logo1

logoT

 

Двигатель внутреннего сгорания когда изобретен


Как были устроены автомобили до изобретения бензинового двигателя

26 января 1886 года немецкий инженер Карл Бенц запатентовал автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Начиная с того момента, весь мир планомерно завоевали самодвижущиеся повозки на четырех колесах, и еще не известно, чем все это закончится. В своеобразный день рождения автомобиля "РГ" решила вспомнить, как были устроены машины до эпохи ДВС.

1. Историки предполагают, что первые автомобили могли появиться уже в ХIV веке. Ведь именно тогда итальянец Гвидо да Виджевано скрестил ветряную мельницу и тележку, получив прообраз современного транспортного средства. А немного позднее небезызвестный Леонардо да Винчи разработал подобный механизм, но с приводом на трехколесный велосипед. Гений он и есть гений…

2. А вот первым работающим паровым транспортом в мире считается изобретение Фердинанда Вербиста - иезуита из Китая, который построил свой автомобиль, как забавную игрушку, не более. Правда, игрушку для императора. Машинка была крайне мала и не могла доставить из точки "А" в точку "Б" ни царственную особу, ни простого смертного. Но факт остается фактом: в 1672 году паровой транспорт празднует свой день рождения.

3. Следующим в очереди отцов-основателей паровых машин стоит Томас Ньюкомен. Именно он в 1712 году воплотил в металле первый паровой двигатель, состоящий из цилиндра и поршня. Это уже, действительно, был прорыв! Однако, через 53 года Джеймс Уатт значительно усовершенствовал изобретение Ньюкомена. Теперь двигатель работал на основе давления, а не вакуума и стал более компактным и производительным. Его-то и начали ставить на первые паровозы.

4. В 1769 году Николас Джозеф Кагнот разработал почти полноценный авто для передвижения по узким улочкам Парижа. Копия этой машины выставлена сейчас в Музее искусств и ремесел в той же столице Франции. Правда, в те далекие времена горожане были не в восторге, когда мимо их домов проносился железный монстр весом более трех с половиной тонн! И хорошо, что в один прекрасный момент уже второй экземпляр этого "чуда" врезался в стену, разрушил ее и сам не подлежал восстановлению. Вообще, первые паровые машины были крайне тяжелыми, поэтому в следующие сто лет их ставили исключительно на рельсы… Вот как зарождалась система железнодорожных путей.

5. Вы не поверите, но электромобиль, это чудо современной техники, был изобретен еще до повсеместного применения двигателя внутреннего сгорания! Если исторические архивы не врут, то в 1828 году, изобретатель из Венгрии Аноис Джедлик собрал первую в мире модель электромобиля! А первым, кто попытался поставить данное изобретение на коммерческие рельсы, были Томас Давенпорт и Роберт Дэвидсон. Их авто с батареями увеличенной емкости начали производить в 1881-м. Но достаточно большой мощности тогда добиться так и не удалось, что дало толчок началу истории ДВС.

История бензинового двигателя (ДВС) - Двигатели автомобилей

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


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

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

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

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

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


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

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

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

История создания и производства двигателей внутреннего сгорания. История двигателя внутреннего сгорания. Отец основатель автоиндустрии

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

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

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

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

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

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


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

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

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

Главное устройство любого транспортного средства, в том числе назем-ного, является силовая установка — двигатель, преобразующий различные разновидности энергии в механическую работу.

В ходе исторического развития транспортных двигателей меха-ническая работа движения осуществлялась за счет применения:

1) мускульной силы человека и животных;

2) силы ветра и потоков воды;

3) тепловой энергии пара и различных видов газообразного, жидкого и твердого топлива;

4) электрической и химической энергии;

5) солнечной и ядерной энергии.

Записи о попытках построить самоходные средства перед-вижения были уже в XV — XVI вв. Правда, силовыми установками этих «средств передвижения» была мускульная сила человека. Одной из первых достаточно хорошо известной самоходной установкой с «мускуль-ным двигателем» является коляска с ручным приводом безногого часовщика из Нюрнберга Стефана Фарфлера, которую он соорудил в 1655 г.

Наибольшую известность в России получила «самобеглая коляска», построенная в Петербурге крестьянином Л. Л. Шамшуренковым в 1752 г.

Эта коляска, вполне вместительная для пере-возки нескольких человек, приводилась в движение мускульной силой двух человек. Первый педальный металлический велосипед, близкий по конструкции к современным, был изготовлен крепостным крестьянином Верхотрусского уезда Пермской губернии Артамоно-вым на рубеже XVIII и XIX вв.


Древнейшими силовыми установками, правда, не транспортны-ми, являются гидравлические двигатели — водяные колеса, приво-дящиеся в движение потоком (весом) падающей воды, а также ветряные двигатели. Сила ветров с древних времен использовалась для движения парусных судов, а значительно позднее и роторных. Использование ветра в роторных судах осуществлялось с помощью вертикальных вращающихся колонн, заменивших паруса.

Появление в XVII в. водяных двигателей, а позднее и паровых сыграло важную роль в зарождении и развитии мануфактурного производства, а затем и промышленной революции. .Однако боль-шие надежды изобретателей самоходных экипажей по применению первых паровых двигателей для транспортных средств не оправда-лись. Первый паровой самоход грузоподъемностью 2,5 т, построен-ный в 1769 г. французским инженером Жозефом Каньо, получился очень громоздким, тихоходным и требующим обязательных оста-новок через каждые 15 минут движения.

