Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

Содержание

Кто придумал двигатель внутреннего сгорания? Ключевые фигуры — OneKu

Более двух веков прогресс человечества неразрывно связан с различными машинами, особенно с транспортными средствами. Которые помогали быстро перемещать товары от поставщиков к потребителям. Те, кто придумал двигатель внутреннего сгорания (ДВС), внесли весомый вклад в развитие человеческой цивилизации. Поскольку автомобили, корабли и самолеты до сих пор остаются главным двигателем в истории человечества. Первым коммерчески успешным ДВС считается двигатель французского изобретателя из Бельгии Жана Этьена Ленуара.

Первый шаг

Вам будет интересно: Японские символы самураев: фото, значение и описание

В конце 18 века французский механик Филипп Лебон впервые получил светильный газ и запатентовал способ его получения при пиролизе древесины или угля. Смесь метана, водорода и угарного газа стала широко использоваться для освещения улиц европейских городов. Изобретатели многих стран мира взялись за конструирования двигателя, использующего это относительно недорогое и эффективное топливо.

Тогда многие инженеры понимали, что эффективность двигателя повысится, если топливо не сжигать в топке, как в паровом двигателе. А непосредственно в цилиндре.

Однако тем, кто придумал первый двигатель внутреннего сгорания, стал все тот же Филипп Лебон. В 1801 году, через два года после открытия светильного газа, Лебон получил патент на двигатель, работающий на смеси сжатого газа и воздуха. Они накачивались в рабочий цилиндр и там воспламенялись. Однако изобретение осталось только на бумаге, в 1804 году Лебон был убит. Он остался одним из многих инженеров в истории создания двигателя внутреннего сгорания, кто придумал, но не реализовал на практике свое изобретение.

Первый коммерческий успех

В последующий период механики многих европейских стран пытались создать нормально работающий образец ДВС на светильном газе. Однако все эти усилия долгое время не приводили к появлению двигателя, который мог бы конкурировать по эффективности с паровой машиной.

Тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, добившегося коммерческого успеха, стал бельгийский механик французского происхождения Жан Этьен Ленуар. Он первым решил воспламенять газовоздушную смесь посредством электрической искры. Возможно, такая идея пришла к нему, потому что инженер работал на гальваническом заводе. Однако успех пришел к нему не сразу. Первая модель проработала совсем немного и остановилась, потому что из-за большой температуры поршень расширился, и его заклинило в цилиндре. Ленуар дополнил свой ДВС водяной системой охлаждения. А после второго неудачного запуска и сконструировал систему смазки. К 1864 году он продал больше 1400 своих двигателей и разбогател.

Первый двигатель в массовом производстве

Среди тех, кто придумал двигатель внутреннего сгорания — немецкий инженер Николас Отто. Он усовершенствовал машину, работающую на светильном газе, и в 1864 году получил патент на свою модель ДВС. Которая была продана в количестве более 5000 штук.

В 1877 году Отто получил патент на двигатель с четырехтактным циклом. Этот принцип лежит и сейчас в основе работы большой части газовых и бензиновых двигателей. В течение следующих двадцати лет было выпущено более 42 000 таких ДВС. Однако использование светильного газа сильно сужало возможности их использования.

Изобретение Дизеля

В начале 19 века было сформулировано описание процесса Карно. Оно утверждало, что в тепловой машине быстрое изменение объема газа (быстрое сжатие) позволит разогреть рабочее тело до температуры горения.

В 1890 году Рудольф Дизель изобрел способ практического использования цикла Карно. Он стал первым, кто придумал дизельный двигатель внутреннего сгорания. В течение нескольких лет немецкий инженер запатентовал несколько вариантов конструкции. Первая, практически работающая модель, была собрана в 1897 году и названа дизель-мотором. С 1889 года начато массовое производство дизельных двигателей.

В поисках нового топлива

Одновременно с совершенствованием ДВС шел активный поиск наиболее эффективного топлива. Уже были опробованы двигатели, использовавшие в качестве горючего угольную пыль, водород, смесь скипидара и спирта, нефть. Некоторые из них работали, но не получили широкого распространения из-за высокой цены. Однако наиболее перспективным направлением для инженеров виделось использование вместо газа паров испаряемого жидкого горючего.

В 1872 году американец Брайтон пытался работать с керосином. Однако тот испарялся не очень интенсивно, и он перешел на бензин более легкой фракции. Для работы на новом топливе необходимо было разработать дополнительное устройство, переводившее новое горючее в газообразное состояние. После чего пары бензина необходимо было смешать с воздухом. Брайтон изобрел и первый испарительный карбюратор, который однако получился не очень удачным. Но именно он задал тренд в использовании горюче-смазочных материалов в качестве топлива.

Бензиновый двигатель

Когда наиболее эффективный вид горючего для ДВС был определен, многие инженеры начали работать над машиной, работающей на бензине. Среди тех, кто придумал бензиновый двигатель внутреннего сгорания, наибольший вклад внес Готлиб Даймлер. Вместе со своим партнером Вильгельмом Майбахом он создал мастерские в Штутгарте. Там начали производить калильные бензиновые двигатели.

Венгерский инженер Донат Банки тоже относится к тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания. В 1893 году ему выдали патент на карбюратор с жиклером, принцип работы которого до сих пор используется в современных машинах. Первые ДВС были с одним цилиндром, в конце 19 века появились двухцилиндровые, а с началом 20 века — четырехцилиндровые.

Готлиб Даймлер, пожалуй, самый известный из конструкторов эпохи становления бензиновых двигателей. Его фирма, пройдя через множество трансформаций превратилась в большой концерн, который выпускает не только легковые автомобили марок Мерседес и Смарт, но и грузовики, а также иную тяжелую технику. Концерн владеет 15-процентным пакетом акций Камаза и более 22% Airbus Group. Кто же стоял у истоков этого промышленного гиганта и как все начиналось?

Готтлиб Даймлер родился в небольшом городе Вюртемберг неподалеку от Штутгарта в семье пекаря. Детство мальчика проходило спокойно, он ходит в воскресную и художественную школы. Однако увлеченность рисованием вылилась в иное творчество. Сразу после школы он устроился подмастерьем в оружейную мастерскую и стал помогать изготавливать двухствольные охотничьи ружья у мастера Риделя. Именно в эти годы он окончательно решил стать инженером.

В 18-летнем возрасте Готлиб Даймлер получил лицензию оружейного мастера и ушел в эльзасскую инженерную компанию Фердинанда фон Штайнбайса, а спустя пять лет накопил на учебу в политехнической школе Штутгарта на факультете машиностроения.

Еще будучи студентом последнего курса, в 1862 году, Дамлер устроился на работу на фабрику металлоизделий в Гайслингене, на должность конструктора. Там и произошла знаменательная встреча, предопределившая жизнь и дальнейшую деятельность мастера. При заводе был приют для детей-сирот, которые трудились на производстве. Среди смышленых мальчиков Готлиб присмотрел 15-летнего чертежника Вельгельма Майбаха, который позднее стал верным другом и соратником Даймлера.

Два молодых человека мечтали создавать новые двигатели, используя необычные виды топлива, такие как керосин и бензин. В то время их мысли казались чрезвычайно смелыми, так как керосин и бензин продавался в аптеках в виде средства для умывания и как обеззараживатель. Существующие моторы работали или на паровой тяге, или на сырой нефти или горючем газе. Однако молодые инженеры не оставляли мечты и вскоре им представилась возможность попробовать себя в двигателестроении.

Работа у Николауса Отто

В 1872 году Даймлера заметил будущий изобретатель четырехтактного двигателя внутреннего сгорания Николаус Отто и пригласил его принять участие в становлении небольшой фабрики Deutz-AG-Gasmotorenfabrik, где должны были производиться стационарные двигательные установки для промышленных производств. Даймлер стал директором завода, Отто продолжал экспериментировать и изобретать, а Майбах был назначен главным конструктором.

Опытно-конструкторские работы над новым 4-тактным двигателем внутреннего сгорания продолжались около 5 лет. В итоге, на деньги инвесторов были построены первые образцы, которые и начали испытываться в заводской лаборатории в 1876 году. Однако новый мотор работал не стабильно, сказывались инженерные просчеты в конструкции.

Готлиб Даймлер предложил взяться за новый мотор 2-тактной схемы. Владелец предприятия не желал распылять средства и отказал молодым инженерам. Существующий образец начали производить. Однако инженеры занялись конструированием самостоятельно в тайне от работодателя. И с этого шага началось их главное дело. Видя перспективность своей конструкции Готлиб Даймлер и Вельгельм Майбах разрывают с предприятием Николауса Отто, продают свои акции за 75 тысяч марок и получают стартовый капитал для основания собственной фабрики, где намереваются выпускать собственные двигатели на бензине.

Мотор «Дедушкины часы»

В 1882 году Даймлер и Майбах с семьями переехали в Штутгарт и купили дом с участком земли в пригороде Каннштате, где и основали лабораторию. Через три года, осенью 1885 года работы над созданием первого двигателя Даймлера были завершены. За основу конструкции инженеры взяли двигатель Отто, у которого была переработана схема подачи топлива и камера сгорания, рассчитанная на бензин. Это топливо показалось Готлибу Даймлеру перспективным по причине его способности воспламеняться даже при очень низких температурах.

Опытная модель двигателя имела единственный горизонтальный цилиндр рабочим объемом в 264 куб.см с калильной свечой внутри, воздушное охлаждение, чугунный маховик на валу, а также впускной и выпускной клапаны без газораспределительного механизма. Эта примитивная конструкция во время работы начинала забавно стрекотать, за что получила от конструкторов прозвище «дедушкины часы».

Мотор весил 50 кг и имел высоту в 76 см и при 650 оборотах выдавал мощность в 0,5 лошадиной силы. Главное, что такой мотор был намного легче, чем паровики и не требовал столь же кропотливого обслуживания. Компактный мотор был готов к работе практически сразу же, в то время как паровики требовали разведения паров. Кроме того, бензиновый агрегат обладал стабильностью в работе при разных температурах, отчего не зависел от погодных условий и мог использоваться круглогодично. Уже вскоре мощность мотора удалось поднять вдвое, а затем началось его опытное применение.

Одна лошадиная сила

В этом же 1885 году инженеры установили ДВС на деревянный велосипед, создав тем самым первый в мире мотоцикл, на котором Вельгельм Майбах развил скорость на пляже реки Некка в 12 км/ч и проехал три километра.

Почти сразу инженеры решили приспособить свой мотор и для лошадиной повозки. В 1886 году на том же пляже они испытали экипаж, который приводился в действие ДВС. Это еще не была машина, а лишь ее экспериментальный образец.

Свое применение новое изобретение нашло в качестве двигателя для моторных лодок. Внеся небольшие изменения в конструкцию и доведя модность до 1,1 лс первый в мире мотор на бензине установили на 4,5 метровый бот. Такая лодка разгонялась до 11 км/ч и не выдавала клубов черного дыма, как паровые катера, за что и полюбилось покупателям. Предприятие Даймлера и Майбаха получило множество заказов и стало процветать.

Спрос на лодочные моторы Даймлера-Майбаха рос лавинообразно. В 1887 году была продана лицензия на производство ДВС. Эти 1,1-сильные агрегаты даже поднимались в воздух на первых аэростатах в 1888 году. С них начиналась воздухоплавательная история дирижаблей.

Между тем оба изобретателя не оставляли надежды на разработку собственного автомобиля. Вскоре он был построен и показан в октябре 1889 года на выставке в Париже. Машина имела открытый 4-колесный кузов, напоминающий лошадиную пролетку, 2-цилиндровый V-образный мотор собственной конструкции, 4-ступенчатую коробку передач, водяное охлаждение, систему газораспределения с Т-образными клапанами. В отличие от трехколесного автомобиля Карла Бенца этот аппарат был гораздо устойчивее, так как имел четыре колеса.

На земле, в воде и в небесах

В конце 1889 года семью Готтлиба Даймлера потрясла трагедия. Умерла его жена Эмма, что серьезно повлияло и на здоровье конструктора.

Между тем, компанию ждали большие перемены. Завод получил финансовые вливания и трансформировался в корпорацию Daimler Motoren Gesellshaft или DMG. Техническим директором компании стал Даймлер, а главным конструктором — Майбах.

Эмблемой компании была выбрана трехлучевая звезда, заключенная в круг. Эта эмблема сейчас принадлежит марке Mercedes-Benz. Она означала, что компания изготавливает двигатели для трех стихий: для земли, воды и для небес.

Вскоре моторостроительная корпорация стала получать военные заказы и вместе с инвестициями к управлению заводом пришли совсем иные люди.

 

Набирающей мощь Германии требовались моторы для дирижаблей и для военно-морского флота, а убежденность Готлиба Дайлера в перспективности автомобильной техники только раздражала совет директоров. В итоге, вместе с разработкой новых моторов, новые управленцы стали выдавливать прежних руководителей. Уже через год после реорганизации предприятия Совет директоров вынудил покинуть свой пост главного инженера Вельгельма Майбаха, а Готлиб Даймлер фактически потерял контроль над своим заводом. Измотанный смертью жены и трудностями на службе, он в 1992 году слег с инфарктом и оставил компанию новым директорам.

Между тем дело великих конструкторов жило. Бензиновые моторы действительно завоевывали пространства и поднимались в небеса. Последующая борьба акционеров и споры о путях развития не сломили прогрессивного духа. Со временем Daimler Motoren Gesellshaft (DMG) превратилась в крупную военно-промышленную корпорацию. Смерть Готлиба Даймлера от сердечного приступа в 1900 году не позволила ему стать свидетелем, одновременно триумфа и трагедии его детища. Моторы DMG воевали на полях сражений Первой мировой и стали основой авиации Германии.

До сих пор корпорация Daimler является ключевой компанией в Германии и в Европе. Производство автомобилей Mercedes-Banz и «Daimler Trucks» лишь малая ее часть.

В настоящее время Daimler AG владеет долями в следующих компаниях: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation (85,0 % акций), Automotive Fuel Cell Cooperation (50,1 %). Daimler AG также является крупнейшим владельцем и поставщиком Airbus Group.

По прежнему трехлучевая звезда Готлиба Даймлера господствует в трех средах: на земле, воде и в воздухе.​

Изобретатели-первопроходцы

Первый прообраз автомобиля был построен как игрушка для китайского императора членом иезуитской общины в Китае Фердинандом Вербистом в 1672 году.

В России прообраз первого автомобиля создал крепостной крестьянин Вятской губернии Яранского уезда Леонтий Шамшуренков. Своё изобретение он представил в Санкт-Петербурге 1 ноября 1752 года. Это была четырёхколёсная самобеглая коляска с педальным приводом, развивающая скорость до 15 км/ч. Им же был разработан первый верстометр (автомобильный счётчик, измеряющий пройденный путь). Позже, в 1780-х годах русский конструктор, изобретатель и инженер Иван Кулибин начал работу над каретой с педалями. В 1791 году он создал трёхколёсный самоходный экипаж, развивающий скорость до 16,2 км/ч. В этой «самокатке» он разъезжал по улицам Петербурга. Его трёхколёсный механизм содержал почти все основные узлы будущего автомобиля: коробка передач, маховое колесо, подшипники качения. К сожалению, как и со многими другими его изобретениями, государство не видело потенциала этих разработок, и они не получили дальнейшего развития. Незадолго до своей смерти изобретатель начал работу по совмещению парового двигателя с своей «самокаткой», но так и не закончил работу. На какой стадии находился процесс осталось неизвестным.

Немецкий инженер Карл Бенц, изобретатель множества автомобильных технологий, считается изобретателем и современного автомобиля. Четырёхтактный бензиновый (газолиновый) двигатель внутреннего сгорания, который представляет самую распространённую форму современного самоходного движения — разработка немецкого изобретателя Николауса Отто. Подобный четырёхтактный дизельный двигатель был также изобретён немцем Рудольфом Дизелем. Водородный топливный элемент, одна из технологий, провозглашённых как замена для газолина в качестве источника энергии автомобилей, в принципе был обнаружен другим немцем Шёнбейн Кристиан Фридрихом в 1838 году. Автомобиль на электрической батарее обязан своим появлением одному из изобретателей электрического мотора венгру Аньош Йедлику и изобрётшему в 1858 году свинцово-кислотную батарею Гастону Планте.

