железнодорожных локомотивах и легких самолетах.Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельным двигателем стали довольно распространенными с 1990-х годов, составляя около 40 процентов рынка. И бензиновые, и дизельные двигатели производят значительные выбросы. Есть также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле. Парафиновые и тракторные двигатели с испарительным маслом (TVO) больше не встречаются.

Водород

Некоторые предполагают, что в будущем водород может заменить такое топливо.Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это не похоже на сжигание ископаемого топлива, которое производит двуокись углерода, главную причину глобального потепления, окись углерода в результате неполного сгорания, а также другие местные и атмосферные загрязнители, такие как двуокись серы и окислы азота, которые вызывают проблемы с дыханием в городах, кислотные дожди. , и проблемы с газом озоном.Однако свободный водород для топлива не возникает в природе, при его сжигании выделяется меньше энергии, чем требуется для получения водорода, в первую очередь, самым простым и распространенным методом — электролизом. Хотя существует несколько способов производства свободного водорода, они требуют преобразования горючих в настоящее время молекул в водород, поэтому водород не решает никаких энергетических кризисов, более того, он решает только проблему переносимости и некоторые проблемы загрязнения. Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение.Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность — в 14 раз меньше, чем вода, и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров. Хотя водород имеет более высокую удельную энергию, объемный запас энергии все еще примерно в пять раз ниже, чем у бензина, даже в сжиженном состоянии. (Процесс «Водород по запросу», разработанный Стивеном Амендола, создает водород по мере необходимости, но здесь есть и другие проблемы, такие как относительно дорогое сырье.) К другим видам топлива, более благоприятным для окружающей среды, относится биотопливо.Это не может дать чистого прироста углекислого газа.

Одноцилиндровый бензиновый двигатель (ок. 1910 г.).

Цилиндры

Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров с обычными номерами от одного до двенадцати, хотя было использовано до 36 (Lycoming R-7755). Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: во-первых, двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими отдельными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию к вибрировать в результате движения поршней вверх и вниз).Во-вторых, с большим рабочим объемом и большим количеством поршней может быть сожжено больше топлива, и может быть больше событий сгорания (то есть больше рабочих ходов) в заданный период времени, что означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет иметь больший вес и иметь тенденцию создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трутся о внутреннюю часть их цилиндров. Это имеет тенденцию к снижению топливной экономичности и лишению двигателя части его мощности.Для высокопроизводительных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (например, двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, есть точка разрыва около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. например двигатель W16 от Volkswagen существуют.

• Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, некоторые высокопроизводительные автомобили имеют десять, двенадцать или даже шестнадцать, а некоторые очень маленькие легковые и грузовые автомобили имеют два или три цилиндра.В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
• Радиальные авиационные двигатели, ныне устаревшие, имели от трех до 28 цилиндров, такие как Pratt & Whitney R-4360. Строка содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель. Самым большим из них был Lycoming R-7755 с 36 цилиндрами (четыре ряда по девять цилиндров), но он так и не был запущен в производство.
• Мотоциклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а в некоторых высокопроизводительных моделях их шесть (хотя существуют «новинки» с 8, 10 и 12).
• Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но тоже туристических машин) их четыре.
• Мелкие портативные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют и двухцилиндровые бензопилы.

Система зажигания

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Точка цикла, в которой воспламеняется смесь топлива и окислителя, напрямую влияет на КПД и мощность ДВС.Для типичного 4-тактного автомобильного двигателя горящая смесь должна достичь максимального давления, когда коленчатый вал находится под углом 90 градусов после ВМТ (верхней мертвой точки). Скорость фронта пламени напрямую зависит от степени сжатия, температуры топливной смеси и октанового или цетанового числа топлива. Современные системы зажигания предназначены для зажигания смеси в нужное время, чтобы фронт пламени не касался опускающейся головки поршня. Если фронт пламени соприкасается с поршнем, это может привести к появлению детонации или детонации.Более бедные смеси и смеси с более низким давлением горят медленнее, что требует более точного момента зажигания. Сегодня в большинстве двигателей используется электрическая или компрессионная система нагрева для зажигания. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубками. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания — патент США 609250 (PDF) «Электрический воспламенитель для газовых двигателей» 16 августа 1898 года.

Топливные системы

Топливо сгорает быстрее и полнее, если большая площадь его поверхности контактирует с кислородом.Чтобы двигатель работал эффективно, топливо должно испаряться в поступающий воздух в виде того, что обычно называется топливно-воздушной смесью. Обычно используются два метода испарения топлива в воздух: карбюраторный и впрыск топлива.

Часто в более простых поршневых двигателях для подачи топлива в цилиндр используется карбюратор. Однако точный контроль количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможно. Карбюраторы — это самые распространенные в настоящее время устройства для смешивания топлива, используемые в газонокосилках и других двигателях малой мощности.До середины 1980-х карбюраторы также были распространены в автомобилях.

Более крупные бензиновые двигатели, такие как используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива. В дизельных двигателях всегда используется впрыск топлива.

В двигателях, работающих на автомобильном газе (СНГ), используются либо системы впрыска топлива, либо карбюраторы с открытым или закрытым контуром.

В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа / жидкости, форсажные камеры и многие другие идеи.

Конфигурация двигателя

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физические размеры и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или линейную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или боксерскую конфигурацию. Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, которая обеспечивает более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».

Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вовсе не обязательно нуждаются в головке блока цилиндров, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на обоих концах одного ряда цилиндров, и, что наиболее заметно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех групп двусторонних цилиндров. цилиндры расположены в равностороннем треугольнике с коленчатыми валами по углам.Он также использовался в одноблочных локомотивных двигателях и продолжает использоваться для судовых двигателей, как для тяги, так и для вспомогательных генераторов. Двигатель Gnome Rotary, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

Объем двигателя

Рабочий объем двигателя — это рабочий объем поршня двигателя. Обычно он измеряется в литрах (л) или кубических дюймах ( или дюйм3) для двигателей большего размера и кубических сантиметрах (сокращенно см) для двигателей меньшего размера.Двигатели с большей мощностью обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент на более низких оборотах, но при этом потребляют больше топлива.

Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличения мощности двигателя. Первый — удлинить ход, второй — увеличить диаметр поршня. В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель, чтобы обеспечить оптимальную производительность.

Заявленная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии.Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II были оснащены двигателем BMC серии A с одинаковым ходом и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были от одного производителя. Однако в торговой литературе и на значках транспортных средств объем двигателя был указан как 1000 куб. См, 1100 куб. См и 1098 куб. См соответственно.