Только в конце XIX в. во Франции были созданы весьма удач-ные образцы самоходных экипажей с паровыми двигателями. Начи-ная с 1873 г. французский конструктор Адеме Боле построил неско-лько удачных паровых двигателей. В 1882 г. появились паровые автомобили Дион-Бутона,


а в 1887 — автомобили Леона Серполе, которого называли «апостолом пара». Созданный Серполе котел с плоскими трубками представлял весьма совершенный парогенера-тор с почти мгновенным испарением воды.


Паровые автомобили Серполе конкурировали с бензиновыми автомобилями на многих гонках и скоростных состязаниях вплоть до 1907 г. Вместе с тем совершенствование паровых двигателей в качестве транспортных двигателей продолжается и сегодня в направлении снижения их массогабаритных показателей и повышения коэффициента полез-ного действия.

Совершенствование паровых машин и развитие двигателей внут-реннего сгорания во второй половине XIX в. сопровождалось по-пытками ряда изобретателей использовать электрическую энергию для транспортных двигателей. Накануне третьего тысячелетия Рос-сия отметила столетие со дня использования городского наземного электрического транспорта — трамвая. Немногим более ста лет назад, в 80-е годы XIX в., появились и первые электрические авто-мобили. Их появление связано с созданием в 1860-е годы свинцовых аккумуляторов. Однако слишком большая удельная масса и недо-статочная емкость не позволили электромобилям принять участие в конкуренции с паровыми машинами и газобензиновыми двига-телями. Электромобили с более легкими и энергоемкими серебряно-цинковыми аккумуляторами также не нашли широкого применения. В России талантливый конструктор И. В. Романов создал в конце XIX в. несколько типов электромобилей с достаточно легкими аккумуляторами.


Электромобили имеют достаточно высокие пре-имущества. Прежде всего они экологически чистые, так как вообще не имеют выхлопных газов, обладают очень хорошей тя-говой характеристикой и большими ускорениями за счет возраста-ющего крутящего момента при снижении числа оборотов; исполь-зуют дешевую электроэнергию, просты в управлений, надежны в эксплуатации» и т. д. Сегодня электромобили и троллейбусы имеют серьезные перспективы их развития и применения на го-родском и пригородном транспорте в связи с необходимостью коренного решения проблем по снижению загрязнения окружающей среды.

Попытки создания поршневых двигателей внутреннего сгорания предпринимались еще в конце XVIII в. Так, в 1799 г. англичанин Д. Барбер предложил двигатель, работавший на смеси воздуха с газом, полученным путем перегонки древесины. Другой изобрета-тель газового двигателя Этьен Ленуар использовал в качестве топ-лива светильный газ.



Еще в 1801 г. француз Филипп де Бонне предложил проект газового двигателя, в котором воздух и газ сжимались самостоятельными насосами, подавались в смеситель-ную камеру и оттуда в цилиндр двигателя, где смесь воспламеня-лась от электрической искры. Появление этого проекта считается датой рождения идеи электрического воспламенения топливовоз-душной смеси.

Первый стационарный двигатель нового типа, работающий по четырехтактному циклу с предварительным сжатием смеси, был спроектирован и построен в 1862 г. кельнским механиком Н. Отто.



Практически все современные бензиновые и газовые двигатели до настоящего времени работают по циклу Отто (цикл с подводом теплоты при постоянном объеме).

Практическое применение двигателей внутреннего сгорания для транспортных экипажей началось в 70 — 80 гг. XIX в. на основе использования в качестве топлива газовых и бензовоздушных сме-сей и предварительного сжатия в цилиндрах. Официально изобрета-телями транспортных двигателей, работающих на жидких фракциях перегонки нефти, признаны три немецких конструктора: Готлиб Даймлер, построивший по патенту от 29 августа 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем;



Карл Бенц, построивший по патенту от 25 марта 1886 г. трехколесный экипаж с бензиновым двигателем;



Рудольф Дизель, получивший в 1892 г. патент на двигатель с само-воспламенением смеси воздуха с жидким топливом за счет теплоты, выделяющейся при сжатии.

Здесь следует отметить, что первые двигатели внутреннего сго-рания, работающие на легких фракциях перегонки нефти, были созданы в России. Так, в 1879 г. русским моряком И. С. Костовичем был спроектирован ив 1885 г. успешно прошел испытания 8-цилин-дровый бензиновый двигатель малой массы и большой мощности. Этот двигатель предназначался для воздухоплавательных аппара-тов.


В 1899 г. в Петербурге создан первый в мире экономичный и работоспособный двигатель с воспламенением от сжатия. Проте-кание рабочего цикла в этом двигателе отличалось от двигателя, предложенного немецким инженером Р. Дизелем, который пред-полагал осуществить цикл Карно со сгоранием по изотерме. В Рос-сии в течение короткого времени была усовершенствована конст-рукция нового двигателя — бескомпрессорного дизеля, и уже в 1901 г. в России были построены бескомпрессорные дизели конструкции Г. В. Тринклера, а конструкции Я. В. Мамина — в 1910 г.

Русский конструктор Е. А. Яковлев спроектировал и построил моторный экипаж с керосиновым двигателем.


Успешно работали над созданием экипажей и двигателей русские изобретатели и конст-рукторы: Ф. А. Блинов, Хайданов, Гурьев, Махчанский и многие Другие.