Ранние автомобили

Ф ердинанд Вербист, член иезуитской общины в Китае (англ.)русск., построил первый автомобиль на паровом ходу около 1672 года как игрушку для китайского императора. Автомобиль был небольшого размера и не мог везти водителя или пассажира, но, возможно, он был первым работающим паровым транспортом («автомобиль»)

Считают, что паросиловые самоходные машины разработаны в конце XVIII века. В 1770 и 1771 году Николя-Жозеф Кюньо демонстрировал свой экспериментальный тягач артиллерийских орудий с паровым приводом fardier à vapeur (паровая телега). Конструкция Кюньо оказалась непрактичной и не развивалась в его родной Франции, центр инноваций переходит в Великобританию. К 1784 году в Редруте Уильям Мэрдок построил работающую модель паровой кареты, а в 1801 году Ричард Тревитик ездил на полноразмерной машине по дорогам Камборна. Такие машины какое-то время были в моде и на протяжении следующих десятилетий были разработаны такие новшества как ручной тормоз, многоступенчатая трансмиссия и улучшенное рулевое управление. Некоторые были коммерчески успешны в обеспечении общественного транспорта, пока общественное сопротивление против этих слишком быстрых машин не повлекло принятие в 1865 году закона «англ. Locomotive Act», требующего, чтобы на общественных дорогах Великобритании перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Это решительно подавило развитие дорожного автотранспорта практически на всю оставшуюся часть XIX века. В итоге усилия инженеров и изобретателей были брошены на железнодорожные локомотивы. Закон не отменялся вплоть до 1896 года, хотя необходимость в красном флаге была устранена в 1878 году.

Первый американский автомобиль — машина-амфибия Оливера Эванса

Первый патент на автомобиль в Соединённых Штатах был предоставлен Оливеру Эвансу в 1789 году. Эванс демонстрировал его первую успешную самоходную машину, которая была не только первым автомобилем в США, но также и первой машиной-амфибией, так как была способна путешествовать на колёсах по земле и посредством лопастей на воде.

Среди других работ паровая машина на жидком топливе, собранная в 1815 году профессором Пражского политехникума Йозеф Божеком и четырёхместный паровой фаэтон, сделанный в 1813 году Уолтером Хэнкок, разработчиком и оператором паровых автобусов Лондона.

Электрические автомобили

В 1828 году венгр Йедлик Аньош, который изобрёл ранний тип электрического мотора, создал миниатюрную модель автомобиля, приводимого в движение при помощи его нового двигателя. В 1834 году изобретатель первого электрического мотора постоянного тока, кузнец штата Вермонт Томас Дэвенпорт, установил свой мотор в маленькую модель машины, которой он оперировал на кольцевом электрифицированном треке. В 1835 году голландский профессор города Гронинген Сибрандус Стрэтин и его помощник Кристофер Беккер создали небольшую электрическую машину, приводимую в движение не перезаряжаемыми первичными гальваническими элементами (англ.). В 1838 году шотландец Роберт Дэвидсон разработал электрический локомотив, который достигал скорости 6 км/ч (4 мили/ч). В Англии в 1840 году был предоставлен патент за использование рельсовых путей в качестве проводника электрического тока и подобные американские патенты были выданы в 1847 году Лиллей и Colten. Приблизительно в период между 1832 и 1839 годом (точный год неизвестен) гражданин Шотландии англ. Роберт Андерсон изобрёл первую грубую электрическую карету, приводимую в движение не перезаряжаемыми первичными гальваническими элементами.

Двигатели внутреннего сгорания

Ранние попытки изготовления и использования двигателей внутреннего сгорания были затруднены из-за отсутствия подходящего топлива, особенно жидкого, и ранние двигатели использовали газовую смесь.

Ранние эксперименты с использованием газов были проведены швейцарским инженером Франсуа Исааком де Ривасом (1806), построившим двигатель внутреннего сгорания, работающий на водородно-кислородной смеси, и англичанином Семюелем Брауном (англ.)русск.(1826), экспериментировавшим с собственным двигателем на водородном топливе в качестве транспортного средства до Шутерс Хилл, юго-восточный Лондон. Гиппомобиль бельгийца Этьена Ленора с одноцилиндровым двигателем внутреннего сгорания на водородном топливе совершил тестовый пробег из Парижа в Жуанвиль-Ле-Пон в 1860 покрыв около девяти километров примерно за три часа. Поздняя версия работала на угольном газе. Деламар-Дебутевильский автомобиль был запатентован и опробован в 1884 году.

Около 1870 года в Вене, Австрия (тогда Австро-Венгерская империя) изобретатель Зигфрид Маркус (англ.)русск. поместил жидкостный двигатель внутреннего сгорания на простой тележке что сделало его первым человеком, использовавшим транспортное средство на бензине. Сегодня этот автомобиль известен как «первая машина Маркуса». В 1883 году Маркус получил немецкий патент на низковольтную систему зажигания типа магнето. Это был только первый его автомобильный патент. Эта технология была использована во всех дальнейших двигателях в том числе в четырёхместной «второй машине Маркуса» в 1888/89. Зажигание в сочетании с «карбюратором с вращающимися щетками» сделали конструкцию второго автомобиля очень инновационной.

Общеизвестно, что первый реально использующийся автомобиль с бензиновым двигателем был сконструирован одновременно несколькими независимыми немецкими изобретателями: Карл Бенц построил свой первый автомобиль (Benz Patent-Motorwagen)в 1885 в Мангейме. Бенц получил патент на свой автомобиль 29 января 1886 и начал первый выпуск автомобилей в 1888 году после того как его жена Берта Бенц показала с помощью первой междугородней поездки от Мангейма до Пфорсгейма и обратно в августе 1888 что безлошадные экипажи вполне подходят для повседневного использования. С 2008 года это событие отмечено Мемориальной трассой имени Берты Бенц.

Вскоре, в 1889 г. в Штутгарте Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах сконструировали совершенно новое средство передвижения (Daimler Stahlradwagen), которое задумывалось как автомобиль, а не конная повозка, оснащенная двигателем. Им же обычно приписывают изобретение в 1886 г. первого мотоцикла (Daimler Reitwagen), однако, в 1882 г. Энрико Бернарди (англ.)русск. из Университета Падуи запатентовал одноцилиндровый бензиновый мотор объёмом 122 см³ (7,4 куб. дюйма) мощностью 0,024 л. с. (17,9 Вт) и установил его на трёхколёсный велосипед своего сына, что позволяет рассматривать его как минимум кандидатом на изобретение первого автомобиля и мотоцикла. В 1882 г. Бернарди увеличил трицикл так, что он был способен перевозить двух взрослых человек.

Один из первых четырёхколёсных автомобилей в Британии, работающий на бензине был построен в Бирмингеме в 1895 г. Фредериком Вильямом Ланчестером, им же был запатентован дисковый тормоз, а первый электрический стартер был установлен на Арнольд (англ.)русск., адаптацию Бенц-Вело, выпускавшимся с 1885 по 1898 гг.

В этой суматохе были практически забыты многие первопроходцы. Джон Вильям Ламберт из Огайо в 1891 г. построил трёхколёсный автомобиль, который сгорел в том же году. А Генри Надинг из Аллентауна, Пенсильвания сконструировал четырёхколёсный. Весьма вероятно, что таких изобретателей было больше.

Эра Ветеранов

Первое производство автомобилей было основано в 1888 г. в Германии Карлом Бенцем и, по лицензии Бенца, во Франции Эмилем Роже. Было и множество других, в том числе производители трициклов Рудольф Эгг, англ. Эдвард Батлер и англ. Леон Болле. Трицикл Болле, с двигателем собственной разработки (рабочий объём 650 куб. см), под управлением водителя Жамин смог развить среднюю скорость 45 км/ч на ралли «Париж-Турвилль» 1897 г. К 1900 г. массовое производство автомобилей началось во Франции и США. Первой компанией, созданной исключительно для производства автомобилей стала французская «Панар и Левассо» (Panhard et Levassor), которая также первой применила четырёхцилиндровый двигатель. За «Панар», созданной в 1889 г. последовал «Пежо» двумя годами позже. К началу ХХ в. в западной Европе начался подъём автомобильной промышленности, особенно во Франции, где в 1903 г. было собрано 30 204 автомобиля, что составило 48,8 % всего объёма производства автомобилей в мире.

В 1893 году в Соединённых штатах братья англ. Чарльз и англ. Фрэнк Дюреа основали компанию Duryea Motor Wagon Company (англ.), ставшей первой американской компанией-производителем автомобилей. Однако на этом этапе производства автомобилей доминировал Рэнсом Эли Олдс (англ.) с его компанией Olds Motor Vehicle Company (позже известная как Oldsmobile). Его крупномасштабная сборочная линия была запущена в 1902 году. В этом же году Кадиллак (сформированый из англ. Henry Ford Company), Винтон (англ.) и Форд выпускают автомобили тысячами.

В течение нескольких лет сотни производителей по всему западному миру стали выпускать автомобили по невероятному количеству различных технологий. Паровые, электрические и бензиновые автомобили конкурировали десятилетия, пока в 1910-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания не стали доминирующими. Разрабатывались автомобили с двумя и даже четырьмя двигателями, а рабочий объём двигателей достигал дюжины литров. В этот период были опробованы и отброшены многие современные разработки, в том числе газовые и электрические гибриды, многоклапанные двигатели (англ.), верхние распределительные валы, привод на все колёса. В 1898 г. Луи Рено установил на Де Дион-Бутон (De Dion-Bouton) карданный вал и дифференциал с коническими шестернями, создав «наверное первый в истории хот-род». Это позволило Луи и его братьям занять своё место в автомобильной промышленности. В отсутствии каких-либо четких стандартов в отношении архитектуры автомобиля, типа кузова, материалов и управления изобретения появлялись очень быстро и неорганизованно. Многие автомобили этой поры, например, управлялись не рулевым колесом, а ручкой и большинство передвигались с фиксированной скоростью. Цепной привод был более распространен, чем карданный вал, а закрытые кузова были крайне редки. В 1902 г. Renault стал устанавливать барабанные тормоза. На следующий год голландский разработчик Якобус Спайкер построил первый гоночный автомобиль с полным приводом. Этот автомобиль никогда не участвовал в соревнованиях и до 1965 г. и Jensen FF (англ.) полноприводных спортивных автомобилей в серийном производстве не было.

Инновации не ограничились транспортными средствами. Увеличение числа автомобилей ускорило рост нефтяной промышленности, а также развитие технологии производства бензина (вместо керосина и жидкого топлива из угля), а также развитие термоустойчивых минеральных смазочных материалов (вместо растительных и животных масел).

Последовали и социальные эффекты. Об автомобилях сочиняли музыку, такую как «In My Merry Oldsmobile» (традиция продолжается), а в 1896 г. Уильям Дженнингс Брайан стал первым кандидатом в Президенты, проводившем предвыборную кампанию в Декейтере, штат Иллинойс из автомобиля (подаренном «Mueller»). Тремя годами спустя Джейкоб Герман начал традицию таксистов Нью-Йорка разогнавшись по Лексингтон-авеню до «безбашенной» скорости 12 миль в час (19 км/ч). В том же 1899 г. Акрон, Огайо принял первый самодвижущийся фургон для перевозки заключенных.

К 1900 уже можно было говорить о национальной автомобильной промышленности во многих странах, в том числе Бельгии (производившей Vincke, копию Benz; Germain — псевдо Панар; Linon и Nagant, оба основаны на Gobron-Brillié), Швейцарии (ведущие производители Fritz Henriod, Rudolf Egg, Saurer (англ.), Johann Weber, и Lorenz Popp), Шведская Vagnfabrik AB (англ.), Hammel (основанная A. F. Hammel и H. U. Johansen около 1886 г. в Копенгагене, Дания), Irgens (из Бергена, Норвегия, 1883 г., но без заметного успеха, Италии (где в 1899 г. появился FIAT), и даже в Австралии (где Pioneer открыл мастерскую в 1898, с производства уже тогда устаревшего, работавшего на парафине шарнирносочлененного фургона). Тем временем, Кох начал поставки автомобилей и грузовиков из Парижа в Тунис, Египет, Иран и Голландскую Восточную Индию. Внешняя торговля становилась глобальной.

5 ноября 1895 года в США англ. Джордж Селден получил патент на 2-тактный автомобильный двигатель (U.S. Patent 549,160). Этот патент больше мешал, чем способствовал развитию автомобилей в США. Большинство крупных американских компаний были лицензированы патентом Сендлена, и были вынуждены платить за каждый произведенный автомобиль. Братья Студбейкер, став ведущим производителем конных повозок в мире, перешли к производству электрических автомобилей в 1902 году, и к бензиновых двигателей в 1904 году, но при этом продолжали производить конные повозки до 1919 года. В 1908 году в Перу был произведен первый автомобиль (англ. Grieve) на континенте Южной Америки.

Однако в этот период — период ветеранов — автомобили рассматривались больше в качестве модной новинки, нежели как по-настоящему полезное устройство. Поломки были очень часты, топливо было нелегко достать, пригодных для передвижения на автомобилях дорог было мало, а быстрое развитие отрасли означало, что годовалый автомобиль практически ничего не стоил. Решающими событиями, доказавшими полезность автомобиля, стали: заезд Берты Бенц 1888 г. на большую дистанцию; она проехала более 80 км (50 миль) от Мангейма до Пфорцхайма, чтобы продемонстрировать потенциал транспортных средств, которые производил её муж Карл Бенц, и успешный трансконтинентальный заезд англ. Горацио Нельсона Джексона, пересекшего США в 1903 г.

Бронзовая или Эдвардианская эра

Получившая своё название от распространенного применения бронзы в США, англ. Бронзовая (или Эдвардианская) эра продолжалась с примерно 1905 г. до начала Первой мировой войны в 1914 г. 1905 г. стал верхом в развитии автомобиля, отметившей момент, когда больше автомобилей стало продаваться не энтузиастам, а обычному потребителю.

В течение примерно 10 лет, составлявших эту эру, будут выделены разнообразные экспериментальные разработки и альтернативные двигатели. Хотя современный туристический автомобиль (англ.) был изобретен ранее, только с широким распространением системы Панара-Левассора появились узнаваемые и стандартизованные автомобили. Спецификация этой системы предусматривала заднеприводной автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, расположенным спереди (англ.) и шестерёнчатой трансмиссией. Традиционные, похожие на повозки, транспортные средства были быстро забыты, а англ. сделанные из кожи и дерева кузова уступили место англ. кузовам со входом сзади и другим более дешевым кузовам.

Развитие автомобильных технологий в эту эру было быстрым, отчасти благодаря существованию сотен мелких производителей, соревнующихся за внимание мира. Основные разработки заключались в электрической системе зажигания (мотор-генератор на Arnold в 1898 г., хотя лавры пожинает Роберт Бош 1903 г.), независимая подвеска (в действительности придуманная Bollée в 1873 г.) и тормоза на все четыре колеса (Arrol-Johnston Company of Scotland в 1909 г.). Для подвески широко использовались рессоры, хотя все ещё применялось и множество других систем, уголковая сталь заменила усиленное дерево в конструкции шасси. Получили широкое распространение трансмиссии и управление подачей топлива, что позволило двигаться с различной скоростью, хотя автомобили в большинстве своем имели дискретный набор скоростей, а не бесконечно переменную систему, знакомую по автомобилям более поздних периодов. Впервые появилось и безопасное стекло, запатентованное Джоном Вудом в Англии в 1905 г. (Оно не станет стандартным оборудованием до появления Rickenbacker в 1926 г.)

На пике популярности в США между 1907 и 1912 гг. находились моторные повозки с большими колёсами (напоминавшие конные повозки до 1900 г.). Их производило более 75 компаний, в том числе Holsman (Чикаго), IHC (Чикаго) и Sears (продавал по каталогу). Эти повозки были похоронены Моделью Т. В 1912 г. Hupp в США (поставщик кузовов Hale & Irwin) и BSA в Великобритании впервые применили цельнометаллические кузова. В 1914 г. к ним присоединился Dodge (который производил кузова для Модели Т). Тем не менее, прошло ещё 20 лет до момента, когда цельнометаллический кузов стал стандартным.

Примеры автомобилей этого периода:

  1. 1908—1927 Форд Модель Т — наиболее распространенный автомобиль этой эпохи. В нём применялась планетарная трансмиссия и педальная система управления. Автомобиль победил на конкурсе «автомобиль века».
  2. 1910 Mercer Raceabout — считаясь одной из первых гоночных машин, Raceabout воплощал энтузиазм водителя, как и одинаково задуманные его собратья American Underslung и Hispano-Suiza Alphonso.
  3. 1910—1920 Bugatti Type 13 — примечательный городской и гоночный автомобиль в котором были воплощены передовые инженерные разработки и дизайн. Похожими моделями были Type 15, 17, 22 и 23.