Смазочные системы

Используется несколько различных типов систем смазки. Простые двухтактные двигатели смазываются маслом, смешанным с топливом или впрыскиваемым в впускной поток в виде спрея.Ранние тихоходные стационарные и судовые двигатели смазывались под действием силы тяжести из небольших камер, подобных тем, которые использовались в паровых двигателях в то время, с тендером для пополнения их по мере необходимости. Поскольку двигатели были адаптированы для использования в автомобилях и самолетах, потребность в высоком соотношении мощности к массе привела к увеличению скорости, повышению температуры и большему давлению на подшипники, что, в свою очередь, потребовало смазки под давлением для шатунных подшипников и шейки шатуна, при условии, что либо посредством прямой смазки от насоса, либо косвенно посредством струи масла, направляемой на приемные чашки на концах шатуна, что имело то преимущество, что при увеличении частоты вращения двигателя создавалось более высокое давление.

Загрязнение двигателя

Обычно двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию оксида углерода и некоторого количества сажи, а также оксидов азота и серы и некоторых несгоревших углеводородов в зависимости от условий эксплуатации и соотношение топливо / воздух. Основными причинами этого являются необходимость работы бензиновых двигателей со стехиометрическим соотношением для достижения сгорания (топливо сгорает более полно в избытке воздуха) и «гашение» пламени относительно холодными стенками цилиндра.

Дизельные двигатели выделяют широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли многих мелких частиц (PM10), которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека. Двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе (LPG), имеют очень низкий уровень выбросов, поскольку LPG горит очень чисто и не содержит серы или свинца.

• Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, что способствует кислотным дождям.
• Высокая температура горения создает большую долю оксидов азота (NOx), которые, как доказано, опасны как для здоровья растений, так и для животных.
• Чистое производство углекислого газа не является обязательной характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит. Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
• Водородные двигатели должны производить только воду, но при использовании воздуха в качестве окислителя также образуются оксиды азота.

КПД двигателя внутреннего сгорания

КПД различных типов двигателей внутреннего сгорания различается.Принято считать, что большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, даже при использовании турбонагнетателей и вспомогательных средств повышения эффективности имеют механический КПД около 20 процентов. Большинство двигателей внутреннего сгорания тратят около 36 процентов энергии бензина в виде тепла, теряемого в системе охлаждения, и еще 38 процентов через выхлопные газы. Остальное, около шести процентов, теряется из-за трения. Большинству инженеров не удавалось успешно использовать потерянную энергию для каких-либо значимых целей, хотя существуют различные дополнительные устройства и системы, которые могут значительно повысить эффективность сгорания.

Впрыск водородного топлива, или HFI, представляет собой дополнительную систему двигателя, которая, как известно, улучшает экономию топлива в двигателях внутреннего сгорания за счет впрыска водорода для улучшения сгорания во впускной коллектор. Можно увидеть рост экономии топлива от 15 до 50 процентов. Небольшое количество водорода, добавляемого к всасываемому топливно-воздушному заряду, увеличивает октановое число комбинированного топливного заряда и увеличивает скорость пламени, тем самым позволяя двигателю работать с более продвинутой синхронизацией зажигания, более высокой степенью сжатия и более бедной воздушно-топливной смесью. к топливной смеси, чем это возможно в противном случае.В результате снижается уровень загрязнения, увеличивается мощность и эффективность. Некоторые системы HFI используют бортовой электролизер для выработки используемого водорода. Также можно использовать небольшой резервуар с водородом под давлением, но этот метод требует повторного заполнения.

Также обсуждались новые типы двигателей внутреннего сгорания, такие как Scuderi Split Cycle Engine, которые используют высокое давление сжатия, превышающее 2000 фунтов на квадратный дюйм, и сгорают после верхней мертвой точки (самая высокая и самая сжатая точка в ход поршня внутреннего сгорания).Ожидается, что такие двигатели будут иметь КПД 50-55%.

Банкноты

Ссылки

• Харденберг, Хорст О. 1999. Средние века двигателя внутреннего сгорания . Варрендейл, Пенсильвания: Международное издательство SAE. ISBN 0768003911.
• Хейвуд, Джон. 1988. Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 007028637X.
• Стоун, Ричард. 1999. Введение в двигатели внутреннего сгорания .Варрендейл, Пенсильвания: Международное издательство SAE. ISBN 0768004950.
• Тейлор, Чарльз Фейет. 1985. Двигатель внутреннего сгорания в теории и практике . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 0262700263.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 4 марта 2018 г.

• Знакомство с автомобильными двигателями — изображения в разрезе и хороший обзор двигателя внутреннего сгорания
• Библия по топливу и двигателям — хороший ресурс по различным типам двигателей и топливам
• youtube — Анимация компонентов 4-цилиндрового двигателя
• youtube — Анимация внутренних движущихся частей 4-цилиндрового двигателя

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Подробная история двигателя внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания — это сердце почти всех транспортных средств, встречающихся на дорогах, от автомобилей и мотоциклов на дорогах до самолетов в небе и кораблей в море. Этот двигатель является преемником устаревших паровых двигателей или двигателей внешнего сгорания. Однако этот двигатель, несомненно, намного эффективнее своего предшественника.

Принципиальное различие между паровыми двигателями , и двигателями внутреннего сгорания состоит в том, что в последних топливо сгорает изнутри за счет периодического воспламенения, и образующиеся газы приводят в движение поршни.В то время как при внешнем сгорании топливо сгорает снаружи, и возникающее тепло испаряет рабочую жидкость (воду), которая, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, создает движение и полезную работу.

Разработка двигателей внутреннего сгорания имеет долгую историю, насчитывающую более 150 лет, и несколько великих умов внесли свой вклад в ее эволюцию до сегодняшнего положения. Вот крошечный проблеск его развития.

СВЯЗАННЫЙ: Богатая история двигателя Alfa Romeo Busso V6

Изобретения до 1860 г.

Via GracesGuide.co.uk

1860 год стал контрольным годом в истории двигателей внутреннего сгорания, потому что в этом году Этьен Ленуар разработал первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания. Однако до этого многие достойные инженеры и ученые предприняли несколько многообещающих попыток.

Почти за пятьдесят лет до Ленуара французские инженеры Нисефор Ньепс и Клод Ньепс построили двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси мха, угольной пыли и смолы, который работал при контролируемых взрывах. Они назвали его «Пиреолофор», и этот двигатель получил патент от Наполеона Бонапарта. За этим двигателем вскоре последовал двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде и кислороде, изобретенный Франсуа Иссаком де Ривазом, в котором он использовал электрическую искру в качестве механизма зажигания.Риваз пошел дальше и установил свой двигатель в вагоне, который стал первым в мире автомобилем с двигателем внутреннего сгорания.