Основными критериями при конструировании и производстве двигателей вплоть до 70-х годов XX в. оставалось стремле-ние к повышению литровой мощности, а следовательно, и к полу-чению наиболее компактного двигателя. После нефтяного кри-зиса 70 — 80 гг. основным требованием стало получение макси-мальной экономичности. Последние 10 — 15 лет XX в. главными критериями для любого двигателя стали постоянно растущие требования и нормы по экологической чистоте двигателей и преж-де всего по коренному снижению токсичности отработавших газов при обеспечении хорошей экономичности и высокой мощ-ности.

Карбюраторные двигатели, долгие годы не имевшие конкурен-тов по компактности и литровой мощности, не отвечают сегодня экологическим требованиям. Даже карбюраторы с электронным управлением не могут обеспечить выполнение современных требо-ваний по токсичности отработавших газов на большинстве рабочих режимов двигателя. Эти требования и жесткие условия конкуренции на мировом рынке достаточно быстро изменили типаж силовых установок для транспортных средств и прежде всего для легкового транспорта. Сегодня различные системы впрыска топлива с различ-ными системами управления, включая электронные, практически полностью вытеснили использование карбюраторов на двигателях легковых автомобилей.

Коренная перестройка двигателестроения крупнейшими автомо-бильными компаниями мира в последнее десятилетие XX в. совпала с третьим периодом торможения российского двигателестроения. Из-за кризисных явлений в экономике страны отечественная про-мышленность не смогла обеспечить своевременный перевод двига-телестроения на выпуск новых типов двигателей. Вместе с тем Россия имеет хороший научно-исследовательский задел по созда-нию перспективных двигателей и квалифицированные кадры специ-алистов, способных достаточно быстро реализовать имеющийся научный и конструкторский задел в производстве. За последние 8 — 10 лет разработаны и изготовлены принципиально новые опыт-ные образцы двигателей с регулируемым рабочим объемом, а также с регулируемой степенью сжатия. В 1995 г. разработана и внедрена на Заволжском моторном заводе и на Нижне-Новгородском авто-заводе микропроцессорная система управлением топливоподачей и зажиганием, обеспечивающая выполнение экологических норм ЕВРО-1. Разработаны и изготовлены образцы двигателей с микро-процессорной системой управления топливоподачей и нейтрализа-торами, удовлетворяющие экологические требования ЕВРО-2. В этот период учеными и специалистами НАМИ разработаны и созданы: перспективный турбокомпаундный дизель, серия дизель-ных и бензиновых экологически чистых двигателей традиционной компоновки, двигатели, работающие на водородном топливе, пла-вающие транспортные средства высокой проходимости с щадящим воздействием на грунт и т. п.

Современные наземные виды транспорта обязаны своим раз-витием главным образом применению в качестве силовых устано-вок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршне-вые ДВС до настоящего времени являются основным видом сило-вых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и стро-ительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохраняться в ближайшей перспективе. Основные конкуренты по-ршневых двигателей — газотурбинные и электрические, солнечные и реактивные силовые установки — пока еще не вышли из этапа создания экспериментальных образцов и небольших опытных пар-тий, хотя работы по их доводке и совершенствованию в качестве автотракторных двигателей продолжаются во многих компаниях и фирмах всего мира.

с одержание

Введение…………………………………………………………………….2

1. История создания……………………………………………….…..3

2. История автомобилестроения в России…………………………7

3. Поршневые двигатели внутреннего сгорания……………………8

3.1 Классификация ДВС ………………………………………….8

3.2 Основы устройства поршневых ДВС ………………………9

3.3 Принцип работы……………………………………………..10

3.4 Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя………………………………………………………………10

3.5 Принцип действия четырехтактного дизеля……………11

3.6 Принцип действия двухтактного двигателя…………….12

3.7 Рабочий цикл четырехтактных карбюраторных и дизельных двигателей………………………………………….…………….13

3.8 Рабочий цикл четырехтактного двигателя………...……14

3.9 Рабочие циклы двухтактных двигателей………………...15

Заключение………………………………………………………………..16

Введение.

XX век - это мир техники. Могучие машины добывают из недр земли миллионы тонн угля, руды, нефти. Мощные электростанции вырабатывают миллиарды киловатт-часов электроэнергии. Тысячи фабрик и заводов изготавливают одежду, радиоприемники, телевизоры, велосипеды, автомобили, часы и другую необходимую продукцию. Телеграф, телефон и радио соединяет нас со всем миром. Поезда, теплоходы, самолеты с большой скоростью переносят нас через материки и океаны. А высоко над нами, за пределами земной атмосферы, летают ракеты и искусственные Спутники Земли. Все это действует не без помощи электричества.

Человек начал свое развитие с присвоения готовых продуктов природы. Уже на первом этапе развития он стал применять искусственные орудия труда.

С развитием производства начинают складываться условия для возникновения и развития машин. Сначала машины, как и орудия труда лишь помогали человеку в его труде. Затем они стали постепенно заменять его.

В феодальный период истории впервые в качестве источника энергии была использована сила водяного потока. Движение воды вращало водяное колесо, которое в свою очередь приводило в действие различные механизмы. В этот период появилось множество разнообразных технологических машин. Однако широкое распространение этих машин часто тормозилось из-за отсутствия рядом водяного потока. Нужно было искать новые источники энергии, чтобы приводить в действие машины в любой точке земной поверхности. Пробовали энергию ветра, но это оказалось малоэффективным.

Стали искать другой источник энергии. Долго трудились изобретатели, много машин испытали - и вот, наконец, новый двигатель был построен. Это был паровой двигатель. Он приводил в движение многочисленные машины и станки на фабриках и заводах.В начале XIX века были изобретены первые сухопутные паровые транспортные средства -паровозы.