Винтажная эра

Эра винтажных автомобилей продолжалась с конца Первой мировой войны (1919 г.) до краха Уолл-стрит в 1929 г. В течение этого периода преобладающими стали автомобили с передним расположением двигателя, закрытым кузовом и стандартизованным управлением. В 1919 г. 90 % автомобилей выпускались с открытым кузовом; к 1929 г. 90 % — с закрытым. Быстро продолжалось развитие двигателя внутреннего сгорания: на вершине линейки были многоклапанные (англ.) двигатели с верхним распределительным валом, а для сверхбогатых покупателей были придуманы V-образные восьми-, двенадцати- и даже шестнадцатицилиндровые двигатели. Мальком Лоухед (сооснователь Локхид) изобрёл гидравлические тормоза также в 1919 г. Такие тормоза были применены Дюзенбергом на их Модели А 1921 г. Три года спустя Германн Рейслер из Вулкан Мотор изобрёл первую автоматическую трансмиссию с двухступенчатой планетарной коробкой передач, преобразователем момента и блокирующей муфтой. Эта трансмиссия никогда не производилась. Её подобие станет доступно в качестве дополнительного предложения лишь в 1940 г. В самом конце эры винтажных автомобилей во Франции было изобретено тонированное стекло (сегодня стандартное оснащение для боковых окон).

Типичные автомобили винтажной эпохи:

  1. 1922—1939 Austin 7 — Остин 7 был самым широко копируемым автомобилем за всю историю автомобилей. Эта модель служила образцом для всех автомобилей, от BMW до Nissan.
  2. 1924—1929 Bugatti Type 35 — Тип 35 одна из самых успешных гоночных моделей за всю историю автомобилей, одержала более 1000 побед в течение 5 лет.
  3. 1922—1931 Lancia Lambda — очень продвинутый автомобиль для того времени. Первый автомобиль с цельным несущим кузовом и независимой передней подвеской.
  4. 1925—1928 Hanomag 2 / 10 PS — ранний пример обтекаемого стиля, без отдельных бамперов (крыльев) и подножек.
  5. 1927—1931 Ford Model A (1927—1931) — после того, как Форд слишком долго выпускал Модель Т бронзовой эры, компания порвала с прошлым, начав новую серию с Модели А 1927 г. Было собрано более 4 миллионов автомобилей, что сделало её самой продаваемой моделью эпохи.
  6. 1930 Cadillac V-16 — разработанный на пике винтажной эпохи, Кадиллак с V-образным шестнадцатицилиндровым двигателем вместе с Бугатти Рояль можно рассматривать как наиболее легендарные роскошные автомобили эпохи.

Производство автомобилей росло быстрыми темпами: так только в США в 1929 году было выпущено 5,4 млн автомобилей. Общее число машин в эксплуатации в США достигло в этот момент 26,5 млн штук, что для страны с населением 125 млн человек означало почти полную автомобилизацию.

Довоенная эра (до Второй мировой войны)

Довоенная часть классической эры началась с Великой депрессии 1930 г. и закончилась с восстановлением от последствий Второй мировой войны, которое обычно считают завершившимся в 1948 г. Именно в этот период в продажах доминируют интегрированные бампера и полностью закрытые кузова, а новые типы кузовов седан в задней части интегрируют даже багажник для грузов. Старые раундабауты, фаэтоны и городские автомобили с открытым верхом были вытеснены к концу эры по мере того, как крылья, подножки и головные огни постепенно были интегрированы в кузов автомобиля.

К 1930-м было изобретено большинство из технологий механики, используемых в сегодняшних автомобилях, хотя некоторые вещи были «переизобретены» и приписаны кому-то ещё. Например, передний привод был переоткрыт Андре Ситроен и представлен в Traction Avant в 1934 году, хотя он появился несколькими годами ранее в дорожных автомобилях сделанных Алвисом и Кордом, и в гоночных машинах от Миллера (и возможно появился ещё в 1897 году). Аналогично, независимая подвеска первоначально была изобретена Amédée Bollée в 1873 г., но не попала в серийное производство до появления малообъёмного Mercedes-Benz 380 в 1933 г., что заставило более широко использовать её на американском рынке. В результате консолидации и взросления автомобильной промышленности, отчасти благодаря влиянию Великой депрессии, к 1930 г. количество производителей автомобилей резко сократилось.

Образцы довоенных автомобилей:

  1. 1932—1939 Alvis Speed 20 и Speed 25 — первые автомобили с полностью синхронизированной коробкой передач.
  2. 1932—1948 Ford V-8 — применение мощного V8 с плоской головкой цилиндров в массовом автомобиле установило новые стандарты эффективности и энерговооруженности.
  3. 1934—1940 Bugatti Type 57 — единичный высококлассный автомобиль для богатых.
  4. 1934—1956 Citroën Traction Avant — первый массовый автомобиль с приводом на передние колёса, построен на несущем кузове.
  5. 1936—1955 MG серии T — спортивная машина по доступной цене, рассчитанная на молодёжь.
  6. 1938—2003 Volkswagen Beetle («жук») — задуманный как эффективный и дешёвый автомобиль ещё в нацистской Германии стал самым долгопроизводящимся в мире — выпускался более 60 лет с минимальными изменениями базовой конструкции; самый массовый автомобиль в мире — несколько десятков миллионов экземпляров выпущены во многих странах; культовый автомобиль занял четвёртое место на конкурсе «автомобиль века»; автомобиль имеет рестайлинговый новый вариант узнаваемого дизайна и в XXI веке.
  7. 1936—1939 Rolls-Royce Phantom III — вершина довоенной инженерной мысли с двигателем V12 располагал технологическими новинками, которые появились в автомобилях многих других производителей только в 60-х. Наивысшее качество и энерговооруженность качества.

Современная эпоха

Обычно современную эпоху определяют как 25 предшествующих настоящему моменту лет. Однако существуют некоторые технические аспекты и концепции дизайна, которые отличают современные автомобили от старых. Не рассматривая будущее автомобиля, современная эра стала эрой растущей стандартизации, общих платформ и компьютерного дизайна.

К наиболее важным тенденциям мирового автомобилестроения в начале XXI века можно отнести особое внимание к улучшению экологических и экономических показателей ДВС (каталитические нейтрализаторы и дизели нового поколения, новые типы топлив, включая биотопливо), создание гибридных систем (ДВС+электромотор+аккумулятор), повышению уровня безопасности (см. выше), улучшению ходовых качеств (полный привод, электронные системы помощи вождению), «интеллектуализации» автомобиля в целом.

Некоторыми особо примечательными разработками в современную эпоху стали широкое распространение переднего и полного привода, внедрение дизельного двигателя и повсеместное использование впрыска топлива. Хотя все из перечисленных были впервые применены ранее, они настолько доминируют на современном рынке, что достаточно просто упустить их значение. Практически все современные пассажирские автомобили имеют несущий кузов, передний привод и поперечное расположение двигателя, однако такой дизайн ещё в 60-х рассматривался как радикально новаторский.

В современную эпоху изменились и кузова. Сегодня на рынке доминируют три типа кузова: хэтчбек, минивэн и SUV, несмотря на то, что это относительно новые концепции. Все три типа изначально создавались как практичные кузова, но превратились в современные мощные люксовые кроссоверы SUV и спортивные универсалы. Рост популярности грузопассажирских автомобилей (пикапов) в США и SUV по всему миру изменил облик автопарка. Сегодня эти «грузовики» занимают более половины мирового автомобильного рынка.

В современную эпоху быстро росли также топливная эффективность и мощность двигателей. Как только проблема вредных выбросов, возникшая в 70-е была решена с помощью компьютерных систем управления двигателем, мощность последних стала быстро расти. В 80-е мощный спортивный автомобиль мог развивать 200 л. с. (150 кВт). Спустя лишь 20 лет такой мощностью располагает средний пассажирский автомобиль, а некоторые энерговооруженные модели предлагаются с двигателями втрое мощнее.

Примеры современных автомобилей

  1. с 1966 Toyota Corolla — простой небольшой японский седан, ставший самой продаваемой (в том числе и в XXI в.) за все время моделью фирмы.
  2. с 1970 Range Rover — первая попытка совместить роскошный и полноприводной автомобиль общего назначения, оригинальный «SUV». Популярность оригинального Range Rover Classic была настолько высока, что новую по конструкции и дизайну его версию выпустили только в 1994 г.
  3. с 1973 Mercedes-Benz S-Class — электронная АБС, дополнительные ограничивающие подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности и электронная противопробуксовочные системы все были впервые применены на S-класс. Позже эти опции станут стандартом автомобильной промышленности.
  4. с 1975 BMW 3 — серия 3 входила в ежегодный список лучших 10 автомобилей года журнала Car and Driver 17 раз, что является самым длительным непрерывным периодом нахождения в этом списке.
  5. с 1977 Honda Accord седан — этот японский седан стал самой популярной машиной в США в 90-е, свергнув с пьедестала Ford Taurus и подготовив почву для современных азиатских седанов верхней ценовой категории.
  6. 1981—1989 Dodge Aries и Plymouth Reliant — автомобили платформы «К», которая позволила выжить Крайслеру как крупному автопроизводителю. Эти модели стали одними из первых успешных переднеприводных, экономичных компактных американских автомобилей.
  7. с 1983 Минивэны Chrysler — двухобъемные минивэны, которые почти вытеснили с рынка универсалы и предварили появление современных кроссоверов.
  8. с 1986 Ford Taurus — этот среднеразмерный переднеприводной седан с современным дизайном доминировал на американском рынке в конце 80-х и совершил революцию дизайна автомобилей в Северной Америке.

Pontiac Trans Sport , один из первых однообъёмных автомобилей

Источник http://1ku.ru/obrazovanie/50766-kto-pridumal-dvigatel-vnutrennego-sgoranija-kljuchevye-figury/
Источник http://aif.ru/auto/about/motory_ego_serdca_kak_gottlib_daymler_izobretal_motory_na_benzine
Источник Источник Источник http://www.sites.google.com/site/vseeobavtomobilah/istoria-sozdania-pervyh-avtomobilej

Узнаем кто придумал двигатель внутреннего сгорания? Ключевые фигуры

Более двух веков прогресс человечества неразрывно связан с различными машинами, особенно с транспортными средствами. Которые помогали быстро перемещать товары от поставщиков к потребителям. Те, кто придумал двигатель внутреннего сгорания (ДВС), внесли весомый вклад в развитие человеческой цивилизации. Поскольку автомобили, корабли и самолеты до сих пор остаются главным двигателем в истории человечества. Первым коммерчески успешным ДВС считается двигатель французского изобретателя из Бельгии Жана Этьена Ленуара.

Первый шаг

В конце 18 века французский механик Филипп Лебон впервые получил светильный газ и запатентовал способ его получения при пиролизе древесины или угля. Смесь метана, водорода и угарного газа стала широко использоваться для освещения улиц европейских городов. Изобретатели многих стран мира взялись за конструирования двигателя, использующего это относительно недорогое и эффективное топливо.

Тогда многие инженеры понимали, что эффективность двигателя повысится, если топливо не сжигать в топке, как в паровом двигателе. А непосредственно в цилиндре.

Однако тем, кто придумал первый двигатель внутреннего сгорания, стал все тот же Филипп Лебон. В 1801 году, через два года после открытия светильного газа, Лебон получил патент на двигатель, работающий на смеси сжатого газа и воздуха. Они накачивались в рабочий цилиндр и там воспламенялись. Однако изобретение осталось только на бумаге, в 1804 году Лебон был убит. Он остался одним из многих инженеров в истории создания двигателя внутреннего сгорания, кто придумал, но не реализовал на практике свое изобретение.

Первый коммерческий успех

В последующий период механики многих европейских стран пытались создать нормально работающий образец ДВС на светильном газе. Однако все эти усилия долгое время не приводили к появлению двигателя, который мог бы конкурировать по эффективности с паровой машиной.

Тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, добившегося коммерческого успеха, стал бельгийский механик французского происхождения Жан Этьен Ленуар. Он первым решил воспламенять газовоздушную смесь посредством электрической искры. Возможно, такая идея пришла к нему, потому что инженер работал на гальваническом заводе. Однако успех пришел к нему не сразу. Первая модель проработала совсем немного и остановилась, потому что из-за большой температуры поршень расширился, и его заклинило в цилиндре. Ленуар дополнил свой ДВС водяной системой охлаждения. А после второго неудачного запуска и сконструировал систему смазки. К 1864 году он продал больше 1400 своих двигателей и разбогател.

Первый двигатель в массовом производстве

Среди тех, кто придумал двигатель внутреннего сгорания — немецкий инженер Николас Отто. Он усовершенствовал машину, работающую на светильном газе, и в 1864 году получил патент на свою модель ДВС. Которая была продана в количестве более 5000 штук.

В 1877 году Отто получил патент на двигатель с четырехтактным циклом. Этот принцип лежит и сейчас в основе работы большой части газовых и бензиновых двигателей. В течение следующих двадцати лет было выпущено более 42 000 таких ДВС. Однако использование светильного газа сильно сужало возможности их использования.

Изобретение Дизеля

В начале 19 века было сформулировано описание процесса Карно. Оно утверждало, что в тепловой машине быстрое изменение объема газа (быстрое сжатие) позволит разогреть рабочее тело до температуры горения.

В 1890 году Рудольф Дизель изобрел способ практического использования цикла Карно. Он стал первым, кто придумал дизельный двигатель внутреннего сгорания. В течение нескольких лет немецкий инженер запатентовал несколько вариантов конструкции. Первая, практически работающая модель, была собрана в 1897 году и названа дизель-мотором. С 1889 года начато массовое производство дизельных двигателей.

В поисках нового топлива

Одновременно с совершенствованием ДВС шел активный поиск наиболее эффективного топлива. Уже были опробованы двигатели, использовавшие в качестве горючего угольную пыль, водород, смесь скипидара и спирта, нефть. Некоторые из них работали, но не получили широкого распространения из-за высокой цены. Однако наиболее перспективным направлением для инженеров виделось использование вместо газа паров испаряемого жидкого горючего.

В 1872 году американец Брайтон пытался работать с керосином. Однако тот испарялся не очень интенсивно, и он перешел на бензин более легкой фракции. Для работы на новом топливе необходимо было разработать дополнительное устройство, переводившее новое горючее в газообразное состояние. После чего пары бензина необходимо было смешать с воздухом. Брайтон изобрел и первый испарительный карбюратор, который однако получился не очень удачным. Но именно он задал тренд в использовании горюче-смазочных материалов в качестве топлива.

Бензиновый двигатель

Когда наиболее эффективный вид горючего для ДВС был определен, многие инженеры начали работать над машиной, работающей на бензине. Среди тех, кто придумал бензиновый двигатель внутреннего сгорания, наибольший вклад внес Готлиб Даймлер. Вместе со своим партнером Вильгельмом Майбахом он создал мастерские в Штутгарте. Там начали производить калильные бензиновые двигатели.

Венгерский инженер Донат Банки тоже относится к тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания. В 1893 году ему выдали патент на карбюратор с жиклером, принцип работы которого до сих пор используется в современных машинах. Первые ДВС были с одним цилиндром, в конце 19 века появились двухцилиндровые, а с началом 20 века — четырехцилиндровые.

В каком году изобретен двигатель внутреннего сгорания. Кто изобрёл двигатель внутреннего сгорания? Рекордсмены наших дней

Двигатель внутреннего сгорания

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:

не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо, сгорая, само образует рабочее тело;

компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;

экономичнее;

потребляет газообразное или жидкое топливо, обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.

История создания

В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз (François Isaac de Rivaz) построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваса. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: шатунно-поршневую группу и искровое зажигание. Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром (1822-1900) в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.

Познакомившись с двигателем Ленуара, выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто (1832-1891) создал в 1863 двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.

В 1876 г. Николаус Аугуст Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.

В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.

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

Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898-1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.

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

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

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

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

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

В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (ЩЭЛ1).

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

Типы двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели — камера сгорания содержится в цилиндре, тепловая энергия превращается в механическую с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Газовая турбина — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.

Жидкостный ракетный двигатель и воздушно-реактивный двигатель преобразуют энергию сгорающего топлива непосредственно в энергию реактивной газовой струи.

Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля (двигатель Ванкеля).

ДВС классифицируют:

по назначению — на транспортные, стационарные и специальные.

по роду применяемого топлива — лёгкие жидкие (бензин, газ), тяжёлые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).

по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).

по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.

по количеству и расположению цилиндров.

Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддува (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма.