Несколько лет спустя, в 1823 году, Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания, который можно было применять в промышленности. Также известный как «Газово-вакуумный двигатель», он использовал атмосферное давление для работы. Он продемонстрировал свою эффективность при управлении повозкой и лодкой, и в 1930 году этот двигатель успешно перекачал воду на верхний уровень канала Кройдон в Англии.

Эти изобретения привлекли внимание нескольких новаторов, и в последующие годы появился ряд уникальных разработок. В 1826 году Сэмюэл Мори из Америки разработал газовый или паровой двигатель без сжатия с карбюратором. Снова в 1833 году Лемюэль Веллман Райт из Соединенного Королевства создал настольный газовый двигатель двустороннего действия с цилиндром с водяной рубашкой. Двигатель Уильяма Барнетта, разработанный в 1838 году, считается первым двигателем, в котором реализовано сжатие в цилиндрах.

1860 г. и далее: от двухтактных двигателей до четырехтактных

Через MotorBiscuit.com

В ближайшие годы произошло еще несколько событий, но великий прорыв произошел в 1860 году благодаря Жану Жозефу Этьену Ленуару. Он изобрел газовый двигатель внутреннего сгорания, который считается первым работающим двигателем внутреннего сгорания. Функциональные, потому что довольно много из них были фактически произведены и использовались по всему Парижу в нескольких печатных станках и ткацких станках.

В 1863 году Ленуар установил этот двигатель на автомобиле и назвал его «Гиппомобиль». Он проехал на этой машине девять километров от Парижа до Жуанвиль-ле-Пон и обратно. В качестве топлива он использовал производное скипидара; таким образом, это был первый автомобиль, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, работающим на жидком топливе. Однако гиппомобиль Ленуара не мог удовлетворить потребность в скорости. Его двухтактный двигатель был способен развивать только 100 оборотов в минуту и ​​имел среднюю скорость 6 километров в час.

Хотя двигатель Ленуара не пользовался большим успехом в автомобильной промышленности, его уменьшенный размер и вес впечатлили многих. После этого Николай Август Отто, немецкий инженер, взял на себя задачу сделать этот двигатель более эффективным. Он начал изучать возможности этилового спирта в качестве топлива и устанавливать четырехтактные двигатели для повышения эффективности двигателя.

После двенадцати лет тщательных экспериментов и ряда неудач в 1872 году ему удалось разработать функциональный четырехтактный двигатель, основанный на принципах Альфонса Бо де Роша и установивший принципы впуска, сжатия, сгорания и выпуска.На сегодняшний день все двигатели внутреннего сгорания в автомобилях и мотоциклах работают по принципам, изложенным Отто.

СВЯЗАННЫЙ: Вот почему четырехтактные двигатели заменили мотокросс

1880-е: двигатель, идеально подходящий для автомобиля

Через MercedesBenz.com

Двигатель Отто и его разработки, несомненно, были более мощными, чем у Ленуара; однако его вес стал предметом беспокойства для автомобилей.Они неплохо работали для заводов, но не подходили для автомобилей. Затем Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах взялись за оптимизацию этого двигателя. Однажды сотрудники Отто с 1881 года начали проводить свои собственные эксперименты по разработке двигателей, которые были небольшими, быстрыми и могли приводить в движение транспортные средства на суше и на воде.

Их первый успех пришел в 1883 году, когда они разработали бензиновый газовый двигатель с зажиганием от горячей трубы, который мог генерировать одну л.с. при 650 оборотах в минуту.Он был небольшим и относительно легким, что делало его идеальным для использования в транспортных средствах. Дуэт пошел дальше, чтобы расширить свои возможности, что привело к разработке предшественника мотоциклов, которые они назвали Retiwagen.

В 1886 году они установили двигатель под названием «Дедушкины часы» на четырехколесный вагон, а в 1889 году создали первую полностью самоходную машину с двигателем мощностью 1,5 л.с. К 1900 году Daimler и Maybach увеличили мощность автомобильных двигателей до 35 л.с., которые были способны развивать максимальную скорость 90 км / ч.

Следуя этим революционным изобретениям, двигатель внутреннего сгорания за годы претерпел несколько усовершенствований. Немаловажную роль в этом сыграло создание ряда автомобильных компаний. Когда мир пережил две разрушительные войны, требования к характеристикам транспортных средств полностью изменились. Это во многом способствовало необходимости изобретений и разработок двигателей на суше, на воде и в небе. После этого восприятие автомобилей изменилось, и люди начали покупать больше автомобилей, что привело к нескольким инновациям, которые сделали двигатель внутреннего сгорания тем, чем он является сегодня.

СЛЕДУЮЩИЙ: Краткая история динасферы

Вот сколько стоит Jaguar XJ220 сегодня

Более 1500 заложили свой XJ220 еще до того, как он был запущен в производство.