Но паровые машины были сложными, громоздкими и дорогими установками. Бурно развивающемуся механическому транспорту нужен был другой двигатель - небольшой и дешевый. В 1860 г. француз Ленуар, использовав конструктивные элементы паровой машины, газовое топливо и электрическую искру для зажигания, сконструировал первый нашедший практическое применение двигатель внутреннего сгорания.

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершить за счет нее полезную работу, то есть превращать внутреннюю энергию в механическую. В простейшем опыте, который заключается в том, что в пробирку наливают немного воды и доводят ее до кипения (причем пробирка изначально закрыта пробкой), пробка под давлением образовавшегося пара поднимается вверх и выскакивает.

Другими словами, энергия топлива переходит во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу, выбивая пробку. Так внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки.

Если пробирку заменить прочным металлическим цилиндром, а пробку поршнем, который плотно прилегает к стенкам цилиндра и способен свободно перемещаться вдоль них, то получится простейший тепловой двигатель.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

История тепловых машин уходит в далекое прошлое говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи.

Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому как поршень скользило ядро.

Примерно тремя столетиями позже в Александрии - культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря - жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским. Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена.

В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закрепленный так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар, из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки, при этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар - это прообраз современных реактивных двигателей.

В то время изобретение Герона не нашло применения и осталось только забавой. Прошло 15 столетий. Во времена нового расцвета науки и техники, наступившего после периода средневековья, об использовании внутренней энергии пара задумывается Леонардо да Винчи. В его рукописях есть несколько рисунков с изображением цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается. Леонардо да Винчи предполагал, что образовавшийся в результате нагрева воды пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, будет искать выход и толкать поршень вверх. Во время своего движения вверх поршень мог бы совершать полезную работу.

Несколько иначе представлял себе двигатель, использующий энергию пара, Джованни Бранка, живший на век ршсе великого Леонардо. Это было колесо с
лопатками, в второе с силой ударяла струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. По существу, это была первая паровая турбина.

В XVII-XVIII веках над изобретением паровой машитрудились англичане Томас Севери (1650-1715) и Томас Ньюкомен (1663-1729), француз Дени Папен (1647-1714), русский ученый Иван Иванович Ползунов (1728-1766) и Дрогие другие.

Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который вслед за поршнем также поднимался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, Например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали поpox, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После отого цилиндр и поршень с наружной стороны обливали диодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опусускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Для практических целей он негодился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, И это на протяжении всей работы двигателя!). Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным.

Однако нельзя не усмотреть в первой машине Палена черты современного двигателя внутреннего сгорания.

В своем новом двигателе Папен вместо пороха использовал воду. Ее наливали в цилиндр под поршень, а сам цилиндр разогревали снизу. Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаждали, и находящийся в нем пар конденсировался – снова превращался в воду. Поршень, как и в случае порохового двигателя, под действием своего веса и атмосферного давления опускался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой, но для серьезного практического использования был также малопригоден: нужно было подводить и отводить огонь, подавать охлажденную воду, ждать, пока пар сконденсируется, перекрывать воду и т.п.

Все эти недостатки были связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, происходило в самом цилиндре. А что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попеременно впускать в цилиндр то пар, то охлажденную воду, и двигатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива.

Об этом догадался современник Дени Палена англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара происходило вне цилиндра - в котле.

Вслед за Севери паровую машину (также приспособленную для откачивания воды из шахты) сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен. Он умело использовал многое из того, что было придумано до него. Ньюкомен взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле.

Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто - между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех-пятиэтажный дом и, следовательно, исключительно : пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.

Вот уже около 120 лет человек не может представить жизни без автомобиля. Попытаемся заглянуть в прошлое, - к самому появлению основы основ современного автомобилестроения.

Первые попытки создания двигателя внутреннего сгорания относятся к XVII столетию. Опыты Э. Торичелли, Б. Паскаля и О. Герике побудили изобретателей использовать давление воздуха как движущую силу в атмосферных машинах. Одни из первых предложили подобные машины аббат Оттефель (1678-1682) и Х.Гюйгенс (1681). Для перемещения поршня в цилиндре они предлагали использовать взрывы пороха. Поэтому Оттефель и Гюйгенс могут рассматриваться как пионеры в области двигателей внутреннего сгорания.

Усовершенствованием пороховой машины Гюйгенса занимался и французский ученый Дени Папен - изобретатель центробежного насоса, парового котла с предохранительным клапаном, первой поршневой машины, работающей на водяном паре. Первым, кто попытался реализовать принцип ДВС, был англичанин Роберт Стрит(пат. № 1983,1794 г.). Двигатель состоял из цилиндра и подвижного поршня. В цилиндр в начале перемещения поршня поступала смесь летучей жидкости (спирт) и воздуха, жидкость и пары жидкости смешивались с воздухом. На середине хода поршня смесь воспламенялась и подбрасывала поршень.

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего, для развития техники освещения, которые очень скоро стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения. 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 Р. Стрит и Ф. Лебон не предпринимали попыток реализовать свои идеи.