Сегодня двигатели внутреннего сгорания окружают нас практически со всех сторон – количество автомобилей измеряется сотнями миллионов. Кроме того, их применяют и во многих других устройствах – от генераторов электрического тока до авиации. Но при всем их разнообразии, принцип их работы одинаков – сгорание жидкого топлива в смеси с кислородом в маленькой камере. При этом происходит микровзрыв и под действием высокого давления от расширяющихся газов происходит движение главной подвижной части двигателя – поршня. Принцип, в общем, прост, но вот интересно, кто первым его придумал?

А первым человеком, который решил использовать энергию сгорающего топлива для создания двигателя, был французский инженер Филипп Лебон. В 1799 году он открыл так называемый светильный газ, который состоял из смеси водорода, метана и углекислого газа. В том же году он запатентовал способ получения этого газа из древесины или угля. В дальнейшем этот газ стали широко применять для освещения – в газовых лампах.

Но Лебон на этом не остановился. Уже в 1801 году он запатентовал газовый двигатель. В его конструкции в рабочий цилиндр нагнетался сжатый воздух и сжатый светильный газ, а затем воспламенялся и приводил в движение поршень. Что интересно – камеры сгорания находились с обеих сторон поршня и срабатывали поочередно, то есть двигатель производил полезную работу постоянно и должен был развивать хорошую мощность. Трагическая смерть в 1804 году прервала работу этого талантливого изобретателя.

Следующим, кто взялся за идею двигателя внутреннего сгорания, был бельгийский механик Жан Этьен Ленуар. Он тоже использовал светильный газ, но придумал воспламенять его с помощью электрической искры. Он даже создал первый рабочий двигатель, который работал совсем немного –расширившийся от температуры поршень заклинил в цилиндре. Во второй модификации Ленуар применил водяное охлаждение, а затем использовал и смазку поршня. И тогда двигатель заработал как следует. В 1864 году Ленуар продал 300 двигателей, но перестал их улучшать и скоро появились более совершенные конструкции.

Немекий изобретатель Август Отто запатентовал свою конструкцию двигателя в 1864 году, и со временем очень сильно ее усовершенствовал. Этот двигатель был очень популярен, но имел серьезный недостаток – в качестве топлива использовался все тот же светильный газ.

В 1872 году американец Брайтон придумал использовать в качестве топлива керосин, а потом – бензин. Но жидкость нужно было превращать в газ, чтобы получать воздушно – бензиновую смесь, поэтому Брайтон и придумал такое устройство – карбюратор. Только вот работал он плохо.

И вот, в 1883 году, был создан первый дествительно работающий бензиновый двигатель. А изобрел его немецкий инженер Готлиб Даймлер. Даймлер работал в фирме Отто, и ему был показан первый проект, но тот проигнорировал его. И в результате Даймлер и его друг – Вильгельм Майбах стали работать над новым двигателем самостоятельно. Так вот Отто и прозевал свое счастье, потому что в результате получился компактный, легкий и мощный двигатель.

Сейчас двигатели внутреннего сгорания настолько широко распространились, что бюджет многих стран зависит от продаж нефти, из которой производят бензин. Теперь уже не люди контролируют двигатель, а он – их. Предпринимаются попытки создания принципиально новых типов двигателей, более дешевых и экологически чистых.

Например, японцы представили действующую модель автомобиля, который работает на воде. Что может быть дешевле и доступнее воды, которой на планете больше, чем суши? Современные технологии позволяют получить энергию практически из чего угодно.

Так вот, этот японский автомобиль существует в единственном экземпляре – его сделали для регистрации патента. Что он может? А может он на литре воды любого качества – от дождевой до морской, лишь бы без грязи, проехать целый час, притом на скорости 80 км/ч. Представляете? Взял бутылку воды – и катайся себе на здоровье, а кончится – можно из речки или из крана еще набрать.

Есть ли будущее у таких автомобилей? Казалось бы – несомненно. Но… есть производители бензина и экспортеры нефти… Весь мир давно поделен на сферы влияния и что-то новое, нарушающее привычный порядок, а тем более – приносящее ущерб, быстро пресекается или прячется в ящик. Против монополистов не попрешь. Патенты на такие технологии выдаются неохотно. Но как знать, может идея и пробьет себе дорогу…

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

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

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

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


Ж.Ж.Этьен Ленуар

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

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

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

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

Николас Отто

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

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

Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал .

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

Как появился двигатель внутреннего сгорания?

Для тех, кто не в курсе, абрревиатура ДВС – это двигатель внутреннего сгорания. Первый проект ДВС принадлежит известному часовщику Христиану Гюйгенсу и предложен ещё в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Первый надёжно работавший ДВС сконструировал в 1860 году французский инженер Эжен Ленуар, а спустя 16 лет немецкий конструктор Николас Отто создал более совершенный 4-тактный газовый двигатель. В 1897 году инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, названный впоследствии дизелем. Но только в XX веке ДВС стал основным двигателем в автомобильном транспорте.

Первый шаг к турбонаддуву сделал известный немецкий инженер Готтлиб Вильгельм Даймлер. Именно он придумал систему, закачивающую воздух в цилиндры двигателя с помощью нагнетателя. Произошло это эпохальное событие ещё в 1885 году. Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

А теперь – к моим любимым британцам. Эти местные веселые ученые меня никогда не перестанут радовать. Эксперты заявили, что громкий звук автомобильной стереосистемы увеличивает вероятность ДТП. Ну, как бы никто не против, но дело не в этом. Для тестов были отобраны обучающиеся вождению, причем накануне сдачи экзаменов в дорожную инспекцию. При тихой и спокойной музыке водители-новички вполне адекватно оценивали ситуацию, при более быстром темпе увеличивали скорость авто, а при очень громкой и быстрой музыке практически теряли ориентацию в пространстве. В целом, вывод следующий – громкий звук и быстрый ритм снижают концентрацию и внимательность к происходящему на дороге. Вследствие этого риск возникновения дорожно-транспортного происшествия может увеличиться. Это они их еще по голове ничем не били. Конечно, можно похихикать над таким выводом и сказать «спасибо, кэп», однако, ценное зерно здесь все-таки есть. На дороге еще одно предупреждение лишним не будет.

Любой из выпусков вы можете послушать на нашем сайте или подписавшись на официальный подкаст.

Дорожное радио – вместе в пути.

 

Фото: pixabay.com, depositphotos.com

Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания — устройство и принцип действия

В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежит преобразование энергии топлива в энергию движения. Транспорт оснащен бензиновым или дизельным двигателями. Бензиновый и дизельный двигатели еще называют двигателями внутреннего сгорания. Такое название они получили, потому что топливо сгорает внутри их, в цилиндрах. Часть энергии от сгорания топлива превращается в механическую энергию, а остаток выделяется в виде тепла.

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используются в большинстве автомобилей и судов. Они также приводят в движение некоторые локомотивы, к примеру всеми известный в СССР Тепловоз 2ТЭ116, который и дальше продолжает служить. Помимо этого бензиновые и дизельные двигатели устанавливают на аварийных электростанциях.

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания: история создания и принцип действия

В 1876 году немецкий инженер Николаус Отто изобрел и запатентовал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Конструкции четырехтактных дизельных и бензиновых двигателей очень похожи. В обоих случаях смесь топлива и воздуха подается в цилиндр, снабженный поршнем. Цилиндров может быть от 4 до 8 и даже более. Они работают последовательно, чтобы поддерживать постоянную мощность двигателя. Цикл работы каждого цилиндра состоит из 4 тактов — движения поршня.

Цикл начинается с 1 такта — впуска. Открывается впускной клапан, под действием коленчатого вала поршень двигается вниз, засасывая в цилиндр топливо и воздух.

Затем впускной клапан закрывается, и поршень толкаемый кривошипом, возвращается в цилиндр, сжимая топливо-воздушную смесь и тем самым разогревая ее. Этот 2 такт называется сжатием. В бензиновых двигателях в этот момент смесь воспламеняется свечой зажигания. При сгорании смесь расширяется. Происходит 3 такт — рабочий ход. Давление газов заставляет поршень двигаться вниз и вращать коленчатый вал.

В конце рабочего хода открывается впускной клапан, и начинается выход отработанных газов. Этот 4 такт называется выпуском. В это же время коленчатый вал толкает поршень обратно вверх, вытесняя из цилиндра оставшиеся газы. Когда процесс заканчивается, начинается новый 4-тактный цикл.

Схема работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Далее на инфографике изображена принципиальная схема всех четырех тактов.

1. Впуск: поршень идет вниз, засасывая воздух и топливо в цилиндр.
2. Сжатие: поршень поднимается и сжимает топливную смесь.

3. Рабочий ход: искра воспламеняет топливно-воздушную смесь и газы толкают поршень вниз.
4. Выпуск: поршень поднимается и цилиндр и выталкивает отработанные газы.

Конструкция двигателя Отто была усовершенствована и доработана другим немецким инженером Готлибом Даймлером (1834 — 1900). Даймлер запатентовал более мощную и быстроходную модель двигателя в 1887 г. Обычный двигатель внутреннего сгорания может иметь 8 или даже дольше цилиндров. В каждом цилиндре поршень после поджигания топливно-воздушной смеси движется вниз и вращает коленчатый вал. Специальные клапаны осуществляют впуск топливно-воздушной смеси и выпуск отработанных газов.

Четырехтактные двигатели применяются в основном в автомобилестроении. Цикл их работы состоит из 4 тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Только такт рабочего хода заставляет коленчатый вал вращаться. В современных автомобильных двигателях имеется сразу несколько цилиндров. Поршни, находящиеся в этих цилиндрах, последовательно выполняют каждый из 4 тактов рабочего цикла.

Дизельные двигатели: история создания и принцип действия

В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель (1859 — 1913) изобрел двигатель, получивший его имя.

В дизельном двигателе топливно-воздушная смесь сжимается до давления, примерно вдвое превышающего давление в бензиновом двигателе. В результате смесь становится настолько горячей, что самовоспламеняется без электрической искры. Дизельные двигатели дешевле, чем бензиновые. Кроме того, дизельные двигатели обладают большей мощностью по сравнению с бензиновыми.

А знаете ли вы, что железнодорожные локомотивы оснащены дизельным двигателем, движение колесных пар приводятся в движение с помощью электротяги. Дело в том, что в дизельных электровозах электрическая энергия, двигающая колеса, образуется за счет работы дизельных двигателей. Турбонасос постоянно накачивает в двигатель воздух, повышая его мощность.

Роторный двигатель: история создания и его работа на видео

Немецкий инженер Феликс Ванкель (1902-1988) изобрел в 1957 году роторный двигатель.

Вместо поршней и цилиндров в нем было 2 треугольных ротора, вращавшихся в специальных камерах.

Усовершенствование двигателей

Бензиновые и дизельные двигатели постоянно совершенствуются для повышения эффективности работы их работы и снижения загрязнения окружающей среды. В современных двигателях карбюратор заменяют электронной системой впрыска топлива в цилиндр во время такта впуска. Микропроцессор контролирует количество подаваемого топлива и время сгорания топливно-воздушной смеси, повышая эффективность сгорания топлива и препятствуя образованию избыточного количества выхлопных газов. Интересны экспериментальные образцы двигателя без ремня ГРМ, в котором роль газораспределительного механизма играют электронные актуаторы.

Кто и когда изобрел двс. История создания двигателя внутреннего сгорания. Типы двигателей внутреннего сгорания

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие. Но, последние научные открытия перевернули весь автомир, поскольку отцом первого прототипа считался совсем не тот человек.

Леонардо и здесь руку приложил

До 2016 года основателем первого двигателя внутреннего сгорания считался Франсуа Исаак де Риваз. Но, историческая находка, сделанная английскими учеными, перевернула весь мир. При раскопках вблизи одного из французских монастырей, были найдены чертежи, которые принадлежали Леонардо да Винчи. Среди них был чертеж двигателя внутреннего сгорания.

Конечно, если смотреть на первые двигатели, которые создавали Отто и Даймлер, то можно найти конструктивные сходства, а вот с современными силовыми агрегатами их уже нет.

Легендарный да Винчи опередил свое время почти на 500 лет, но поскольку был скован технологиями своего времени, а также финансовыми возможностями, так и не смог сконструировать мотор.

Детально исследовав чертеж, современные историки, инженеры и автоконструкторы с мировым именем, пришли к выводу, что данный силовой агрегат мог работать и довольно продуктивно. Так, компания Форд занялась разработкой прототипа двигателя внутреннего сгорания, основываясь на чертежах да Винчи. Но, эксперимент удался только наполовину. Двигатель завести не удалось.

Но, некоторые современные доработки позволили, все-таки дать жизнь силовому агрегату. Он так и остался экспериментальным прототипом, но кое-что компания Форд, все-таки почерпнула для себя — это размер камер сгорания для легковых автомобилей В-класса, который составляет 83,7 мм. Как оказалось — это идеальный размер для сгорания воздушно-топливной смеси для такого класса моторов.

Инженерия и теория

Согласно историческим фактам, в XVII веке голландский ученый и физик Кристиан Хагенс разработал первый теоретический двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе. Но, как и Леонардо был скован технологиями своего времени и воплотить свою мечту в реальность так и не смог.

Франция. 19 век. Начинается эпоха массовых механизаций и индустриализаций. В это время, как раз и можно создать, что-то невероятное. Первый, кто сумел собрать двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс, который он назвал — Пирэолофор. Он работал с братом Клодом, и они вместе до создания ДВС презентовали несколько механизмов, которые не нашли своих заказчиков.

В 1806 году в национальной французской академии прошла презентация первого мотора. Он работал на угольной пыли и имел ряд конструктивных недоработок. Несмотря на все недостатки, мотор получил положительные отзывы и рекомендации. Вследствие этого братья Ньепсе получили финансовую помощь и инвестора.

Первый двигатель продолжал развиваться. Более совершенный прототип был установлен на лодки и небольшие корабли. Но, Клоду и Нисефору этого было не достаточно, они хотели удивить весь мир, поэтому изучали разные точные науки, чтобы совершенствовать свой силовой агрегат.

Так, их старания увенчались успехами, и в 1815 году Нисефор находит труды химика Лавуазье, который пишет, что «летучие масла», которые являются частью нефтепродуктов, при взаимодействии с воздухов могут взрываться.

1817 год. Клод едет в Англию, с целью получения нового патента на двигатель, так как во Франции срок действия подходил к концу. На этом этапе братья расстаются. Клод начинает работать над мотором самостоятельно, не уведомив об этом брата, и требует с него денег.

Разработки Клода нашли подтверждение только в теории. Изобретенный двигатель не нашел широкого производства, поэтому стал частью инженерной истории Франции, а Ньепса увековечили памятником.

Сын известного физика и изобретатель Сади Карно издал трактат, который сделал его легендой автомобилестроительной индустрии и делает его знаменитым на весь мир. Работа насчитывала 200 экземпляров и называлась «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» изданная в 1824 году. Именно с этого момента начинается история термодинамики.

1858 год. Бельгийский ученый и инженер Жан Жосефа Этьен Ленуара собирает двухтактный двигатель. Отличительными элементами было то, что он имел карбюратор и первую систему зажигания. Топливом служил каменноугольный газ. Но, первый прототип работал всего несколько секунд, а потом навсегда вышел со строя.

Случилось это потому, что мотор не имел систем смазки и охлаждения. При этой неудачи Ленуар не сдался и продолжил работу над прототипом и уже в 1863 году мотор, установленный на 3-х колесный прототип автомобиля, проехал исторические первые 50 миль.

Все эти разработки положили начало эре автомобилестроения. Первые двигатели внутреннего сгорания продолжали разрабатываться, и их создатели увековечили свои имена в истории. Среди таких были — австрийский инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтон и другие.

Руль принимают легендарные немцы

В 1876 году эстафету начинают принимать немецкие разработчики, чьи имена в наши дни гремят громко. Первый, кого следует отметить, стал Николас Отто и его легендарный «цикл Отто». Он первый разработал и сконструировал прототип двигатель на 4-х цилиндрах. После этого уже в 1877 году он патентует новый двигатель, который лежит в основе большинства современных моторов и самолетов начала 20 века.

Еще одно имя в истории автомобилестроения, которое многие знают и сегодня — Готлиб Даймлер. Он со своим другом и братом по инженерии Вильгельмом Майбахом разработали мотор на газовой основе.

1886 год стал переломным, поскольку именно Даймлер и Майбах создали первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Силовой агрегат получил название «Reitwagen». Этот движок ранее устанавливался на двухколесные транспортные средства. Майбах разработал первый карбюратор с жиклерами, который также эксплуатировался достаточно долго.