Читать далее

Об авторе Парам Дэвис (122 опубликованных статей) Более От Парама Дэвиса

История автомобиля

Самые первые самоходные дорожные транспортные средства приводились в движение паровыми двигателями, и по этому определению Николя Жозеф Кюньо из Франции построил первый автомобиль в 1769 году, признанный Британским Королевским автомобильным клубом и Автомобильным клубом Франции первым автомобилем.Так почему же так много книг по истории говорят, что автомобиль был изобретен Готлибом Даймлером или Карлом Бенцем? Это потому, что и Daimler, и Benz изобрели очень успешные и практичные автомобили с бензиновым двигателем, которые положили начало эре современных автомобилей. Даймлер и Бенц изобрели автомобили, которые выглядели и работали так же, как автомобили, которые мы используем сегодня. Однако было бы несправедливо утверждать, что кто-то из этих людей изобрел «автомобиль». История двигателя внутреннего сгорания — сердце автомобиля Двигатель внутреннего сгорания — это любой двигатель, который использует взрывное сгорание топлива для толкания поршня внутри цилиндра — движение поршня вращает коленчатый вал, который затем вращает колеса автомобиля. через цепь или приводной вал.Для двигателей внутреннего сгорания автомобилей обычно используются различные виды топлива: бензин (или бензин), дизельное топливо и керосин. Краткий очерк истории двигателя внутреннего сгорания включает следующие основные моменты: 1680 — Голландский физик Кристиан Гюйгенс разработал (но так и не построил) двигатель внутреннего сгорания, который должен был работать на порохе. 1807 — Франсуа Исаак де Риваз из Швейцарии изобрел двигатель внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива использовалась смесь водорода и кислорода.Риваз сконструировал автомобиль для своего двигателя — первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Однако его конструкция была очень неудачной. 1824 — Английский инженер Сэмюэл Браун приспособил старый паровой двигатель Ньюкомена для сжигания газа и использовал его, чтобы ненадолго привести в движение транспортное средство на Шутерс-Хилл в Лондоне. 1858 — Инженер бельгийского происхождения Жан Жозеф Этьен Ленуар изобрел и запатентовал (1860) электрический двигатель внутреннего сгорания двойного действия с искровым зажиганием, работающий на угольном газе.В 1863 году Ленуар прикрепил улучшенный двигатель (на бензине и примитивном карбюраторе) к трехколесному фургону, которому удалось совершить историческое путешествие длиной в пятьдесят миль. (См. Изображение вверху) 1862 — Альфонс Бо де Рошас, французский инженер-строитель, запатентовал, но не построил четырехтактный двигатель (французский патент № 52,593, 16 января 1862 г.). 1864 — Австрийский инженер Зигфрид Маркус * построил одноцилиндровый двигатель с грубым карбюратором и прикрепил свой двигатель к тележке для скалистой 500-футовой езды.Несколько лет спустя Маркус сконструировал автомобиль, который ненадолго разгонялся до 10 миль в час, который несколько историков считали предшественником современного автомобиля, будучи первым в мире транспортным средством с бензиновым двигателем (однако, прочтите противоречивые примечания ниже). 1873 — Американский инженер Джордж Брайтон разработал неудачный двухтактный керосиновый двигатель (в нем использовались два внешних насосных цилиндра). Однако он считался первым безопасным и практичным масляным двигателем. 1866 — Немецкие инженеры Ойген Ланген и Николаус Август Отто усовершенствовали конструкции Ленуара и де Роша и изобрели более эффективный газовый двигатель. 1876 — Николаус Август Отто изобрел и позже запатентовал успешный четырехтактный двигатель, известный как «цикл Отто». 1876 — Первый успешный двухтактный двигатель был изобретен сэром Дугалдом Клерком. 1883 — Французский инженер Эдуард Деламар-Дебутвиль построил одноцилиндровый четырехтактный двигатель, работавший на печном газе.Неизвестно, действительно ли он построил машину, однако проекты Деламара-Дебутвилля были очень продвинутыми для того времени — в некоторых отношениях опережали как Daimler, так и Benz, по крайней мере, на бумаге. 1885 — Готлиб Даймлер изобрел то, что часто называют прототипом современного газового двигателя — с вертикальным цилиндром и с впрыском бензина через карбюратор (запатентовано в 1887 году). Daimler сначала построил двухколесный автомобиль Reitwagen (ездовая повозка) с этим двигателем, а год спустя построил первый в мире четырехколесный автомобиль. 1886 — 29 января Карл Бенц получил первый патент (DRP № 37435) на автомобиль, работающий на газе. 1889 — Daimler построил улучшенный четырехтактный двигатель с грибовидными клапанами и двумя V-образными цилиндрами. 1890 — Вильгельм Майбах построил первый четырехцилиндровый четырехтактный двигатель. Дополнительная литература — Механика двигателей внутреннего сгорания — Что такое 2-тактный двигатель? 4-тактный? Проектирование двигателей и автомобилей были неотъемлемой частью деятельности, почти все конструкторы двигателей, упомянутые выше, также проектировали автомобили, а некоторые из них стали крупными производителями автомобилей.Все эти изобретатели и многие другие внесли заметные улучшения в эволюцию автомобилей внутреннего сгорания. Важность Николауса Отто Одна из важнейших вех в разработке двигателей принадлежит Николаю Августу Отто, который в 1876 году изобрел эффективный газовый двигатель. Отто построил первый практический четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, названный «Двигатель цикла Отто», и как только он закончил работу над двигателем, он встроил его в мотоцикл.Вклад Отто был очень исторически значимым, именно его четырехтактный двигатель был повсеместно принят для всех будущих автомобилей, работающих на жидком топливе. (Узнайте больше о Николаус Отто ) Важность Карла Бенца В 1885 году немецкий инженер-механик Карл Бенц спроектировал и построил первый в мире практичный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. 29 января 1886 года Бенц получил первый патент (DRP No.37435) для автомобиля, работающего на газе. Это был трехколесный автомобиль; Бенц построил свой первый четырехколесный автомобиль в 1891 году. Benz & Cie., Компания, основанная изобретателем, стала крупнейшим в мире производителем автомобилей к 1900 году. Бенц был первым изобретателем, который интегрировал двигатель внутреннего сгорания с шасси — разработав и то, и другое. все вместе. (Подробнее о Karl Benz ) Важность Готлиба Даймлера В 1885 году Готлиб Даймлер (вместе со своим партнером по проектированию Вильгельмом Майбахом) сделал шаг вперед в двигателе внутреннего сгорания Отто и запатентовал то, что обычно считается прототипом современного газового двигателя.Связь Даймлера с Отто была прямой; Даймлер работал техническим директором компании Deutz Gasmotorenfabrik, совладельцем которой в 1872 году являлся Николаус Отто. Есть некоторые разногласия относительно того, кто построил первый мотоцикл Отто или Daimler. Двигатель Daimler-Maybach 1885 года был небольшим, легким, быстрым, имел карбюратор с впрыском бензина и вертикальный цилиндр. Размер, скорость и эффективность двигателя сделали революцию в дизайне автомобилей. 8 марта 1886 года Даймлер взял дилижанс и приспособил его для размещения своего двигателя, тем самым спроектировав первый в мире четырехколесный автомобиль . Daimler считается первым изобретателем, который изобрел практический двигатель внутреннего сгорания. В 1889 году компания Daimler изобрела V-образный двухцилиндровый четырехтактный двигатель с грибовидными клапанами. Как и двигатель Отто 1876 года, новый двигатель Daimler заложил основу для всех будущих двигателей автомобилей. В том же 1889 году Daimler и Maybach построили свой первый автомобиль с нуля, они не адаптировали другое транспортное средство, как всегда делали раньше.Новый автомобиль Daimler имел четырехступенчатую коробку передач и развивал скорость до 10 миль в час. Компания Daimler основала Daimler Motoren-Gesellschaft в 1890 году для производства своих моделей. Одиннадцать лет спустя Вильгельм Майбах сконструировал автомобиль Mercedes. (Узнайте больше о Gottlieb Daimler & Wilhelm Maybach ) * Если бы Зигфрид Маркус построил свой второй автомобиль в 1875 году, и он был бы таким, как было заявлено, это был бы первый автомобиль с четырехтактным двигателем и первый, который использовал бензин в качестве топлива, первый имел карбюратор для бензинового двигателя. и первый с зажиганием от магнето.Однако единственное существующее свидетельство указывает на то, что автомобиль был построен примерно в 1888/89 году — слишком поздно, чтобы быть первым. Следующая страница > Начало сборочной линии все иллюстрации mary bellis

Бензиновый двигатель | Британника

Полная статья

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели могут быть сгруппированы в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением.Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века.Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня.Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что выполняется только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Двигатель внутреннего сгорания: Изобретатель и история

Изображение коленчатого вала

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

В то время как ряд ученых и инженеров проложили путь к изобретению двигателя внутреннего сгорания, первый двигатель внутреннего сгорания, который будет производиться на коммерческой основе, был изобретен Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром . Он родился в 1822 году в Мюсси-ла-Виль, который тогда находился в Люксембурге, но теперь является частью Бельгии.В начале 1850-х годов он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером, экспериментируя с электричеством.