В последующие годы (до 1860) немногочисленные попытки создания двигателя внутреннего сгорания также не увенчались успехом. Основные трудности создания двигателя внутреннего сгорания были обусловлены отсутствием подходящего топлива, трудностями организации процессов газообмена, топливоподачи, воспламенения топлива. Обойти эти трудности в значительной степени удалось Роберту Стирлингу, создавшему в 1816-1840 гг. двигатель с внешним сгоранием и регенератором. В двигателе Стирлинга преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение осуществлялось с помощью ромбического механизма, а в качестве рабочего тела использовался воздух.

Одним из первых обратил внимание на реальную возможность создания двигателя внутреннего сгорания французский инженер Сади Карно (1796-1832), занимавшийся вопросами теории теплоты, теории тепловых машин. В сочинении «Размышление о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824) он писал: «Нам казалось бы более выгодным сперва сжать воздух насосом, затем пропустить его через вполне замкнутую топку, вводя туда маленькими порциями топливо, при помощи приспособления, легко осуществимого; затем заставить воздух выполнить работу в цилиндре с поршнем или в любом другом расширяющемся сосуде, и, наконец, выбросить его в атмосферу или заставить пойти к паровому котлу для использования оставшейся температуры. Главные трудности, встречаемые в этого рода операциях: заключить топку в помещение достаточной крепости и поддерживать при этом горение в должном состоянии, поддерживать различные части аппарата при умеренной температуре и мешать быстрой порче цилиндра и поршня; мы не думаем, чтобы эти трудности были бы непреодолимы». Карно Сади. Размышление о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу/ С. Карно. - М. - Петр.: Государственное издательство, 1953. - 76 с. Однако идеи С. Карно не были оценены его современниками. Только через 20 лет впервые обратил на них внимание французский инженер Э. Клапейрон (1799-1864), автор известного уравнения состояния. Благодаря Клапейрону, использовавшему метод Карно, популярность Карно начинает быстро расти. В настоящее время Сади Карно общепризнан, как основоположник теплотехники.

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 французскому изобретателю (бельгийского происхождения) Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры. 24 января 1860 г. Ленуар получил патент на двигатель внутреннего сгорания, и к концу 1860 г. двигатель был построен. Двигатель работал на светильном газе без предварительного сжатия. На части хода поршня от ВМТ к НМТ в цилиндр поступала смесь воздуха и газа, а затем смесь воспламенялась электрической искрой (Приложение 2).

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. Уже первые несовершенные конструкции продемонстрировали существенные преимущества двигателя внутреннего сгорания по сравнению с паровой машиной. Спрос на двигатели быстро рос, и в течение нескольких лет Ж. Ленуар построил свыше 300 двигателей. Он первым использовал двигатель внутреннего сгорания в качестве силовой установки различного назначения. Однако эта модель была несовершенная, КПД не превышал 4%.

В 1862 г. французский инженер А.Ю. Бо де Роша подал в патентное ведомство Франции прошение на выдачу патента (дата приоритета - 1 января 1862 г.), в котором уточнил идею, высказанную Сади Карно с точки зрения конструкции двигателя и его рабочих процессов. (Об этом прошении вспомнили только при патентных спорах относительно приоритета изобретения Н. Отто). Бо де Роша предлагал осуществлять впуск горючей смеси в течение первого хода поршня, сжатие смеси - в течение второго хода поршня, сгорание смеси - при крайнем верхнем положении поршня и расширение продуктов сгорания - в течение третьего хода поршня; выпуск продуктов сгорания - в течение четвертого хода поршня. Однако из-за отсутствия средств не смог осуществить.

Этот цикл, спустя 18 лет, был осуществлен немецким изобретателем Отто Николауса Августа в двигателе внутреннего сгорания, который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение. За более чем столетний период, который по справедливости именуют «автомобильной эрой», менялось все - формы, технологии, решения. Исчезали одни марки и взамен приходили другие. Несколько витков развития прошла автомобильная мода. Неизменным осталось одно - число тактов, по которым работает двигатель. И в истории автомобилестроения это число навсегда связано с именем немецкого изобретателя-самоучки Отто. Совместно с видным промышленником Ойгеном Лангеном изобретатель основал в Кёльне фирму «Отто и Ко» - и сосредоточился на поиске наилучшего решения. 21 апреля 1876 года он получил патент на очередную версию двигателя, который годом позже был представлен на Парижской выставке 1867 г., где и был отмечен Большой золотой медалью. В конце 1875 г. Отто закончил разработку проекта принципиально нового первого в мире 4-тактного двигателя. Преимущества четырёхтактного двигателя были очевидны, и 13 марта 1878 года Н. Отто был выдан патент Германии № 532 на четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания (Приложение 3).В течение первых 20 лет завод Н. Отто построил 6000 двигателей.

Эксперименты по созданию такого агрегата производились и раньше, но авторы сталкивались с рядом проблем, в первую очередь с тем, что вспышки горючей смеси в цилиндрах происходили в настолько неожиданных последовательностях, что обеспечить ровную и постоянную передачу мощности было невозможно. Но именно ему удалось найти единственно верное решение. Опытным путем он установил, что неудачи всех прежних попыток были связаны как с неправильным составом смеси (пропорции горючего и окислителя), так и с ложным алгоритмом синхронизации системы впрыска топлива и его сгорания.

Значительный вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания был сделан также американским инженером Брайтоном, предложившим компрессорный двигатель с постоянным давлением сгорания, карбюратор.

Итак, приоритет Ж. Ленуара и Н. Отто в создании первых работоспособных двигателей внутреннего сгорания бесспорен.