Для создания работоспособного двигателя внутреннего сгорания великим инженерам пришлось объединить свои силы и умы. Так, группа ученых, в которую вошли Даймлер, Майбах и Отто начали собирать моторы по две штуки в день, что на тот момент было большой скоростью. Но, как и всегда бывает, позиции ученых в совершенствовании силовых агрегатов разошлись и Даймлер уходит с команды, чтобы основать свою компанию. Вследствие этих событий Майбах следует своему другу.

1889 год Даймлер основывает первую автомобилестроительную фирму «Daimler Motoren Gesellschaft». В 1901 году Майбах собирает первый Мерседес, который положил начало легендарному немецкому бренду.

Еще одним не менее легендарным немецким изобретателем становится Карл Бенц. Его первый прототип двигателя мир увидел в 1886 году. Но, до момента создания первого своего мотора, он успел основать фирму «Benz & Company». Дальнейшая история просто потрясающая. Впечатленный разработками Даймлера и Майбаха, Бенц решил слить все компании воедино.

Так, сначала «Benz & Company» сливается с «Daimler Motoren Gesellschaft», и становиться «Daimler- Benz». Впоследствии соединение коснулось и Майбаха и компания стала называться «Mersedes- Benz».

Еще одно знаменательное событие в автомобилестроение случилось в 1889 году, когда Даймлер предложил разработку V-образного силового агрегата. Его идею подхватил Майбах и Бенц, и уже в 1902 году V-образные двигатели начали выпускаться на самолеты, а позже на автомобили.

Отец основатель автоиндустрии

Но, как не крути, самый большой взнос в развитие автомобилестроения и автодвигательных разработок внес американский конструктор, инженер и просто легенда — Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех» нашел признание у простых людей, что и привлекло их. Основав в 1903 году компанию «Форд», он не только принялся за разработку нового поколения двигателей для своего автомобиля Форд А, но и дал новые рабочие места простых инженерам и людям.

В 1903 году против Форда выступил Селден, который утверждал, что первый использует его разработку двигателя. Судебный процесс длился целых 8 лет, но при этом, ни один из участников, так и не смог выиграть процесс, поскольку суд решил, что права Селдена не нарушены, а Форд использует свой тип и конструкцию мотора.

В 1917 году, когда США вступила в первую мировую войну, компания Форд начинает разработку первого тяжелого двигателя для грузовых автомобилей с повышенной мощностью. Так, к концу 1917 года Генри представляет первых бензиновый 4-х тактный 8-ми цилиндровый силовой агрегат Форд М, который начала устанавливаться на грузовые автомобили, а в последствие и во время 2-й мировой на некоторые грузовые самолеты.

Когда другие автомобилестроители переживали не самые лучшие времена, то компания Генри Форда процветала и имела возможность разрабатывать все новые варианты двигателей, которые нашли применение среди широкого автомобильного ряда автомобилей Форд.

Вывод

По сути, первый двигатель внутреннего сгорания изобрел Леонардо да Винчи, но это было только в теории, поскольку он был скован технологиями своего времени. А вот первый прототип поставил на ноги голландец Кристиан Хагенс. Потом были разработки французских братьев Ньепс.

Но, все же массовой популярности и разработки двигатели внутреннего сгорания получили с разработками таких великих немецких инженеров, как Отто, Даймлер и Майбах. Отдельно стоит отметить заслуги в разработках моторов отца основателя автоиндустрии — Генри Форда.

Первый по настоящему работоспособный Двигатель Внутреннего Сгорания (ДВС) появился в Германии в 1878 году. Но история создания ДВС уходит своими корнями во Францию. В 1860
году французский изобретатель Этвен Ленуар
изобрёл первый двигатель внутреннего сгорания
. Но этот агрегат был несовершенен, с низким КПД и не мог быть применён на практике. На помощь пришёл другой французкий изобретатель Бо де Роша
, который в 1862 году предложил использовать в этом двигателе четырехтактный цикл:
1. всасывание

2. сжатие

3. горение и расширение

4. выхлоп

Именно эта схема и была использована немецким изобретателем Николаусом Отто
, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания,
КПД которого достигал 22%, что существенно превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.

Первым автомобилем с четырёхтактным ДВС был трёхколёсный экипаж Карла Бенца , построенный в 1885 году. Годом позже (1886 г) появился вариант

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС нашли очень широкое распространение. Основным недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Кроме этого ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

двигатель внутреннее сгорание автомобиль

В настоящее время никого не удивишь использованием двигателя внутреннего сгорания. Миллионы автомобилей, бензогенераторов и других устройств используют в качестве привода ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Появление этого типа двигателя в 19 веке обусловлено в первую очередь необходимостью создания эффективного и современного привода для различных промышленных устройств и механизмов. В то время, в основной своей массе, использовался паровой двигатель. Он имел массу недостатков, например, низкий коэффициент полезного действия (т.е. большинство энергии затрачиваемой на производство пара просто пропадало), был достаточно громоздким, требовал квалифицированного обслуживания и большого количества времени на запуск и остановку. Промышленности требовался новый двигатель лишенный этих недостатков. Им стал двигатель внутреннего сгорания.

Еще в 17 веке голландский физик КристианХагенс начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания, а в 1680 году был разработан теоретический двигатель, топливом для которого служил черный порох. Однако до воплощения в жизнь идеи автора так и не дошли.

Первым, кому удалось создать первый в мире действующий двигатель внутреннего сгорания был НисефорНьепс. В 1806 году он с братом представили в Национальный институт (так называлась тогда французская Академия наук) доклад о новой машине, которая «по силе была бы сравнима с паровой, но потребляла бы меньше топлива». Братья назвали ее «пирэолофор». С греческого это можно перевести как «влекомая огненным ветром». Работала она на угольной пыли, а не на бензине или газе. В те времена не было ни газовой, ни нефтеперерабатывающей промышленности.изобретение пирэолофора вызвало большой интерес. Двум комиссарам было поручено разобраться в изобретении. Одним из комиссаров был Лазар Карно. Карно дал положительный отзыв, даже попавший в газеты. Хотя у двигателя был ряд недоработок, многие из них нельзя было устранить на то время из-за отсутствия необходимых технологий: поджиг пыли, например, осуществлялся при атмосферном давлении, распределение горючего вещества внутри камеры было неравномерным, да и прилегание поршня к стенкам цилиндра требовало совершенствования. В те времена поршень паровой машины считался подогнанным к стенкам цилиндра, если между ними с трудом проходила монета.

Братья построили двигатель и оснастили им в 1806 году трехметровую лодку, весом 450 кг. Лодка ходила вверх по речке Соне со скоростью вдвое больше скорости течения.

У Лазара Карно был сын — лейтенант Главного штаба Сади Карно, который в 1824 году издает в 200 экземплярах работу, увековечившую впоследствии его имя. Это «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». В этой книжке он заложил основы термодинамики — теории для разработки двигателей внутреннего сгорания. В книге упоминалась машина Ньепсов, которая, возможно, и натолкнула Сади Карно на размышления о двигателях будущего — всех двигателях внутреннего сгорания: и газовых, и карбюраторных, и дизельных. Он также предлагает дальнейшее совершенствование двигателя, начиная от сжатия воздуха в цилиндре и т.д.

Пройдет еще четверть века, прежде чем английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) и немецкий физик Рудольф Клаузиус возродят идеи Карно и сделают термодинамику наукой. О Ньепсах вообще никто не вспомнит. А следующий двигатель внутреннего сгорания появится лишь в 1858 году у бельгийского инженера Жан ЖосефаЭтьенЛенуара. Двухтактовый электрический карбюраторный двигатель, двигатель с искровым зажиганием, топливом для которого служил каменноугольный газ, станет первым коммерчески успешным двигателем такого рода. Первый двигатель проработал лишь несколько секунд из-за отсутствия системы смазки и системы охлаждения, которые были успешно применены на последующих образцах. В 1863 году Ленуар улучшил конструкцию своего двигателя, использовав вместо газового топлива, керосин. На нем трехколесный прототип современных машин проехал исторические 50 миль.

Двигатель Ленуара не был лишен недостатков, его КПД достигал лишь 5%, он не очень эффективно расходовал топливо и смазочные материалы, слишком сильно нагревался и т.д., но это был первый, после долгих лет забвения, коммерчески успешный проект создания нового двигателя для нужд промышленности. В 1862 году французский ученый Альфонс Беу де Рохас предложил и запатентовал первый в мире четырехцилиндровый двигатель. Но до его создания, а тем более коммерческого производства дело так и не дошло.

1864 год — австрийский инженер Зигфрид Маркус создал первый в мире одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания сырой нефти. Несколько лет спустя этот же ученый сконструировал транспортное средство, передвигающееся со скоростью 10 миль в час.

1873 год — Джордж Брайтон предложил новую конструкцию 2-х цилиндрового карбюраторного керосинового двигателя, в последствие ставшим бензиновым. Это был первая безопасная модель, правда слишком массивная и медленная для коммерческого использования.

1876 год — Николас Отто, спустя 14 лет после теоретического обоснования работы 4-х цилиндрового двигателя Рохасом, создал рабочую модель, известную, как «цикл Отто», цикл с воспламенением от искрового разряда. ДВС Отто имел вертикальный цилиндр, вращаемый вал располагался на боку, с валом была соединена специальная рейка. Вал поднимал поршень, за счет чего образовывалось разрежение, благодаря которому всасывалась топливовоздушная смесь, которая впоследствии воспламенялась. В двигателе не использовалось электрическое зажигание, инженеры не обладали достаточным уровнем знаний в электротехнике, смесь воспламенялась отрытым пламенем через специальное отверстие. После взрыва смеси возрастало давление, под действием которого поршень поднимался (сначала под действием газа, а потом по инерции) и специальный механизм отсоединял рейку от вала, вновь создавалось разрежение, топливо засасывалось в камеру сгорания, и процесс повторялся вновь. КПД этого двигателя превышал 15 %, что было значительно выше, чем КПД любой паровой машины того времени. Удачная конструкция, высокая экономичность, а так же постоянная работа над устройством агрегата (именно Отто в 1877 году запатентовал новый вид двигателя внутреннего сгорания с четырехтактным циклом, который лежит в основе большинства современных ДВС) позволило занять значительную долю рынка приводов для различных устройств и механизмов.

1883 год — французский инженер Эдуард Деламар-Деботвиль конструирует одноцилиндровый четырехтактовый двигатель, топливом в котором служил газ. И хотя до практического воплощения идей дело так и не дошло, по крайней мере, на бумаге Деламар-Деботвиль опередил ГотлибаДаймлераи Карла Бенца.

1885 год — ГотлибДаймлер создал то, что сегодня называют прототипом современного газового двигателя — устройство с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Для этих целей Даймлер совместно со своим другом Вильгельмом Майбахом приобрели мастерскую близ города Штутгарт. Двигатель создавался для того, чтобы он мог двигать экипаж, поэтому требования, предъявляемые к нему, были весьма значительными. ДВС должен был быть, компактным, обладать достаточной мощностью и не требовать газогенератора. “Reitwagen” — так назвали первое двухколесное транспортное средство изобретатели. Год спустя миру предстал и первый прототип 4-х колесного авто. Майбах разработал эффективный карбюратор, который обеспечивал эффективное испарение топлива. В то же время венгр Банки запатентовал устройство карбюратора с жиклером. В отличие от предшественников в новом карбюраторе предлагалось не испарять, а распылять топливо, которое испарялось непосредственно в цилиндре двигателя. Так же карбюратор дозирует топливо и воздух и равномерно смешивает их в нужной пропорции.ГотлибДаймлер с самого начала своей инженерной карьеры он был убежден, что паровой двигатель устарел и нуждается в скорейшей замене. Газовые двигатели — вот в чем видел перспективу развития Даймлер. Ему пришлось обстучать множество порогов фирм, которые не хотели рисковать и вкладывать деньги в пока еще неизвестный им продукт. Майбах, первый человек, который понял его, впоследствии стал его другом и партнером. В 1872 году Даймлер совместно с Николасом Отто собирает всех лучших специалистов, с которыми ему приходилось когда-либо работать во главе с Майбахом. Задача была сформулирована следующим образом: создать работоспособный и эффективный газовый двигатель. И уже два года спустя эта задача была выполнена, а производство двигателей поставлено на поток. Два двигателя в день — огромная скорость по тем меркам. Но здесь позиции Даймлера и Отто на дальнейшее развитие фирмы начинают расходиться. Первый считает, что необходимо усовершенствовать конструкцию и провести ряд исследований, второй говорит о необходимости увеличить производство уже сконструированных двигателей. На почве этих противоречий Даймлер покидает компанию, вслед за ним уходит и Майбах.В 1889 году они организуют фирму «DaimlerMotorenGesellschaft», с конвейера которой сходит первый автомобиль. А двенадцать лет спустя Майбах собирает первый автомобиль Мерседес, названный по имени своей дочери, который впоследствии станет легендой.

1886 год — 29 января Карл Бенц запатентовал конструкцию первого в мире трехколесного газового автомобиля с электрическим зажиганием, дифференциалом и водяным охлаждением. Энергия к колесам подводилась при помощи специального шкива и ремня, присоединенным к передаточному валу. В 1891 году им же была построена 4-х колесная машина. Именно Карл Бенц был первым, кому удалось совместить воедино шасси и двигатель.Уже в 1893 году автомобили Бенца становятся первыми в мире дешевыми транспортными средствами массового производства. В 1903 году Фирма «Benz&Company» слилась с фирмой Даймлера, образовав «Daimler-Benz», а позже «Mercedes-Benz», а сам Бенц стал членом наблюдательного совета, пока не умер в 1929 году. 1889 год — Даймлер усовершенствовал свой четырехтактовый двигатель, предложив V-образное расположение цилиндров и использование клапанов, намного увеличивших удельную мощность двигателя на единицу массы.

Таким был путь развития двигателей внутреннего сгорания, принесших в нашу жизнь комфорт и скорость перемещения. Дальнейшее развитие этого направления покажет время, но уже сейчас конструкторы предлагают достаточно интересные альтернативные варианты конструкции ДВС.

Двигатель внутреннего сгорания

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:

не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо, сгорая, само образует рабочее тело;

компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов;

экономичнее;

потребляет газообразное или жидкое топливо, обладающее весьма жёстко заданными параметрами (испаряемостью, температурой вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама работоспособность ДВС.

История создания

В 1807 г. французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз (François Isaac de Rivaz) построил первый поршневой двигатель, называемый часто двигателем де Риваса. Двигатель работал на газообразном водороде, имея элементы конструкции, с тех пор вошедшие в последующие прототипы ДВС: шатунно-поршневую группу и искровое зажигание. Первый практически пригодный двухтактный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром (1822-1900) в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,97 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.

Познакомившись с двигателем Ленуара, выдающийся немецкий конструктор Николаус Аугуст Отто (1832-1891) создал в 1863 двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара.

В 1876 г. Николаус Аугуст Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.

В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.

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

Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898-1899 Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, использовав бескомпрессорное распыливание топлива, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «русский дизель» или «Тринклер-мотор». На всемирной выставке в Париже в 1900 двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство дизелей и вскоре наладил массовое производство.

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

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

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

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

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

В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (ЩЭЛ1).

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

Типы двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели — камера сгорания содержится в цилиндре, тепловая энергия превращается в механическую с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Газовая турбина — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.

Жидкостный ракетный двигатель и воздушно-реактивный двигатель преобразуют энергию сгорающего топлива непосредственно в энергию реактивной газовой струи.

Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля (двигатель Ванкеля).

ДВС классифицируют:

по назначению — на транспортные, стационарные и специальные.

по роду применяемого топлива — лёгкие жидкие (бензин, газ), тяжёлые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).

по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее (в цилиндре ДВС).

по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.

по количеству и расположению цилиндров.

Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддува (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма.

Более двух веков прогресс человечества неразрывно связан с различными машинами, особенно с транспортными средствами. Которые помогали быстро перемещать товары от поставщиков к потребителям. Те, кто придумал двигатель внутреннего сгорания (ДВС), внесли весомый вклад в развитие человеческой цивилизации. Поскольку автомобили, корабли и самолеты до сих пор остаются главным двигателем в истории человечества. Первым коммерчески успешным ДВС считается двигатель французского изобретателя из Бельгии Жана

Первый шаг

В конце 18 века французский механик Филипп Лебон впервые получил светильный газ и запатентовал способ его получения при пиролизе древесины или угля. Смесь метана, водорода и угарного газа стала широко использоваться для освещения улиц европейских городов. Изобретатели многих стран мира взялись за конструирования двигателя, использующего это относительно недорогое и эффективное топливо.