Жан Жозеф Этьен Ленуар

В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он установил на трехколесную тележку. Хотя он работал достаточно хорошо, он не отличался топливной экономичностью, производил много шума и часто перегревался. Двигатель остановился бы полностью, если бы для его охлаждения не применялась вода, а для этого требовался бак, в котором хранилось газообразное топливо.

В 1863 году он построил трехколесный экипаж, работавший на бензине. На демонстрации в Париже карета преодолела расстояние 7 миль примерно за 3 часа, что составляет среднюю скорость 2 мили в час. Совсем не так быстро! Что такого впечатляющего в повозке, чем такая медленная скорость? Тот факт, что он двигался с помощью двигателя, а не лошади или мула, сделал его настоящим нововведением. Его двигатели на самом деле имели относительно хороший успех, всего было построено около 500, но они явно оставляли место для большого улучшения.

Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил награду Légion d’honneur за выдающиеся достижения за достижения в области телеграфии. Несмотря на то, что Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни он был очень бедным. Он умер во Франции в 1900 году.

Что случилось после Ленуара?

Изобретателем, который действительно поднял двигатель внутреннего сгорания на новый уровень, был Николаус Отто .Он родился в 1832 году в Хольцхаузене, Германия. Он потерял отца в очень молодом возрасте, и его воспитывала мать, которая планировала, что он получит техническое образование. Хотя он так и не получил техникума, которого она желала, его интерес к техническим вопросам остался с ним.

Николаус внес много улучшений в технологию внутреннего сгорания, что сделало конструкцию Ленуара устаревшей. Его конструкция работала на жидком топливе, бензине. В 1864 году он встретил Eugen Langen , который вложил деньги, необходимые для постройки первого двигателя.

В 1867 году он изобрел четырехтактный двигатель внутреннего сгорания . В этом двигателе бензин и воздух втягиваются в цилиндр, толкая поршень назад. Затем поршень движется вперед и сжимает смесь. Эта смесь воспламеняется от искры, вызывая взрыв. Взрыв толкает поршень вперед, обеспечивая мощность и силу. Затем поршень отводится назад, чтобы вытеснить выхлопные газы из цилиндра.

Этот четырехтактный двигатель, также известный как цикл Отто, станет основой двигателей, используемых в автомобилях.Четырехтактный двигатель обеспечивает мощность только за один ход, что в то время казалось инженерам нелогичным. Двигатели Ленуара обеспечивали мощность на каждом такте, но двигатель Отто оказался более экономичным.

История автомобиля

Партнерство Отто и Лангена привело к созданию двигателя, который был настолько популярен, что они не могли угнаться за спросом. Ланген собрал гораздо больше капитала и нанял Gottlieb Daimler для управления заводом. Daimler привез с собой молодого немецкого инженера Вильгельма Майбаха , который работал в тесном сотрудничестве с Отто над разработкой двигателей, которые в конечном итоге будут использоваться в первых автомобилях.

Daimler и Maybach поссорились с Лангеном и Отто и открыли собственное производственное предприятие. Основанная ими компания продолжила строительство первого автомобиля Daimler с четырехтактным двигателем Отто. В 1890 году был продан первый автомобиль Daimler. Хотя многие приписывают изобретение автомобиля Даймлеру, без двигателя Отто автомобиль никогда бы не отправился в путь.

Краткое содержание урока

История коммерческих двигателей внутреннего сгорания началась с Жана Жозефа Этьена Ленуара в 1860 году и завершилась автомобилем Daimler тридцать лет спустя.Попутно Nikolaus Otto значительно улучшил двигатель, сделав его пригодным для массового транспорта. Хотя Gottlieb Daimler приходит на ум, когда речь идет об автомобильном изобретении, именно Ленуар и Отто проложили путь к производству автомобилей в том виде, в каком мы их знаем.

Краткая история двигателя внутреннего сгорания

Колеса держатся на повороте

Первый — или был?

Сколько других преуспели, но потерпели неудачу? Кажется, что в истории больше дырок, чем в колесе швейцарского сыра.Я обнаружил бензиновый цикл на первой странице журнала Scientific American от 14 февраля 1891 года. Этот трехколесный передний автомобиль, изобретенный Эдвардом Батлером из Гринвича, Англия, имел элегантный двухцилиндровый четырехтактный двигатель объемом 650 куб. См с водяным охлаждением и электрическим искровым зажиганием. За годы до ДеДиона и Бултона бензиновый цикл сделал Reitwagen Готтлиба Даймлера чем-то из средневековья. Тем не менее, возьмите любой справочник по истории мотоциклов, и вы не найдете его упоминания.

Построенный в 1888 году компанией Merryweather Fire Engine Company в Гринвиче, Англия, Petrol-Cycle приводился в движение двигателем мощностью 5/8 л.с. с зажиганием от магнето (позже замененным катушкой и батареей) и мог развивать скорость до 10 миль в час. У него было рулевое управление Аккермана, поворотные клапаны и карбюратор с поплавковым питанием — за пять лет до того, как Вильгельм Майбах изобрел свой распылительный карбюратор в 1893 году. Двигатель с жидкостным охлаждением имел резервуар для воды, который служил задним крылом (идея, принятая Hilderbrand & Wolfmuller в 1894 г.), и двигатель был запущен на сжатом воздухе.

Опережать время — не всегда хорошо. Проблема с созданием Бултера была не механической, а политической. Английский Закон о красных флагах (Закон о локомотивах на автомагистралях) 1865 г. ограничил скорость всех самоходных транспортных средств до 2 миль в час в городах и 4 миль в час в сельской местности. Кроме того, для обслуживания транспортного средства требовалось три человека, один из которых должен был идти впереди транспортного средства, размахивая красным флагом, чтобы предупредить людей о его приближении. В номере «English Mechanic» за 1890 год он писал: «Власти не одобряют его использование на дорогах, и в результате я отказался от его дальнейшего развития.В 1896 году он разобрал бензиновый цикл на металлолом и продал свои патенты Гарри Лоусону, который изготовил двигатель для морского применения. По иронии судьбы в том же году был отменен Закон о красном флаге.