Производство двигателей внутреннего сгорания неуклонно нарастало, совершенствовалась их конструкция. В 1878-1880 гг. начинается производство двухтактных двигателей, предложенных немецкими изобретателями Виттигом и Гессом, английским предпринимателем и инженером Д. Клерком, а с 1890 г. - двухтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой (патент Англии № 6410, 1890). Использование кривошипной камеры как продувочного насоса несколько раньше было предложено немецким изобретателем и предпринимателем Г. Даймлером. В 1878 г. Карл Бенц оснастил трёхколесный велосипед двигателем мощностью 3 л.с., который развивал скорость свыше 11 км/ч. Им же созданы первые автомобили с одно- и двухцилиндровыми двигателями. Цилиндры располагались горизонтально, крутящий момент на колеса передавался с помощью ременной передачи. В 1886 г. К. Бенцу был выдан на автомобиль патент Германии №37435 с приоритетом от 29 января 1886 г. На Парижской всемирной выставке в 1889 г. автомобиль Бенца был единственным. С этого автомобиля начинается интенсивное развитие автомобилестроения.

Другим выдающимся событием в истории двигателей внутреннего сгорания было создание двигателя внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия. В 1892 г. немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) запатентовал, а в 1893 г. описал в брошюре «Теория и конструкция рационального теплового двигателя для замены паровых машин и известных в настоящее время тепловых двигателей» двигатель, работающий по циклу Карно. В патенте Германии №67207 с приоритетом от 28 февраля 1892 г. «Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового двигателя» принцип работы двигателя излагался следующим образом: Там же.

1. Рабочий процесс в двигателях внутреннего сгорания характеризуется тем, что поршень в цилиндре настолько сильно сжимает воздух или какой-нибудь индифферентный газ (пар) с воздухом, что получающаяся при этом температура сжатия находится значительно выше температуры воспламенения топлива. При этом сгорание постепенно вводимого после мертвой точки топлива совершается так, что в цилиндре двигателя не происходит существенного повышения давления и температуры. Вслед за этим, после прекращения подачи топлива, в цилиндре происходит дальнейшее расширение газовой смеси.

2. Для осуществления рабочего процесса, описанного в п.1, к рабочему цилиндру присоединяется многоступенчатый компрессор с ресивером. Равным образом возможно соединение нескольких рабочих цилиндров между собой или же с цилиндрами для предварительного сжатия и последующего расширения.

Первый двигатель Р.Дизель построил уже к июлю 1893 г. Предполагалось, что сжатие будет осуществляться до давления 3 МПа, температура воздуха в конце сжатия будет достигать 800 С, а топливо (угольный порошок) - вводиться непосредственно в цилиндр. При запуске первого двигателя произошел взрыв (в качестве топлива был использован бензин). В течение 1893 г. было построено три двигателя. Неудачи с первыми двигателями вынудили Р.Дизеля отказаться от изотермического сгорания и перейти к циклу со сгоранием при постоянном давлении.

В начале 1895 г. был успешно испытан первый компрессорный двигатель с воспламенением от сжатия, работающий на жидком топливе (керосине), а в 1897 г. начался период широких испытаний нового двигателя. Эффективный КПД двигателя составлял 0,25, механический КПД - 0,75. Первый двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия для промышленных целей был построен в 1897 г. Аугсбургским машиностроительным заводом. На выставке в Мюнхене в 1899 г. уже было представлено 5 двигателей Р.Дизеля заводами Отто-Дейтц, Круппа и Аугсбургского машиностроительного. Успешно демонстрировались двигатели Р. Дизеля и на Всемирной выставке в Париже (1900). В дальнейшем они нашли широкое применение и по имени изобретателя получили название «дизельные двигатели» или просто «дизели».

В России первые керосиновые двигатели начали строиться в 1890 г. на заводе Е.Я. Бромлея (четырехтактные калоризаторные), а с 1892 г. и на механическом заводе Э. Нобеля. В 1899 г. Нобель получил право на производство двигателей Р. Дизеля и в том же году завод приступил и их выпуску. Конструкцию двигателя разработали специалисты завода. Двигатель развивал мощность 20-26 л.с., работал на сырой нефти, соляровом масле, керосине. Специалисты завода выполнили также разработки двигателей с воспламенением от сжатия. Они построили первые безкрейцкопфные двигатели, первые двигатели с V-образным расположением цилиндров, двухтактные двигатели с прямоточно-клапанной и петлевой схемами продувки, двухтактные двигатели, в которых продувка осуществлялась за счет газодинамических явлений в выпускном канале. Производство двигателей с воспламенением топлива от сжатия было начатоВ 1903-1911 гг. на Коломенском, Сормовском, Харьковском паровозостроительном заводах, на заводах Фельзера в Риге и Нобеля в Петербурге, на Николаевском судостроительном заводе. В 1903-1908 гг. русский изобретатель и предприниматель Я.В. Мамин создал несколько работоспособных быстроходных двигателей с механическим впрыском топлива в цилиндр и воспламенением от сжатия, мощность которого в 1911 г., составляла уже 25 лс. Впрыск топлива производился в предкамеру, выполненную из чугуна с медной вставкой, что позволяло получить высокую температуру поверхности предкамеры и надежное самовоспламенение. Это был первый в мире бескомпрессорный дизель.Шепелев А.Н. Очерк о жизни и творчестве изобретателя Я.В. Мамина/ А.Н. Шепелев, А.А Деревянченко, Я. Мамин. - Челябинск: Юж-Урал. кн. издательство, 1988. В 1906 г. профессор МВТУ В.И. Гриневецкий предложил конструкцию двигателя с двойным сжатием и расширением - прототипа комбинированного двигателя. Им же разработан метод теплового расчета рабочих процессов, который впоследствии был развит Н.Р. Брилингом и Е.К. Мазингом и не потерял своего значения и сегодня. Как видим, специалисты дореволюционной России выполнили несомненно крупные самостоятельные разработки в области двигателей с воспламенением топлива от сжатия. Успешное развитие дизелестроения в России объясняется тем, что Россия имела свою нефть, а двигатели Дизеля наиболее отвечали потребностям небольших предприятий, поэтому производство дизельных двигателей в России началось практически одновременно со странами Западной Европы.