Тогда многие инженеры понимали, что эффективность двигателя повысится, если топливо не сжигать в топке, как в паровом двигателе. А непосредственно в цилиндре.

Однако тем, кто придумал первый стал все тот же Филипп Лебон. В 1801 году, через два года после открытия светильного газа, Лебон получил патент на двигатель, работающий на смеси сжатого газа и воздуха. Они накачивались в рабочий цилиндр и там воспламенялись. Однако изобретение осталось только на бумаге, в 1804 году Лебон был убит. Он остался одним из многих инженеров в истории создания двигателя внутреннего сгорания, кто придумал, но не реализовал на практике свое изобретение.

Первый коммерческий успех

В последующий период механики многих европейских стран пытались создать нормально работающий образец ДВС на светильном газе. Однако все эти усилия долгое время не приводили к появлению двигателя, который мог бы конкурировать по эффективности с паровой машиной.

Тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания, добившегося коммерческого успеха, стал бельгийский механик французского происхождения Жан Этьен Ленуар. Он первым решил воспламенять газовоздушную смесь посредством электрической искры. Возможно, такая идея пришла к нему, потому что инженер работал на гальваническом заводе. Однако успех пришел к нему не сразу. Первая модель проработала совсем немного и остановилась, потому что из-за большой температуры поршень расширился, и его заклинило в цилиндре. Ленуар дополнил свой ДВС водяной системой охлаждения. А после второго неудачного запуска и сконструировал систему смазки. К 1864 году он продал больше 1400 своих двигателей и разбогател.

Первый двигатель в массовом производстве

Среди тех, кто придумал двигатель внутреннего сгорания — немецкий инженер Николас Отто. Он усовершенствовал машину, работающую на светильном газе, и в 1864 году получил патент на свою модель ДВС. Которая была продана в количестве более 5000 штук.

В 1877 году Отто получил патент на двигатель с четырехтактным циклом. Этот принцип лежит и сейчас в основе работы большой части газовых и бензиновых двигателей. В течение следующих двадцати лет было выпущено более 42 000 таких ДВС. Однако использование светильного газа сильно сужало возможности их использования.

Изобретение Дизеля

В начале 19 века было сформулировано описание процесса Карно. Оно утверждало, что в тепловой машине быстрое изменение объема газа (быстрое сжатие) позволит разогреть рабочее тело до температуры горения.

В 1890 году Рудольф Дизель изобрел способ практического использования цикла Карно. Он стал первым, кто придумал дизельный двигатель внутреннего сгорания. В течение нескольких лет немецкий инженер запатентовал несколько вариантов конструкции. Первая, практически работающая модель, была собрана в 1897 году и названа дизель-мотором. С 1889 года начато массовое производство дизельных двигателей.

В поисках нового топлива

Одновременно с совершенствованием ДВС шел активный поиск наиболее эффективного топлива. Уже были опробованы двигатели, использовавшие в качестве горючего угольную пыль, водород, смесь скипидара и спирта, нефть. Некоторые из них работали, но не получили широкого распространения из-за высокой цены. Однако наиболее перспективным направлением для инженеров виделось использование вместо газа паров испаряемого жидкого горючего.

В 1872 году американец Брайтон пытался работать с керосином. Однако тот испарялся не очень интенсивно, и он перешел на бензин более легкой фракции. Для работы на новом топливе необходимо было разработать дополнительное устройство, переводившее новое горючее в газообразное состояние. После чего пары бензина необходимо было смешать с воздухом. Брайтон изобрел и первый испарительный карбюратор, который однако получился не очень удачным. Но именно он задал тренд в использовании горюче-смазочных материалов в качестве топлива.

Бензиновый двигатель

Когда наиболее эффективный вид горючего для ДВС был определен, многие инженеры начали работать над машиной, работающей на бензине. Среди тех, кто придумал бензиновый двигатель внутреннего сгорания, наибольший вклад внес Вместе со своим партнером Вильгельмом Майбахом он создал мастерские в Штутгарте. Там начали производить калильные бензиновые двигатели.

Венгерский инженер Донат Банки тоже относится к тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания. В 1893 году ему выдали патент на карбюратор с жиклером, принцип работы которого до сих пор используется в современных машинах. Первые ДВС были с одним цилиндром, в конце 19 века появились двухцилиндровые, а с началом 20 века — четырехцилиндровые.

История двигателя внутреннего сгорания презентация. Двигатель внутреннего сгорания. История создания. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются относительно несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например в транспорте.

История создания двигателей внутреннего сгорания В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.

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

Жан Этьен Ленуар В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому инженеру Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи. Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из- за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу- она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто. В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания». На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разряжённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15%, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство. Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Рошем. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл. Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.

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

Бензиновый двигатель Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Юлиус Даймлер. Много лёт он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом. Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр. Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях заставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалась за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха. Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров. В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.

Состав Поршневые двигатели камерой сгорания является цилиндр, где химическая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно- поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. По типу используемого топлива делятся на: Бензиновые смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Дизельные специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры воздуха, подвергшегося сжатию в цилиндре.

Газовые двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях: Смеси сжиженных газов хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Сжатые природные газы хранятся в баллоне под давлением атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие отсутствие испарителя. Генераторный газ газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твёрдого топлива используются:

УгольТорфДревесина Газодизельные основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю. Роторно-поршневой Комбинированный двигатель внутреннего сгорания двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно- поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув). RCV — двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт вращения цилиндра. Цилиндр совершает вращательное движение попеременно проходя впускной и выпускной патрубок, поршень при этом совершает возвратно-поступательные движения.

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартёр. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме. Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

Слайд 2

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.
Несмотря на то, что ДВС являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.

Слайд 3

Типы ДВС

Роторно-поршневые

Слайд 4

Бензиновые

Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

Слайд 5

Дизельные

Специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Слайд 6

Газовые

двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:
смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаренная в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150-200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.
генераторный газ — газ, полученный превращением твердого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются:
уголь
торф
древесина

Слайд 7

Роторно-поршневые

За счет вращения в камере сгорания многогранного ротора динамически формируются объёмы, в которых происходит обычный цикл ДВС.
Схема

Слайд 8

Четырехтактный ДВС

Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто1. впуск2. сжатие3. рабочий цикл4. выпуск

Слайд 9

Роторный ДВС

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый)
___________________________
Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре.

Слайд 10

Двухтактный ДВС

Двухтактный цикл. в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще.
Впрыск горючего
Сжатие
Воспламенение
Отвод газов

Слайд 11

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартер. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии.
Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

Слайд 12

Запуск двигателя внутреннего сгорания

Электростартёр
Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается электродвигателем(на рисунке – схема вращения простейшего электродвигателя), питающимся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора, приводимого основным двигателем). Но у него есть один существенный недостаток: чтобы провернуть коленчатый вал холодного двигателя, особенно зимой, ему необходим большой пусковой ток.

Двигатели внутреннего сгорания

Учебный центр «ОНикС»

Устройство двигателя внутреннего сгорания

1 — головка цилиндра;

2 — цилиндр;

3 — поршень;

4 — поршневые кольца;

5 — поршневой палец;

7 — коленчатый вал;

8 — маховик;

9 — кривошип;

10 — распределительный вал;

11 — кулачок распределительного вала;

12 — рычаг;

13 — клапан;

14 — свеча зажигания

Верхнее крайнее положение поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (в. м. т.)

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Нижнее крайнее положение поршня в цилиндре называется нижней мертвой точкой

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Расстояние, проходимое поршнем от одной до другой мертвой точки, называется

ходом поршня
S
.

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Объем V
с
над поршнем, находящимся в в. м. т., называется объемом камеры сгорания

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Объем V
п
над поршнем, находящимся в н. м. т. называется

полным объемом цилиндра
.

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Объем Vр,
освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. к н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра
.

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Рабочий объем цилиндра

Где: D —
диаметр цилиндра;

S — ход поршня.

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Полный объем цилиндра

V

c

+V

h

= V

n

Параметры двигателей внутреннего сгорания

Степень сжатия

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

4-х тактный

2-х тактный

двигателя
.

Первый такт —
впуск
.

Поршень перемещается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение 0,7- 0,9 кгс/см и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр.

Температура смеси в конце впуска

75-125°С.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного
двигателя
.

Второй такт-
сжатие
.

Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т., оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются, достигая к концу такта соответственно

9-15 кгс/см
2
и 35О-50О°С.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного
двигателя
.

Третий такт — расширение, или
рабочий ход
.

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, происходит быстрое сгорание смеси. Максимальное давление при сгорании достигает 30-50 кгс/см
2
, а температура 2100-2500°С.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного
двигателя
.

Четвертый такт — в ы п у с к

Поршень перемещается от

н.м.т.
к в.м.т.,
выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного. К концу такта давление в цилиндре снижается до 1,1-1,2 кгс/см 2 , а температура — до 70О-800°С.

Работа четырехтактного карбюраторного
двигателя
.

Разделенная вихрекамерная камера сгорания

Формы камер сгорания у дизелей

Разделенная форкамерная камера сгорания

Формы камер сгорания у дизелей

Полуразделенная камера сгорания

Формы камер сгорания у дизелей

Неразделенная камера сгорания

Установка на клапане ширмы

Тангенциальное расположение канала

Винтовой канал

Способы создания вихревого движения заряда во время впуска

Винтовой канал

Принцип работы дизельного двигателя
.

двигателя
.

Работа двухтактного карбюраторного
двигателя
.

создания..

История создания

Этьен Ленуар (1822-1900)

Этапы развития ДВС:

1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе

1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел.

1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше.

1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине

Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера.

К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью.

Август Отто (1832-1891)

Карл Бенц

История создания

Трехколесная коляска, изобретенная Карлом Бенцом

Принцип действия

Четырехтактный двигатель

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

Различают 4 такта:

1 такт
– впуск
(горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр)

2 такт
– сжатие
(клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива)

3 такт
– рабочий ход
(происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу)

4 такт
– выпуск
(отработавшие газы вытесняются поршнем)

Принцип действия

Двухтактный двигатель

Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

1 такт 2 такт

На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах

КПД двигателя

КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40%
. Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%.
Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя.

Способы увеличения мощности двигателя:

Использование многоцилиндровых двигателей

Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси)

Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя)

Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра

КПД двигателя

Степень сжатия

Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее:

e V
2
V
1

где V2
и V1
— объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.

Разновидности ДВС

Двигатели Внутренненго Сгорания

Основные компоненты двигателя

Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя

Остов двигателя
(блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон)

Механизм движения
(поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик)

Механизм газораспределения
(кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла)

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Август Отто
В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу- она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.
В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».
На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разряжённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15%, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

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

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Введение в двигатель внутреннего сгорания — Concept Sailorstaan ​​

Что такое двигатель внутреннего сгорания ?

Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС, простыми словами, представляет собой систему теплового двигателя, в которой сгорание топлива в присутствии окислителя происходит внутри камеры сгорания, внутри самого двигателя. Из-за сгорания газы с высокой температурой и высоким давлением расширяются, прикладывая прямую силу к таким компонентам двигателей, как поршень, ротор, турбина и т. д.Преобразование химической энергии (сгорания) в механическую энергию наиболее эффективно осуществляется с помощью двигателя внутреннего сгорания. Первый в мире двигатель внутреннего сгорания был изобретен Этьеном Ленуаром в 1858 году. Однако первый современный двигатель внутреннего сгорания не был изобретен до 1876 года Николаусом Отто. С тех пор в эти двигатели были внесены сотни, если не тысячи улучшений, и сегодня почти каждый сектор или область сильно зависят от ДВС.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов: четырехтактные и двухтактные.Под ходом понимается полное движение поршня вдоль цилиндра в любом направлении. Таким образом, двигатели классифицируются по количеству тактов, которые они делают для завершения одного термодинамического цикла.

Четырехтактный двигатель

Это тип двигателя внутреннего сгорания, для завершения одного цикла которого требуется 4 такта. Каждый такт поворачивает коленчатый вал на 180 градусов, то есть за цикл коленчатый вал совершает два полных оборота, т. е. 720 градусов. Изобретенный в 1862 году Карлом Ойгеном Лангеном и Николаусом Отто, это был первый тип двигателя внутреннего сгорания.Основные составляющие четырехтактного двигателя следующие —

  • Piston
  • Crankshaл
  • Carshaft
  • Spear Plug
  • цилиндр
  • клапаны
  • Carburetor
  • Mywheel
  • Соединительные штанги
  • Топливные форсунки

4-тактный двигатель

Двигатель совершает в общей сложности четыре такта за один полный цикл. Поэтому, чтобы понять его рабочий механизм, мы можем взглянуть на различные штрихи и посмотреть, что происходит во время этих штрихов.

  • ВПУСК — Такт впуска или всасывания — это первый такт цикла, при котором поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ), когда впускной клапан открыт. Это создает вакуум в цилиндре, в результате чего воздушно-топливная смесь заполняет цилиндр.
  • СЖАТИЕ – В этом такте поршень перемещается от НМТ. до ВМТ, в то время как впускной и выпускной клапаны закрыты, что приводит к сжатию воздушно-топливной смеси и ее готовности к рабочему такту.
  • МОЩНОСТЬ – Также известный как такт воспламенения или горения, в этом такте смесь сжатого воздуха/топлива воспламеняется свечой зажигания. За счет этого поршень перемещается из ВМТ. в B.D.C. Это производит механическую энергию для вращения коленчатого вала.
  • ВЫПУСК — Это последний ход, во время которого поршень снова возвращается из НМТ. в Т.Д.С. при этом выпускной клапан открыт, благодаря чему выхлопные газы выбрасываются из цилиндра. Следовательно, цикл завершается, и поршень возвращается в исходное положение, чтобы начать следующий цикл.

Работа 4-тактного двигателя

Двухтактный двигатель

Как следует из названия, это тип двигателя внутреннего сгорания, термодинамический цикл которого завершается за 2 полных хода. В каждом такте коленчатый вал поворачивается на 180 градусов, следовательно, коленчатый вал делает один полный оборот к концу двух тактов. Он был изобретен немецким изобретателем Карлом Бенцем в 1880 году и широко использовался во время мировой войны из-за простой конструкции и дешевого обслуживания. Его компоненты включают —

  • Топливный инжектор
  • Chylinder
  • Глава
  • Crank
  • Crankshaл
  • Соединительный стержень
  • Порты
  • поршня
  • поршневые кольца

2 ход двигателя

аналогично, чтобы понять механизм В двухтактном двигателе нам нужно рассмотреть каждый такт по отдельности и посмотреть, что происходит в двигателе во время цикла.

  • СЖАТИЕ – Впускное отверстие открывается, и топливно-воздушная смесь заполняет цилиндр. Поршень перемещается вверх от НМТ к ВМТ, вызывая сжатие смеси. Затем свеча зажигания воспламеняет сжатую смесь, и начинается рабочий ход.
  • МОЩНОСТЬ – При сгорании смеси возникает сила, которая перемещает поршень вниз от ВМТ. в B.D.C. из-за расширения газов. Выхлопные газы удаляются путем открытия выпускного отверстия.

Работа двухтактного двигателя

Преимущества и недостатки

Хотя оба эти типа двигателей внутреннего сгорания широко используются в различных отраслях промышленности по всему миру, они также имеют свои недостатки и сильные стороны.

Четырехтактный двигатель более эффективен по сравнению с двухтактным, но более тяжелый вес ставит его в невыгодное положение. Кроме того, поскольку четырехтактный двигатель потребляет топливо только за один такт, он более экономичен.Четырехтактные двигатели работают тише и создают более высокий крутящий момент при более низких оборотах, тогда как двухтактные двигатели создают высокий крутящий момент при более высоких оборотах.

Кроме того, двухтактный двигатель выдает большую мощность. Но из-за того, что они работают на более высоких оборотах, они всегда подвергаются более высокому риску износа, поэтому балл за долговечность достается четырехтактному двигателю. Но, с другой стороны, благодаря более простой конструкции двухтактные двигатели намного проще ремонтировать и обслуживать, чем четырехтактные.
Что касается тяжелых морских судов, двухтактные двигатели с прямоточной продувкой идеально подходят и используются во всем мире по множеству причин, главными из которых являются высокая выходная мощность и простота обслуживания в течение длительного срока службы.
Следовательно, всегда рекомендуется понимать тип приложения, которое вы собираетесь использовать, прежде чем решать, какой тип двигателя лучше всего соответствует их требованиям.