За исключением паровых велосиподов Сильвестра Ропера, история мотоциклов началась не раньше, чем появился двигатель внутреннего сгорания. Граф Альберт ДеДион и Джордж Бултон производили паровые машины с 1883 года, но когда они разработали свои экспериментальные двигатели внутреннего сгорания, все изменилось.Четырехтактный 138-кубовый двигатель DeDion мощностью 1/2 л.

Сильвестр Ропер был известным изобретателем, у которого были финансы, доступ к современным производственным мощностям и обширные маркетинговые связи, чтобы развить его страсть к мотоциклетному спорту. По крайней мере, двое из его деловых партнеров строили и ездили на паровозах, как и Ропер до 1867 года, и он активно продвигал свои паровые велосипеды вплоть до самой смерти.Однако, прежде чем мотоциклы стали жизнеспособными, необходимо было разработать ряд разнообразных элементов. Одним из них был двигатель внутреннего сгорания.

История подтверждает, что Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах построили первый мотоцикл с двигателем внутреннего сгорания (IC) в 1885 году, а Карл Бенц построил свой двухтактный двигатель в 1879 году, чтобы приводить в движение свой трехколесный Motowagen. И Диамлер, и Майбах работали с Николаусом Отто, который разработал первый успешный газовый двигатель. На самом деле Н.A. Otto & Cie все еще работает. История двигателя внутреннего сгорания началась не в 1876 году, когда Николаус Отто разработал свой четырехтактный газовый двигатель, а сэр Дугальд Клерк построил первый успешный двухтактный двигатель. Зигфрид Маркус построил четыре действующих автомобиля — Strassenwagen — между 1868 и 1873 годами, но именно Этьен Ленуар разработал первый практический газовый двигатель в 1860 году. Работая на бензине и используя электрическое искровое зажигание, двигатель Ленуара приводил в движение автомобиль, на котором он ездил из Парижа. в Жоинвиль в 1862 году.

Чарльз и Фрэнк Дурье известны за производство первых автомобилей с бензиновым двигателем в Америке (1893 г.). Чарльз благодарит Сэмюэля Мори за изобретение двигателя внутреннего сгорания, а в 1930-х годах он профинансировал строительство двух двигателей на основе патента Мори. Один находится в Смитсоновском институте, а другой принадлежит Дину Камену.

Реклама

Как и Эдвард Батлер, капитан Сэмюэл Мори опередил свое время. Он построил и успешно эксплуатировал пароходы за много лет до Роберта Фултона и был первым, кто использовал боковые лопасти для движения.Он запатентовал роторный паровой двигатель, разработал новый метод производства «лампового газа», запатентовал успешный водонагреватель, использующий тот же принцип, что и современные, а затем обратил свое внимание на горючие газы. Он не только построил «паровой двигатель», но и установил его на лодке и фургоне в 1829 году. Мало что известно об успешной демонстрации лодки на реке Шуйлкилл в сентябре, но он вошел в историю на Маркет-стрит в Филадельфии, будучи первым из них. первый человек в Соединенных Штатах, который управлял газовым транспортным средством, и второй в мире, кто попал в автомобильную аварию.

К сожалению, патент Сэмюэля Мори был утерян в результате большого пожара в Патентной палате 1836 года, и хотя Чарльз Дурье, очевидно, имел доступ к этим документам, они снова были «потеряны», пока не были вновь обнаружены в архивах Дартмутского колледжа в 2004 году. Использование клапанов, кулачков , карбюратор и два цилиндра, он удивительно похож на двигатели внутреннего сгорания, появившиеся полвека спустя. Он работал на легковоспламеняющихся спиртах скипидара и даже имел проволочную сетку для предотвращения попадания искр в камере сгорания на карбюратор — деталь, которая была независимо изобретена заново в 1872 году.Сэмюэл Мори был широко известен своими достижениями при жизни, но он не смог продать один из своих самых передовых патентов, и он не один раз, а дважды терялся для истории!

Двигатель Сэмюэля Мори предшествовал первому коммерческому паровозу в Америке, но он не был первым, кто экспериментировал с внутренним сгоранием. За несколько месяцев до того, как Мори начал разрабатывать свой паровой двигатель, Сэмюэл Браун 4 декабря 1823 года запатентовал двигатель внутреннего сгорания и построил два рабочих образца, которые были продемонстрированы в его доме в Игл-Лодж в Бромптоне, Англия.В 1826 году он разработал еще один двигатель, работавший на водороде и кислороде. Подобно паровому двигателю Ньюкомена, он имел отдельные цилиндры сгорания и рабочие цилиндры, но вода циркулировала вокруг цилиндра с помощью насоса, и эта вода охлаждалась за счет контакта с внешним воздухом, как в современном двигателе с водяным охлаждением. Этот массивный двигатель имел рабочий объем 8 800 куб. Другой источник утверждает, что три цилиндра имели диаметр цилиндра 12 дюймов и ход 24 дюйма, но выдавали всего 4 л.с. Он установил его на четырехколесном транспортном средстве и утром 27 мая 1826 года перед небольшой толпой поехал на Шутерс-Хилл в Гринвиче.

Двигатель Сэмюэля Мори был намного меньше и сложнее, чем двигатель Брауна, но оба, как и атмосферный паровой двигатель Ньюкомена, были созданы для создания вакуума в качестве движущей силы. Тем не менее, ни один из этих людей не был первым, кто построил работающие двигатели внутреннего сгорания, и они не были первыми, кто управлял транспортным средством с такими двигателями.

На основании статьи, прочитанной в Кембриджском философском обществе в 1820 году, очевидно, что преподобный У. Сесил построил экспериментальный двигатель внутреннего сгорания. Название этой статьи «О применении газообразного водорода для создания движущей силы в машинном оборудовании с описанием двигателя, который приводится в движение давлением атмосферы в вакууме, вызванном взрывами газообразного водорода и атмосферного воздуха». кажется, все сказано.Преподобный Сесил утверждал, что его двигатель работал с постоянной скоростью 60 об / мин и потреблял 17,6 кубических футов водорода в час. Взрыв произошел в цилиндре, и двигатель, по-видимому, был довольно шумным, поскольку он заявляет: «Чтобы уменьшить шум, вызванный взрывом, нижний конец цилиндра A, B, C, D может быть закопан в колодце или он может быть заключен в большой герметичный сосуд ». Он также упомянул двигатель, который продемонстрировал профессор Фариш, преподаватель механики в Кембридже. Двигатель Фариша работал на газе и воздухе, которые смешивались в цилиндре и взрывались под действием атмосферного давления, но он, по-видимому, построил более ранний двигатель, который работал на порохе.Это самые ранние двигатели внутреннего сгорания — или они были?