Успешно развивалось отечественное двигателестроение и в послереволюционный период. К 1928 г. в стране уже выпускалось свыше 45 типов двигателей суммарной мощностью около 110 тыс. кВт. В годы первых пятилеток был освоен выпуск автомобильных и тракторных двигателей, судовых и стационарных двигателей мощностью до 1500 кВт, созданы авиадизель, танковый дизель В-2, в значительной степени предопределивший высокие тактико-технические характеристики бронетанковой техники страны. Значительный вклад в развитие отечественного двигателестроения внесли выдающиеся советские ученые: Н.Р. Брилинг, Е.К. Мазинг, В.Т. Цветков, А.С. Орлин, В.А. Ваншейдт, Н.М. Глаголев, М.Г. Круглов и др.

Из разработок в области тепловых двигателей последних десятилетий ХХ века следует отметить три важнейшие: создание немецким инженером Феликсом Ванкелем работоспособной конструкции роторно-поршневого двигателя, комбинированного двигателя с высоким наддувом и конструкции двигателя с внешним сгоранием, конкурентоспособного с быстроходным дизелем. Появление двигателя Ванкеля было встречено с воодушевлением. Имея малую удельную массу и габариты, высокую надёжность, РПД достаточно быстро получили широкое распространение главным образом на легковом автотранспорте, в авиации, на судах и стационарных установках. Лицензиюна производство двигателя Ф. Ванкеля приобрелоболее чем 20 фирм, в их числе и такие как «Дженерал Моторс», «Форд. К 2000 г. было изготовлено более двух миллионов автомобилей с РПД. Пятов И. Феликс Ванкель - изобретатель роторно-поршневого двигателя / И.Пятов // Двигатель. - 2001. - №4.

В последние годы продолжается процесс совершенствования и улучшения показателей бензиновых двигателей и дизелей. Развитие бензиновых двигателей идёт по пути улучшения их экологических характеристик, экономичности и мощностных показателей путем более широкого применения и совершенствования системы впрыска бензина в цилиндры; применения электронных систем управления впрыском, расслоения заряда в камере сгорания с обеднением смеси на частичных нагрузках; увеличения энергии электрической искры при зажигании и т. д. В результате экономичность рабочего цикла бензиновых двигателей становится близкой к экономичности дизелей.

Для повышения технико-экономических показателей дизелей используют повышение давления впрыскивания топлива, применяют управляемые форсунки, форсирование по среднему эффективному давлению путём наддува и охлаждения наддувочного воздуха, используют мероприятия по снижению токсичности отработавших газов.

Таким образом, непрерывное совершенствование двигателей внутреннего сгорания обеспечило им господствующее положение, и только в авиации двигатель внутреннего сгорания уступил свои позиции газотурбинному двигателю. Для других отраслей народного хозяйства альтернативных энергетических установок малой мощности, столь же универсальных и экономичных, как двигатель внутреннего сгорания, еще не предложено. Поэтому и на отдаленную перспективу двигатель внутреннего сгорания рассматривается как основной тип энергетической установки средней и малой мощности для транспорта и других отраслей народного хозяйства.

Анализ деятельности нефтяной компании ОАО "Самотлорнефтегаз"

ТНК-ВР является одной из ведущих нефтяных компаний России и входит в десятку крупнейших частных нефтяных компаний в мире по объемам добычи нефти...

Анализ деятельности унитарного муниципального предприятия "Нижнеудинский хлебозавод"

Унитарное муниципальное предприятие "Нижнеудинский ХЛЕБОЗАВОД" и его предшественники. Объединённый архивный фонд. В 1931 году 20-го столетия в г. Нижнеудинске между рекой Уда и ее протокой Застрянка была построена кустарная пекарня...

Анализ деятельности Уральского центра стандартизации, метрологии и сертификации (ФГУ "Уралтест")

В 1899 году Урал и Сибирь посетил великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907 гг.) Приехав на Урал в качестве главы экспедиции, задачей которой было изучение горнорудного дела...

Анализ эффективности работы двигателя внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания называют поршневой тепловой двигатель, в котором процессы сгорания топлива, выделение теплоты и превращение ее в механическую работу происходят непосредственно в цилиндре двигателя...

Исследование влияния концентрации щелочи на структуру диспергированных порошков и свойства керамических материалов, спеченных из них

Доокисление отработанных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является одной из наиболее сложных и актуальных проблем защиты окружающей среды от загрязнения токсичными веществами...

История возникновения современных бульдозеров

Слово "бульдозер" появилось в конце XIX века - оно относилось к любой силе, способной сдвинуть большую массу. В 1929 году появился именно первый бульдозер - огромная и шумная машина...

История создания и развития двигателей внутреннего сгорания

В настоящее время наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания (ДВС) - тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо)...