В каком году был изобретен двигатель внутреннего сгорания? Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Рекордсмены наших дней

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — двигатель, в котором топливо сжигается непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.Двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию сгорания топлива в механическую работу.

По сравнению с двигателями внутреннего сгорания внешнего сгорания:

не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо, сгорая, само образует рабочее тело;

компактнее, так как не имеет ряда дополнительных блоков;

более экономичный;

потребляет газообразное или жидкое топливо с очень жестко заданными параметрами (летучесть, температура вспышки паров, плотность, теплота сгорания, октановое или цетановое число), так как от этих свойств зависит работоспособность самого ДВС.

История создания

В 1807 году французско-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил первый поршневой двигатель, часто называемый двигателем де Риваза. Двигатель работал на газообразном водороде, имел конструктивные элементы, вошедшие с тех пор в последующие прототипы ДВС: шатунно-поршневую группу и искровое зажигание. Первый практически пригодный двухтактный двигатель внутреннего сгорания был построен французским механиком Этьеном Ленуаром (1822-1900) в 1860 году. Мощность составляла 8,8 кВт (11,8 кВт).97 л.с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и осветительного газа с электроискровым зажиганием от внешнего источника. КПД двигателя не превышал 4,65%. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара приобрел некоторую популярность. Используется в качестве лодочного двигателя.

Познакомившись с двигателем Ленуара, выдающийся немецкий конструктор Николаус Август Отто (1832-1891) создал в 1863 году двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания.Двигатель имел вертикальное расположение цилиндров, открытое пламенное зажигание и КПД до 15%. Смещенный двигатель Ленуара.

В 1876 году Николаус Август Отто построил усовершенствованный четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.

В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович построил первый в России бензиновый карбюраторный двигатель.

В 1885 году немецкие инженеры Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали легкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885 году, а в 1886 году — первого автомобиля.

Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился улучшить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 году предложил двигатель с воспламенением от сжатия. На заводе Людвига Нобеля Эммануэля Людвиговича Нобеля в Санкт-Петербурге в 1898-1899 годах Густав Васильевич Тринклер усовершенствовал этот двигатель, применив безкомпрессорное распыление топлива, что позволило использовать в качестве топлива масло. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением с высокой степенью сжатия стал самым экономичным стационарным тепловым двигателем.В 1899 году на заводе Людвига Нобеля был построен первый в России дизельный двигатель и налажено серийное производство дизелей. Этот первый дизельный двигатель имел мощность 20 л.с. с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частота вращения 180 об/мин. В Европе дизель, усовершенствованный Густавом Васильевичем Тринклером, получил название «Русский дизель» или «Тринклер-мотор». На Всемирной выставке в Париже в 1900 году дизельный двигатель получил главный приз. В 1902 году Коломенский завод купил лицензию на производство дизелей у Эммануила Людвиговича Нобеля и вскоре приступил к серийному производству.

В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р.А. Дизели Корейво стали широко применяться на теплоходах Коломенского завода. Они также производились на заводах Нобеля.

В 1896 году Чарльз У. Харт и Чарльз Парр разработали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их 6-тонный № 3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и ​​находится в Национальном музее американской истории Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия.Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадежную систему зажигания и мощность 30 л.с. с. холостого хода и 18 л. с. под нагрузкой

Первым практически применимым трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трехколесный трактор Дэна Алборна 1902 года выпуска. Было построено около 500 таких легких и мощных машин.

В 1903 году братья Орвилл и Уилбур Райт подняли в воздух первый самолет. Двигатель самолета изготовил механик Чарли Тейлор. Основные детали двигателя были изготовлены из алюминия.Двигатель Райта-Тейлора был примитивным вариантом инжекторного бензинового двигателя.

На первом в мире теплоходе — нефтебарже «Вандал», построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для Товарищества братьев Нобель, были установлены три четырехтактных дизеля мощностью по 120 л каждый. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат».

В 1924 году по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском заводе в Ленинграде был создан тепловоз ЮЭ2 (Щель1).

Практически одновременно в Германии по заказу СССР и по проекту профессора Ю. В. Ломоносова по личному указанию В. И. Ленина в 1924 г. на немецком заводе Эсслинген (бывший Кесслер) под Штутгартом был построен тепловоз Эель2 (первоначально Юэ001).

Типы двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели — камера сгорания содержится в цилиндре, тепловая энергия преобразуется в механическую с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Газовая турбина — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.

Жидкостный ракетный двигатель и воздушно-реактивный двигатель преобразуют энергию сгорания топлива непосредственно в энергию реактивной газовой струи.

Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счет вращения рабочих газов ротора специального профиля (двигатель Ванкеля).

Двигатели внутреннего сгорания классифицируются:

по назначению — транспортные, стационарные и специальные.

по виду используемого топлива — легкое жидкое (бензин, газ), тяжелое жидкое (дизельное топливо, судовое топливо).

по способу образования горючей смеси — наружный (карбюратор) и внутренний (в цилиндре ДВС).

по объему рабочих полостей и массогабаритным характеристикам — легкие, средние, тяжелые, специальные.

по количеству и расположению цилиндров.

В дополнение к указанным выше критериям классификации, общим для всех двигателей внутреннего сгорания, существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей.Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддуву (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма.

Сегодня двигатели внутреннего сгорания окружают нас практически со всех сторон — количество автомобилей измеряется сотнями миллионов. Кроме того, они используются во многих других устройствах, от электрогенераторов до авиации.Но при всем их разнообразии принцип их работы одинаков – сжигание жидкого топлива в смеси с кислородом в небольшой камере. При этом происходит микровзрыв и под действием высокого давления расширяющихся газов происходит перемещение основной подвижной части двигателя — поршня. Принцип, в общем-то, прост, но интересно, кто первый это придумал?

А первым, кто решил использовать энергию горящего топлива для создания двигателя, был французский инженер Филипп Ле Бон.В 1799 году он открыл так называемый светящийся газ, который состоял из смеси водорода, метана и углекислого газа. В том же году он запатентовал способ получения этого газа из древесины или угля. Позже этот газ стали широко использовать для освещения — в газовых фонарях.

Но Ле Бон на этом не остановился. Уже в 1801 году он запатентовал газовый двигатель. В его конструкции сжатый воздух и сжатый светящийся газ впрыскивались в рабочий цилиндр, а затем воспламенялись и приводили в движение поршень.Интересно, что камеры сгорания располагались по обеим сторонам поршня и стреляли попеременно, то есть двигатель постоянно совершал полезную работу и должен был развивать хорошую мощность. Трагическая смерть в 1804 году прервала деятельность этого талантливого изобретателя.

Следующим, кто взялся за идею двигателя внутреннего сгорания, был бельгийский механик Жан Этьен Ленуар. Он также использовал светящийся газ, но придумал поджигать его электрической искрой. Он даже создал первый работающий двигатель, который проработал совсем немного — поршень, расширившийся от температуры, застрял в цилиндре.Во второй модификации Ленуар применил водяное охлаждение, а затем использовал поршневую смазку. И тут двигатель заработал нормально. В 1864 году Ленуар продал 300 двигателей, но перестал их совершенствовать и вскоре появились более совершенные конструкции.

Немецкий изобретатель Август Отто запатентовал конструкцию своего двигателя в 1864 году и со временем значительно усовершенствовал ее. Этот двигатель был очень популярен, но имел серьезный недостаток — в качестве топлива использовался тот же легкий газ.

В 1872 году американцу Брайтону пришла в голову идея использовать в качестве топлива керосин, а затем бензин.Но жидкость нужно было превратить в газ, чтобы получить воздушно-бензиновую смесь, поэтому Брайтон изобрел такое устройство — карбюратор. Только вот работал он плохо.

Итак, в 1883 году был создан первый реально работающий бензиновый двигатель. Его изобрел немецкий инженер Готлиб Даймлер. Даймлер работал в фирме Отто, и ему показали первый набросок, но он проигнорировал его. В результате Даймлер и его друг Вильгельм Майбах начали работать над новым двигателем самостоятельно. Так что Отто упустил свое счастье, ведь в результате получился компактный, легкий и мощный двигатель.

Сейчас двигатели внутреннего сгорания настолько распространены, что бюджет многих стран зависит от продажи нефти, из которой производится бензин. Теперь не люди управляют двигателем, а он управляет ими. Предпринимаются попытки создания принципиально новых типов двигателей, более дешевых и экологичных.

Например, японцы представили рабочую модель автомобиля, работающего на воде. Что может быть дешевле и доступнее воды, которой на планете больше, чем суши? Современные технологии позволяют получать энергию практически из чего угодно.

Итак, этот японский автомобиль существует в единственном экземпляре — он был сделан для регистрации патента. Что он может сделать? А может он целый час может проехать на литре воды любого качества — от дождевой до морской, лишь бы без грязи, проехать час, причем со скоростью 80 км/ч. Ты можешь представить? Взял бутылку воды — и катайся на здоровье, а она кончится — можешь набрать еще из реки или из-под крана.

Есть ли будущее у таких автомобилей? Казалось бы — несомненно.Но… есть производители бензина и экспортеры нефти… Весь мир давно поделен на сферы влияния и что-то новое, нарушающее привычный порядок, а тем более вредоносное, быстро замалчивается или прячется в ящик. Монополистов нельзя растоптать. Патенты на такие технологии выдают неохотно. Но кто знает, может идея и пробьет себе дорогу…

Двигатель является одним из основных узлов автомобиля. Без изобретения двигателя автомобильная промышленность, скорее всего, заглохла сразу после изобретения колеса.Прорыв в истории создания автомобилей произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, дающей скорость.

Попытки создать устройство, похожее на двигатель внутреннего сгорания, начались еще в 18 веке. Многие изобретатели участвовали в создании устройства, способного преобразовывать энергию топлива в механическую энергию.

Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали устройство, которое сами назвали «пиреолофор».В качестве топлива для этого двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако это изобретение так и не получило научного признания и существовало, по сути, только в чертежах.

Первым успешным двигателем, поступившим на рынок, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Дж.Дж. Этьен Ленуар. Год рождения этого изобретения – 1858 год. Это был двухтактный электродвигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил угольный газ. Однако изобретатель не учел необходимость смазки и охлаждения своего двигателя, поэтому проработал он очень недолго.В 1863 году Ленуар модернизировал свой двигатель, добавив недостающие системы и введя в качестве топлива керосин.


Дж.Дж. Этьен Ленуар

Устройство было крайне несовершенным — сильно грелось, неэффективно использовалась смазка и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные машины, которые также были далеки от совершенства.

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

В 1873 году другому инженеру — Джорджу Брайтону — удалось сконструировать 2-цилиндровый двигатель. Сначала он работал на керосине, а затем на бензине. Недостатком этого двигателя была чрезмерная массивность.

В 1876 году произошел прорыв в производстве двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто первым создал технически сложное устройство, эффективно преобразующее энергию топлива в механическую энергию.

Николас Отто

В 1883 году француз Эдуард Деламар разработал проект двигателя, работающего на газе.Однако его изобретение существовало только на бумаге.

1185 В истории автомобилестроения появляется громкое имя — . Ему удалось не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя — с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный мотор, который также способствовал развитию приличной скорости движения.

Параллельно с Daimler работал над созданием двигателей и автомобилей.

В 1903 году произошло слияние компаний Daimler и Benz, в результате чего образовалась полноценная автомобильная компания.Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.

Pyréolophore: новый принцип работы двигателя

Именно в Ницце Клод и Нисефор Ньепс начали свою первую изобретательскую деятельность. Сначала их интерес был сосредоточен на создании нового принципа действия двигателя, основанного на использовании расширения воздуха при взрыве. Знали ли они работы Гюйгенса (1625-1695), который уже использовал воздух, расширенный взрывом пороха в цилиндре, для движения поршня?

Париж, 9 ноября 1806 года.Презентация, описание и чертежи двигателя, изобретенного Клодом и Нисефором.

Сначала братья Ньепс использовали в качестве взрывчатого вещества порошок, приготовленный из спор растения: Lycopodium (широкий мох), затем они использовали уголь, смешанный со смолой. Так они изобрели первый двигатель внутреннего сгорания, который назвали пиреолофор (pyr=огонь, eolo=ветер и phore=я несу или произвожу).

Отчет 1806 года об изобретении пиреолофора

В 1806 году они написали первый отчет.Комиссия Национального института, также известного как Академия наук, которой было поручено провести оценку изобретения, вынесла следующий вердикт:
«Топливо, обычно используемое М.М. Niépce состоит из спор lycopodium, горение которых наиболее интенсивное и наиболее легкое; однако, поскольку этот материал был дорогостоящим, его заменили угольной пылью и при необходимости смешивали с небольшой порцией смолы, которая действует очень хорошо, как это было доказано многими опытами. В М.В машине М. Ньепса ни одна часть тепла не рассеивается заранее; движущая сила является мгновенным результатом, и весь эффект топлива используется для создания расширения, вызывающего движущую силу.
В другом эксперименте машина, установленная на лодке с носом шириной около двух футов и высотой в три фута, уменьшенной в подводной части и массой около 2000 фунтов, шла вверх по реке Сона только на мощности двигателя, со скоростью более река в противоположном направлении; количество сжигаемого топлива составляло около ста двадцати пяти гран в минуту, а количество пульсаций составляло от двенадцати до тринадцати за то же время.Затем уполномоченные заключают, что машина, предложенная М.М. Ньепс изобретателен, так что он может стать очень интересным по своим физическим и экономическим результатам и заслуживает одобрения Комиссии».
Отчет Лазара Карно и К.Л. Бертолле 15 декабря 1806 года.

Братья Ньепс провели несколько испытаний на озере Баттерей, расположенном посреди леса Ла-Шарме, недалеко от Сен-Лу-де-Варенн. Они получили патент сроком на десять лет.Этот патент был подписан императором Наполеоном и датирован 20 июля 1807 года.
Никефор и Клод продолжали совершенствовать пиреолофор. 24 декабря 1807 года они сообщили Лазару Карно, что получили легковоспламеняющийся порошок, смешав одну часть смолы с девятью частями угля. Но в 1816 году их прогресс был недостаточен для получения субсидий на их изобретение. Срок действия патента подходил к концу, и Клод решил отправиться в Париж, а затем в Англию, надеясь использовать двигатель.

Первый план пиреофора, нарисованный братьями Ньепс.Источник: Архив INPI

Взлет и падение двигателей внутреннего сгорания?

Питер Дебенхэм, старший консультант Ignite Exponential, подразделения Plextek, занимающегося инновационным бизнесом и предоставляющего консультации по проектированию и проектированию, связывает одно из наиболее значимых изобретений последних 150 лет с современным выгоранием.

В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе.В 1876 году Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом. Три года спустя Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель, а к 1892 году Рудольф Дизель разработал самый первый двигатель с воспламенением от сжатия.

Этот ход событий произвел революцию в том, как люди во всем мире будут путешествовать для будущих поколений. Двигатель внутреннего сгорания был здесь, чтобы остаться.

Итак, представьте, если бы завтра утром вы увидели в своей газете следующий заголовок: «Все городские заправочные станции прекращают продажу бензина и дизельного топлива, а большинству городских ремонтных мастерских грозит банкротство».

Хотя электромобили существуют уже много лет, темпы изменений ускоряются быстрее, чем кто-либо ожидал. Премьер-министр Борис Джонсон объявил о своем «Плане из десяти пунктов для зеленой промышленной революции». Один из десяти пунктов включает в себя акцент на преобразовании нашей национальной инфраструктуры для лучшей поддержки электромобилей с конечной целью — искоренить продажу бензиновых и дизельных автомобилей в Великобритании к 2030 году, на 10 лет раньше, чем планировалось.

Премьер-министр сказал: «Наша зеленая промышленная революция будет приводиться в действие ветряными турбинами Шотландии и Северо-Востока, приводиться в движение электромобилями, произведенными в Мидлендсе и усовершенствованными с помощью новейших технологий, разработанных в Уэльсе, так что мы можем посмотреть вперед к более процветающему, более зеленому будущему.

Достигнем ли мы этой амбициозной цели, покажет только время. Но как только владение электромобилем (EV) достигнет определенного переломного момента, возможность запуска автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) во многих областях станет непрактичной. С учетом мер по борьбе с загрязнением окружающей среды даже 25% владельцев электромобилей будут означать, что практически никто из водителей в городских районах не будет использовать автомобиль с ДВС.