Просматривая названия патентов США, поданных до пожара 1836 года в патентном бюро, я замечаю, что перечислены несколько атмосферных двигателей. К сожалению, невозможно определить, были ли это паровые или газовые двигатели, если в них нет слова «взрывной». Также невозможно определить, были ли построены работающие двигатели по этим патентам.

Один из таких экземпляров в 1811 году был подарен Августу Дей из Бордентауна, штат Нью-Джерси, за его двигатель внутреннего сгорания и взрыва.Он внес улучшения и 8 апреля 1812 года подал еще один патент, названный «Двигатель взрывной силы». Имеются опубликованные отчеты о том, что этот двигатель действительно был построен. Конечно, не все изобретения были запатентованы, и не все разработки были опубликованы. Утверждалось, что Джон Салливан приказал Марку Брунелю построить газовый двигатель, который использовался для приведения в движение лодки в Хобокене, штат Нью-Джерси, в 1798 или 1799 году. Учитывая достижения обоих мужчин, это утверждение правдоподобно и может быть одним из те забытые события в истории моторизованного транспорта.

Эксперименты с внутренним сгоранием проводились в Европе даже тогда, когда новая паровая машина Джеймса Ватта начинала поступать в продажу. Патент Джона Барбера 1791 года касался двигателя, работающего на сгорании углеводородов и воздуха. Углеводороды будут созданы путем внешнего сжигания древесины, угля, нефти или других горючих материалов, а затем смешаны с воздухом во втором контейнере, который он назвал «взрыватель». Вспышка воспламененного газа поворачивала крыльчатку или вентилятор. Роберт Стрит сконструировал поршневой двигатель без сжатия в 1794 году.В его предложении каменноугольная смола, спирт или скипидар превращались в газ, а затем воспламенялись пламенем, горящим снаружи цилиндра. Сгорание заставило поршень подняться и сдвинуть груз. Филипп Лебон д’Омберсен запатентовал, но так и не построил машину, приводимую в действие освещающим (угольным) газом в 1801 году. Два насоса сжимали воздух и газ по отдельности, и их выпускали в сосуд, где смесь должна была воспламениться. Расширение этих газов перетекло в цилиндр двойного действия и обеспечило рабочую мощность на обоих концах цилиндра.Он даже предложил использовать электричество для зажигания, и чтобы выработка этого электричества и два компрессионных насоса управлялись самим двигателем.

Франсуа Иссак де Риваз, швейцарский изобретатель, запатентовал двигатель внутреннего сгорания в 1807 году. Двигатель работал на водороде и кислороде, хранящемся в воздушном шаре, электрически воспламеняемом ручным спусковым крючком. Первый 100-метровый тест-драйв, установленный на примитивном четырехколесном фургоне, состоялся в 1813 году, что вошло в историю как первое транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания.

Подобно слоям лука, история внутреннего сгорания постоянно снимается слой за слоем. Уильям МакГрегор в своей работе 1885 года о газовых двигателях отдает должное за их изобретение знаменитому изобретателю и философу Аббе Отфёйлю в 1678 году. Большинство историков сходятся во мнении, что в 1673 году Христиан Хюйгенс был первым, кто описал цилиндр и поршень в «пороховой» машине. , но нет никаких свидетельств того, что эта машина была чем-то большим, чем концепт на бумаге. 16 января 1206 года известный художник / ученый / астроном / инженер-механик аль-Джазири опубликовал свою Книгу знаний об изобретательных устройствах.Среди 50 проиллюстрированных механических устройств он представляет оригинальный водяной насос. Схема выглядит как винтажный рядный шестицилиндровый двигатель 1950-х годов и на самом деле является самой ранней известной документацией о распределительном валу, возвратно-поступательных поршнях и системе клапанов с последовательным управлением. Хотя водяной насос аль-Джазири не имел ничего общего с внутренним сгоранием, это была форма, которой в конечном итоге следовало функционировать семь веков спустя.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Двигатель внутреннего сгорания | Энциклопедия.com

Обзор

Физики называют двигатель внутреннего сгорания «первичным двигателем», то есть он использует некоторую форму энергии (например, бензин) для перемещения объектов. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки. Развитие двигателя внутреннего сгорания помогло освободить людей от тяжелейшего ручного труда, сделало возможным создание самолетов и других видов транспорта и помогла произвести революцию в производстве электроэнергии.

Общие сведения

В 1698 году Томас Савери (ок. 1650-1715), британский военный инженер, построил «Друг шахтера», устройство, которое использовало давление пара для откачки воды из затопленных шахт. Несколько лет спустя Томас Ньюкомен (1663-1729) расширил конструкцию Савери и создал первый настоящий двигатель. В двигателе Ньюкомена, в отличие от двигателя Христиана Гюйгенса (1629-1695) и Савери, использовался поршень, прикрепленный к самому двигателю. Следовательно, он мог производить постоянную (хотя и не плавную) мощность.

Три условия, существовавшие в девятнадцатом веке, способствовали развитию двигателя внутреннего сгорания. Главным условием была потребность в энергии, представленная Промышленной революцией. Во-вторых, физики начали понимать ключевые концепции, на которых построен двигатель внутреннего сгорания. В-третьих, топливо, необходимое для работы двигателя, становилось доступнее.

Между 1700 и 1900 годами ученые разработали область термодинамики, которая дала изобретателям инструменты для расчета КПД и выходной мощности различных типов двигателей.Эти расчеты показали, что внутренняя Двигатель внутреннего сгорания потенциально был намного эффективнее парового двигателя (который, напротив, был двигателем внешнего сгорания, то есть воспламенял топливо вне самого двигателя).

Самое важное событие в ранней истории двигателя внутреннего сгорания произошло в 1859 году под руководством бельгийского изобретателя Жана-Жозефа Этьена Ленуара (1822-1900). Двигатель Ленуара был одновременно прочным (некоторые из них отлично работали после 20 лет использования) и, что более важно, надежным.Более ранние версии двигателя были плохого качества и перестали работать без причины. Двигатель Ленуара выдавал постоянную мощность и работал плавно. В 1862 году Ленуар изобрел первый в мире автомобиль.

В 1860-х годах Николаус Отто (1832–1891) начал экспериментировать с двухтактными двигателями Ленуара и теоретическими четырехтактными двигателями Альфонса Бо де Роша (1815–1893). Отто был продавцом бакалеи; у него не было технического образования или опыта. В 1866 году Отто с помощью Ойгена Лангена (1833-1895), немецкого промышленника, разработал успешный, но тяжелый и шумный двигатель Отто и Лангена.Он продолжал экспериментировать с двигателями. В 1876 году он выпустил «Silent Otto», первый в мире четырехтактный двигатель. Silent Otto был не только более тихим, чем предыдущие двигатели, но и гораздо более экономичным.

Двигатель Отто установил стандарт времени. Фактически, основная конструкция современных двигателей остается такой же, как у Отто. Как и предсказывала термодинамика, двигатель внутреннего сгорания был намного более экономичным, чем паровой двигатель. Двигатели внутреннего сгорания, которые были тише, дешевле в эксплуатации и менее громоздкими, чем паровые, начали появляться на промышленных предприятиях по всей Северной Европе.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания мог использовать жидкое топливо, он должен сначала перевести жидкость в парообразное состояние. Следующей задачей для производителей двигателей было найти способ осуществить это изменение. Между 1880 и 1900 годами были изобретены различные процессы для выполнения этой задачи. Между 1885 и 1892 годами были разработаны три метода: карбюрация, испарение горячей лампы и дизельный двигатель.

В карбюраторе устройство, называемое карбюратором, смешивает воздух с парами жидкого топлива.Затем карбюратор подает смесь в двигатель. Искра или пламя внутри двигателя воспламеняют смесь. Это функция карбюратора в современных автомобилях. Для сравнения, двигатель с горячей лампой распыляет бензин на горячую поверхность рядом с цилиндром, а затем втягивает испаряющееся топливо в двигатель в виде пара. С двигателем с горячей лампой можно было использовать менее летучие виды топлива, такие как керосин. Третий метод — дизельный компрессорный двигатель. Вместо использования внешнего источника тепла для зажигания газа, как в первых двух методах, немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) изобрел процесс, при котором газ воспламеняется сам.У Дизеля был большой опыт в математике и естественных науках, и он знал, что когда газ сжимается, его температура повышается до точки, при которой топливо воспламеняется.

Удар

На рубеже веков двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью западной жизни. Промышленные предприятия по всей Европе и Америке широко использовали их, и открылись ворота для крупномасштабного производства автомобилей в 1900-х годах.

В области транспорта бензиновый двигатель внутреннего сгорания и его варианты (в первую очередь дизельный двигатель) адаптированы для использования в путешествиях по морю, суше и воздуху.В море большое количество небольших кораблей было и продолжает работать на дизельных двигателях, ускоряющих перемещение людей и товаров между любыми местами, связанными водой. Это сделало торговлю более быстрой и менее дорогой. Сочетание морских перевозок с более эффективной наземной перевозкой грузов делает эти преимущества еще более значительными. В свою очередь, расширение торговли ведет к большему благосостоянию и более высокому уровню жизни для обеих сторон, не говоря уже о создании новых рабочих мест.

Самолеты тоже обязаны своим существованием развитию бензинового двигателя. Многие изобретатели пытались летать с двигателями в конце девятнадцатого века, но только после того, как появились легкие и мощные бензиновые двигатели, возникла область авиации. Фактически, бензиновые двигатели преобладали в авиации в первой половине двадцатого века и даже сегодня играют важную роль в частной, коммерческой и военной авиации.

Также необходимо учитывать влияние на сельское хозяйство и производство продуктов питания.Тракторы и другое современное сельскохозяйственное оборудование, обычно работающее с дизельными или бензиновыми двигателями, играет значительную роль в изобилии продуктов питания в развитых и некоторых частях развивающегося мира. Использование тракторов для обработки почвы, посадки и сбора урожая, а также для буксировки тяжелых грузов помогло увеличить количество земли, которое может обработать один фермер, а также увеличение урожайности с гектара. Это двойное повышение эффективности индивидуальных фермеров приводит к увеличению количества продуктов питания по более низким ценам. В развитом мире это означает не только больше и более дешевую еду, доступную для его граждан, но и больше еды, доступную для экспорта во все страны.

Дизельный двигатель является развитием двигателя внутреннего сгорания, как упоминалось ранее. Дизельные двигатели мощные, требуют меньшего обслуживания и используют менее очищенное топливо, чем бензиновые двигатели. Эти факторы делают их менее дорогими, и они стали предпочтительным двигателем для путешествий по железной дороге, больших лодок и малых судов, а также грузовиков. Дизельные двигатели также широко используются для выработки электроэнергии, особенно в качестве аварийных резервных источников питания для таких объектов, как больницы и атомные электростанции.В обоих случаях дизельные двигатели зарекомендовали себя как надежные и недорогие в обслуживании и эксплуатации.

Последним воздействием, которое необходимо обсудить, является воздействие двигателя внутреннего сгорания на окружающую среду. Все двигатели внутреннего сгорания работают за счет сжигания углеводородов в той или иной форме и выпуска выхлопных газов. Эти углеводороды обычно получают из нефти, и они горят с образованием диоксида углерода, монооксида углерода и воды. Хотя были разработаны водородные двигатели, которые сжигают водород и производят водяной пар в качестве выхлопного газа, на момент написания этой статьи они были редкостью.

С точки зрения топлива, запасы нефти ограничены, и их становится все труднее обнаружить и добыть. Процесс добычи неизменно приводит к некоторому воздействию на окружающую среду не только на буровой, но и на маршруте транспортировки. Поскольку большая часть нефти добывается в регионах, удаленных от нефтеперерабатывающих заводов и промышленных стран, большая часть ее транспортируется океанскими танкерами, что иногда вызывает разливы с потенциально серьезными последствиями.

После сжигания в двигателях углеводородное топливо выделяет много газов, большая часть которых способствует загрязнению воздуха.До запрета в США многие виды топлива также содержали соединения свинца, которые были причастны к случаям отравления свинцом. Однако даже без свинца углекислый газ, основной выхлопной газ сгорания, по-видимому, производится в достаточно больших количествах, и было отмечено, что его уровни в атмосфере повышаются во всем мире. Поскольку известно, что углекислый газ улавливает солнечное тепло, есть много предположений о том, что широкое использование двигателей внутреннего сгорания вызывает повышение температуры во всем мире с потенциально катастрофическими результатами.Однако следует подчеркнуть, что данные, которые были интерпретированы как показывающие глобальное потепление, могут быть интерпретированы по-разному, и не все ученые считают, что глобальное потепление действительно происходит. Кроме того, следует помнить, что на протяжении большей части истории Земли температуры были намного выше, чем в настоящее время. Таким образом, даже если глобальное потепление происходит, оно может быть связано или не быть результатом сжигания ископаемого топлива в двигателях внутреннего сгорания.

ТОДД ДЖЕНСЕН И П. ЭНДРЮ КАРАМ

Дополнительная литература

Гребни, Гарри. Убить Дьявольский холм. Бостон: Компания Houghton Mifflin, 1979.

Харденберг, Хорст О. Средние века двигателей внутреннего сгорания 1794–1886. Детройт: Общество автомобильных инженеров, 1999.

Робертс, Питер. Ветеранские и старинные автомобили. Лондон: Drury House, 1967.

Наука и ее времена: понимание социального значения научных открытий

.