Многие люди до сих пор не уверены, станут ли электромобили большинством.Тем не менее, многие в равной степени ошибаются, полагая, что они также постепенно заменят бензиновые и дизельные автомобили без каких-либо других побочных эффектов.

Учитывая, что средний возраст автомобиля на дорогах Великобритании составляет восемь лет, транспортные средства с ДВС постепенно исчезнут через 12-15 лет, даже если ДВС завтра запретят. Это может иметь место для Великобритании в целом, но в районах с большим городским и пригородным населением изменения, вероятно, произойдут намного быстрее, чем кто-либо думает. Почему? Инфраструктура.

Изменения в зарядке

В настоящее время большинство пользователей электромобилей заряжают свои автомобили дома и остаются в пределах диапазона одной зарядки своего автомобиля примерно 99% времени.Но около половины владельцев автомобилей не имеют парковки во дворе, поэтому им потребуется какая-то коммерческая система зарядки, а не частная. Вместо нынешней медленной зарядки через сотни тысяч автономных точек зарядки более вероятно, что будет преобладать быстрая зарядка с высокой плотностью на меньшем количестве «заправочных» станций, что, в свою очередь, упростит планирование инфраструктуры электроснабжения.

Чтобы поддержать это ускорение в Великобритании, премьер-министр объявил, что 1,3 миллиарда фунтов стерлингов будут инвестированы в развертывание точек зарядки для электромобилей в домах, на улицах и на автомагистралях по всей стране, чтобы люди могли более легко и удобно заряжать свои машины.

У нас уже настроена сеть распределения электроэнергии. Более 99,9% домов в этой стране подключены к электричеству. У большинства есть бытовой предохранитель на 60А. Учитывая, что средний дом потребляет около 8 кВтч электроэнергии в день, это соответствует примерно 1,5 А, который ваш дом потребляет в любое время. Остается 58,5 А, которые можно использовать для зарядки автомобиля.

Если бы аккумуляторы электромобилей заряжались до полной емкости, когда светило солнце или дул ветер, то в них было бы более чем достаточно энергии для снабжения и обогрева домов, когда уровень выработки падает.Уже сейчас появляются системы, которые позволяют подключить ваш дом к машине, а не наоборот.

Но для того, чтобы это стало реальностью, необходимо улучшить многие ограничения аккумуляторной технологии. В рамках «Плана зеленой промышленной революции из десяти пунктов» правительство заявило, что в течение следующих четырех лет будет потрачено около 500 миллионов фунтов стерлингов на разработку и массовое производство аккумуляторов для электромобилей.

Электромобили требуют значительно меньшего обслуживания, чем ДВС.На данный момент такие вещи, как замена выхлопных газов и замена масла, являются основой многих местных небольших ремонтных мастерских. Такие рабочие места исчезнут, а вместе с ними и прибыльность местных мастерских. Обслуживание ДВС станет более сложным, а удобство относительного отсутствия обслуживания электромобилей будет способствовать их внедрению. Сочетание падающего спроса и последующего переквалификации, вероятно, приведет к тому, что большинству местных ремонтных мастерских придется изобретать себя заново или они обанкротятся.

Экосистема заправочной станции гораздо более уязвима, чем многие думают.Многие небольшие торговые точки уже почти убыточны и выживают за счет привлечения клиентов с помощью других услуг, расположенных в одном месте, таких как магазины и ремонтные мастерские.

К сожалению, электромобили, естественно, не подходят для заправочных станций, но им требуется значительно более длительное время простоя для более медленных циклов зарядки, которые в настоящее время составляют более 30 минут, поэтому супермаркеты с большими автостоянками, где люди уже регулярно проводят больше времени, восполнят этот пробел, традиционная заправочная станция, которая зависит от высокой текучести клиентов, может не выдержать сбоев в работе электромобилей.

Беспилотные транспортные средства, трансформация и перевозки

Даже к 2030 году мы можем достичь точки, когда большинство новых дорожных транспортных средств смогут управлять сами собой. Это оказывает гораздо большее влияние на экономику и поведение, чем то, какой вид топлива будет использоваться транспортными средствами. Если бы вы могли выбрать идеальное транспортное средство, которое автоматически появлялось бы на вашем диске для каждой поездки, в зависимости от количества пассажиров, детских кресел и взятого багажа; или если вы просто хотели специальный автобус ко дню рождения, то это привело бы к огромному сокращению требуемой энергии и использования парка транспортных средств.

Это также изменило бы транспортную отрасль, так как без водителя товары можно было бы перемещать в меньших дискретных ящиках в оптимальное время суток, что привело бы к более эффективному использованию дорожной сети. Когда транспортные средства не используются, их можно использовать для хранения энергии из сети или разумно перемещать в наиболее вероятное место, где они потребуются. Таким образом, поездки, которые организуются заблаговременно, будут дешевле.

Вместо того, чтобы подключать электромобиль к розетке, представьте, что вы используете беспроводную передачу энергии для питания транспортных средств, припаркованных в определенном месте.WiTricity, созданная группой физиков из Массачусетского технологического института (MIT), уже делает это с помощью коврика для беспроводной зарядки в вашем гараже. Та же технология может быть использована на автостоянках или даже на дорожных покрытиях. Возможно, тогда ремонтные мастерские превратятся в конверсионные центры ICE/EV. Хотя, вероятно, это не очень выгодно для крупного бизнеса; для малого и/или внештатного бизнеса это интересная перспектива, которая может спасти многие предприятия от банкротства.

Во всей реальности будущее, безусловно, будет смесью применений и энергий. Через 20 лет кто-то будет ездить на бензиновых машинах, кто-то на электромобилях, кто-то на электромобилях, а кто-то по-прежнему будет ездить на лошадях. Наследие Брайтона, Отто, Даймлера, Майбаха, Бенца и Дизеля, возможно, справедливо, будет жить еще некоторое время.

фактов о двигателях внутреннего сгорания для детей

Вы, наверное, каждый день ездите на машине в школу или на футбольную тренировку, но задумывались ли вы когда-нибудь, что заставляет вашу машину двигаться? Мощный двигатель внутреннего сгорания под капотом — это основа производительности вашего автомобиля.Секрет двигателя внутреннего сгорания заключается в простом сжигании бензина. Молекулы бензина состоят из атомов водорода и углерода. При воспламенении бензин смешивается с воздухом. Он расширяется, и одна молекула бензина становится многими молекулами. Мощный двигатель внутреннего сгорания под капотом — это основа производительности вашего автомобиля. Секрет двигателя внутреннего сгорания заключается в простом сжигании бензина.

Это расширение создает огромное количество тепла и давления. Давление заставляет поршни, прикрепленные к коленчатому валу, двигаться вверх и вниз с большой силой.Это движение вперед и назад заставляет колеса машины вращаться, и вуаля, вы двигаетесь!

Все о двигателях внутреннего сгорания: основные части двигателя внутреннего сгорания

Интересные факты о двигателях внутреннего сгорания для детей

  • В автомобилях больше одного поршня и клапана. Чем больше поршней, тем больше мощность.
  • Пушка — очень простой тип двигателя внутреннего сгорания. Пушечное ядро ​​упаковано в пушку вместе с порохом. Когда порох горит, он создает горячий газ и давление.Давление заставляет пушечное ядро ​​вылететь из пушки со скоростью 200 миль в час.
  • Поступая в двигатель, воздух проходит через воздушный фильтр, очищающий его от грязи и пыли.
  • Свеча зажигания поджигает газ, который приводит в движение поршни.
  • В космосе нет ни кислорода, ни воздуха, поэтому в ракетах есть воздушный бак рядом с топливным баком.

Чем больше поршней, тем больше мощность двигателя.

Словарь двигателей внутреннего сгорания

  1. Внутреннее сгорание : горит внутри двигателя
  2. Воспламенение : свет в огне
  3. Молекула : Мельчайшая частица чего-либо; содержит не менее двух атомов
  4. Атом : наименьшая часть химического элемента
  5. Давление : сила, которая создает
  6. Расширение : становится больше

Узнайте больше Все о двигателях внутреннего сгорания

Посмотрите это потрясающее видео о двигателях внутреннего сгорания:

3D-видео о рабочем цикле двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания Вопросы и ответы

Вопрос 1 : Что произойдет, если двигатель перегреется?

Ответ 1 : Двигатели сильно нагреваются из-за расширения топлива и перекачивания поршней. Если они станут слишком горячими, они перегреются и сгорят. Радиатор пропускает охлаждающую жидкость, чтобы двигатель оставался холодным. Выхлопная система выпускает отработавшее топливо.

 

Вопрос 2: Кто сделал первый автомобильный двигатель?

Ответ 2:  Карлу Бенцу приписывают создание того, что мы знаем как современный автомобиль, в 1886 году.Карл Бенц построил Benz Patent-Motorwagen.

 

Понравился веб-сайт Easy Science for Kids, посвященный двигателям внутреннего сгорания? Пройди БЕСПЛАТНУЮ и веселую викторину «Двигатели внутреннего сгорания» и загрузи БЕСПЛАТНУЮ таблицу «Двигатели внутреннего сгорания» для детей. Для получения подробной информации нажмите здесь.

Двигатели внутреннего сгорания | ИФПЕН

Автомобильный двигатель внутреннего сгорания обычно содержит несколько камер сгорания . Каждая из них ограничена головкой блока цилиндров, цилиндром и поршнем.

Архитектура двигателя также шарнирно связана с системой коленчатого вала , позволяющей преобразовывать возвратно-поступательное движение (движение поршня) во вращательное движение (вращение коленчатого вала).

Во время каждого цикла сгорание топливной смеси (воздушно-топливной смеси) в камере приводит к увеличению давления газа, приводящего в движение поршень и систему коленчатого вала. Поскольку коленчатый вал соединен с механическими компонентами трансмиссии (коробки передач, карданные валы и т.), его движение приводит в движение колеса автомобиля.

Коробка передач позволяет адаптировать скорость вращения колеса к скорости вращения двигателя.

Мощность двигателя зависит в первую очередь от количества энергии, вырабатываемой при сгорании, следовательно, от количества топливной смеси, присутствующей в камере сгорания. Таким образом, он напрямую связан с объемом камеры (единичный рабочий объем), количеством камер или цилиндров в двигателе (общий рабочий объем) и количеством впрыскиваемого топлива.
 

 

Почему «4-тактный»?

Термин относится к тому факту, что для преобразования химической энергии, содержащейся в топливе, в механическую энергию требуется 4 отдельных такта . Каждый ход соответствует половине оборота коленчатого вала (одно движение поршня вверх или вниз). Такты 1 и 4 предназначены для переноса газа (впуск свежего газа и выброс выхлопных газов), а такты 2 и 3 необходимы для подготовки к горению, за которым следует само горение и его преобразование в механическую энергию.

Для двигателя с искровым зажиганием и непрямым впрыском 4 такта следующие:
 

  • 1 ст ход : Впуск (Наполнение цилиндра)
    Поршень опускается и втягивает топливовоздушную смесь.
  • 2 nd  ход Сжатие
    Поршень снова поднимается, сжимая воздушно-топливную смесь. Образуется искра, воспламеняющая смесь.
  • 3 rd  ход Сгорание — Расширение
    Этот ход соответствует развитию сгорания и расширению сгоревших газов: поршень прижимается и химическая энергия преобразуется в механическую энергию.
  • 4 -й  ход : Выхлоп (Отработанные газы выводятся из цилиндра)
    Поршень снова поднимается и выталкивает отработавшие газы.

 

 

Для дизельного двигателя с воспламенением от сжатия и непосредственным впрыском 4-тактный двигатель работает одинаково, с двумя отличиями:
 

  • Чистый воздух всасывается и сжимается во время тактов 1 и 2 , затем топливо подается непосредственно в цилиндр (путем впрыска) в конце сжатия.
  • Смесь воспламеняется самопроизвольно , без искры, из-за высокой температуры воздуха в результате его сжатия.

     

Цетановое число/октановое число

Цетановое число указывает на способность дизельного топлива к самовозгоранию.

Октановое число является показателем способности бензина сопротивляться самовозгоранию и избегать неконтролируемого сгорания из-за электрической искры (аномальное сгорание, детонация).

 

Что такое горение?

Теоретически для полного сгорания 1 г обычного топлива (бензина или дизельного топлива) требуется около 14,6 г воздуха. Эта идеальная смесь называется стехиометрической смесью.

Бензиновые двигатели с непрямым впрыском в основном работают на стехиометрической смеси . После подачи в двигатель однородной смеси воздуха и бензина горение (воспламенение смеси) инициируется искрой (искровым зажиганием).Горение вызывает распространение фронта пламени, проходящего через камеру.

Текущие бензиновые двигатели с непосредственным впрыском : воздух поступает через впуск, а топливо, как и в дизельном двигателе, поступает непосредственно в камеру сгорания, что позволяет более точно управлять впрыском. Вместо премикса воздух-топливо двигатель работает с так называемым послойным зарядом. Горение по-прежнему инициируется искрой (искровое зажигание).

Дизельные двигатели работают с избытком воздуха .Дизель впрыскивается под давлением в предварительно сжатую массу воздуха. Горение инициируется самовозгоранием (воспламенение от сжатия). Сгорание называют послойным или неоднородным, поскольку оно происходит как в богатой топливом (расположенной вблизи форсунки), так и в бедной топливом (ближе к стенке цилиндра) зоне.

 

Топливо

В Европе используются бензиновые или дизельные двигатели с искровым зажиганием. Бензин и дизельное топливо являются двумя основными конечными продуктами, полученными в результате переработки сырой нефти, и их состав меняется в зависимости от требований к двигателю и, что более важно, экологических норм, связанных с качеством воздуха и сокращением выбросов парниковых газов.

 

Биотопливо можно смешивать непосредственно с бензином и дизельным топливом в различных пропорциях без необходимости адаптации двигателей, тем самым используя существующие распределительные сети. Во Франции дизель B7, продаваемый на заправке, обычно содержит до 7% (по объему) биотоплива, а бензин E10 — до 10%.

О новой концепции конструкции двигателя внутреннего сгорания II. Качающиеся двигатели

Этот документ дополняет мою более раннюю статью о недавно изобретенной конструкции двигателя внутреннего сгорания (документ ASME IMECE IMECE2008-66297 под аналогичным названием), в которой я представил свои роторные двигатели объемного типа, похожие на турбины.В настоящей статье я концентрируюсь на конструкции объемных колебательных двигателей внутреннего сгорания, основанных на тех же недавно изобретенных механизмах (наиболее компактных и прочных из существующих, особенно хорошо приспособленных для работы с высокими нагрузками), некоторые варианты которых использовались в моей работе. роторные двигатели. Конструкция предназначена для дизельных двигателей с высокой удельной мощностью (особенно специального назначения, например военного назначения), двигателей с воспламенением от сжатия и детонации гомогенного заряда.Представленная концепция обещает существенное улучшение по сравнению с традиционными поршневыми двигателями таких важных параметров двигателя, как рабочий объем/полный объем, мощность/полный объем и соотношение мощности/массы, без увеличения удельных нагрузок и, следовательно, без ущерба для прочности и надежности двигателя. Кроме того, в рамках предложенной концепции существует большое разнообразие конфигураций двигателей, а именно колебательные двигатели с плоскими или пространственными механизмами, которые можно комбинировать со значительным разнообразием систем продувки, систем зажигания и т. д.Двигатели предлагаемой конструкции имеют уплотнение почти такое же простое, герметичное и надежное, как и обычные, и намного проще, герметичнее и намного надежнее, чем обычные (Ванкеля) роторные двигатели. В статье также затронуты проблемы балансировки двигателей представленного изобретения.

Причина представления колебательных двигателей в отдельной статье заключается в их специфических качествах, которые качественно отличают эти двигатели от их роторных собратьев. Наиболее очевидным из этих качеств является различный режим движения элементов двигателя, который вызывает некоторые проблемы (например,грамм. проблема балансировки) различны в этих двух случаях. Еще одним из качеств является то, что мои колебательные двигатели, в отличие от своих роторных собратьев, позволяют естественным образом формировать семейства двигателей с разным числом колебательных механизмов на основе одной принципиальной схемы, что делает концепцию колебательного двигателя более универсальной. Кроме того, колебательные двигатели в некоторых других аспектах ближе к обычным поршневым двигателям, и поэтому их легче прототипировать и изготавливать.

Статья организована следующим образом.Для удобства читателя я делаю статью полностью самостоятельной, напоминая в первых двух разделах некоторые рассуждения и основные конструкции первой части статьи.

Add a comment

Ваш адрес email не будет опубликован.