Коррозийно-механическое изнашивание оборудования

Поршневые кольца и цилиндровые втулки (гильзы) двигателей, изготовленные из литейных чугунов, при наличии электролита образуют гальванические пары как друг с другом, так и между структурными составляющими чугуна - перлитом, графитом...

Проект реконструкции моторного участка в условиях ООО "Автоэкспресс"

ООО «Автоэкспресс» организовано в 1997 году с целью продвижения торговой марки Subaru на украинском рынке. Находится по адресу: г. Донецк, пр. Ильича, 65...

Проектирование рабочего органа скрепера

Первые землеройно-транспортные машины выполнялись на катках, позже -- на деревянных и металлических колесах. По мере увеличения мощности и массы машин давление на грунт возрастало...

Создание максимально легкого и мощного двигателя - первоочередная задача для инженеров всех автомобильных компаний, которою они с тем или иным успехом пытаются решить уже более ста лет. Гильза цилиндров -- это важная часть блока цилиндров...

Разработка и исследование автоматизированного устройства для лазерного термоупрочнения гильз цилиндров на базе двигателей с полым ротором

Блок цилиндров или блок-картер является основой двигателя. На нем и внутри него расположены основные механизмы и детали систем двигателя. У большинства современных двигателей жидкостного охлаждения цилиндр, где перемещается поршень...

Поршневым двигателем внутреннего сгорания называют такую тепловую машину, в которой превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, происходит внутри рабочего цилиндра...

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания Д-240

Технология переработки мясного сырья в ООО КМП "Мясная сказка" г. Тюмени

Комбинат мясных полуфабрикатов «Мясная сказка» зарегистрирован по адресу город Тюмень, улица Бабарынка, 20а/2. Участок расположения производства находится в черте города, что обеспечивает эффективную реализацию готовой продукции...

Это вступительная часть цикла статей посвящённых Двигателю Внутреннего Сгорания , являющаяся кратким экскурсом в историю, повествующая об эволюции ДВС. Так же, в статье будут затронуты первые автомобили.

В следующих частях будут подробно описаны различные ДВС:

Шатунно-поршневые
Роторные
Турбореактивные
Реактивные

Двигатель был установлен на лодку, которая смогла подняться вверх по течению реки Сона . Спустя год, после испытаний, братья получили патент на своё изобретение, подписаный Наполеоном Бонопартом, сроком на 10 лет.

Правильнее всего, было бы назвать этот двигатель реактивным, так как его работа заключалась в выталкивании воды из трубы находящейся под днищем лодки…

Двигатель состоял из камеры поджигания и камеры сгорания, сильфона для нагнетания воздуха, топливо-раздаточного устройства и устройства зажигания. Топливом для двигателя служила угольная пыль.

Сильфон впрыскивал струю воздуха смешанную с угольной пылью в камеру поджигания где тлеющий фитиль зажигал смесь. После этого, частично подожжённая смесь (угольная пыль горит относительно медленно) попадала в камеру сгорания где полностью прогорала и происходило расширение.
Далее давление газов выталкивало воду из выхлопной трубы, что заставляло лодку двигаться, после этого цикл повторялся.
Двигатель работал в импульсном режиме с частотой ~12 и/минуту.

Спустя некоторое время, братья усовершенствовали топливо добавив в него смолу, а позже заменили его нефтью и сконструировали простую систему впрыска .
В течении следующих десяти лет проект не получил никакого развития. Клод уехал в Англию с целью продвижения идеи двигателя, но растратил все деньги и ничего не добился, а Джозеф занялся фотографией и стал автором первой в мире фотографии «Вид из окна» .

Во Франции, в доме-музее Ньепсов, выставлена реплика «Pyreolophore».

Чуть позже, де Рива водрузил свой двигатель на четырёхколёсную повозку, которая, по мнению историков, стала первым автомобилем с ДВС.

Про Алессандро Вольта

Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока («Вольтов столб») .

В 1776 г. Вольта изобрел газовый пистолет - «пистолет Вольты», в котором газ взрывался от электрической искры.

В 1800 году построил химическую батарею, что позволило получать электричество с помощью химических реакций.

Именем Вольты названа единица измерения электрического напряжения - Вольт.


A - цилиндр, B - «свеча» зажигания, C - поршень, D - «воздушный» шар с водородом, E - храповик, F - клапан сброса отработанных газов, G - рукоятка для управления клапаном.

Водород хранился в «воздушном» шаре соединённым трубой с цилиндром. Подача топлива и воздуха, а так же поджиг смеси и выброс отработанных газов осуществлялись вручную, с помощью рычагов.

Принцип работы:

Через клапан сброса отработанных газов в камеру сгорания поступал воздух.
Клапан закрывался.
Открывался кран подачи водорода из шара.
Кран закрывался.
Нажатием на кнопку подавался электрический разряд на «свечу».
Смесь вспыхивала и поднимала поршень вверх.
Открывался клапан сброса отработанных газов.
Поршень падал под собственным весом (он был тяжёлый) и тянул верёвку, которая через блок поворачивала колёса.

После этого цикл повторялся.

В 1813 году де Рива построил ещё один автомобиль. Это была повозка длиной около шести метров, с колесами двухметрового диаметра и весившея почти тонну.
Машина смогла проехать 26 метров с грузом камней (около 700 фунтов) и четырьмя мужчинами, со скоростью 3 км/ч.
С каждым циклом, машина перемещалась на 4-6 метров.

Мало кто из его современников серьезно относился к этому изобретению, а Французская Академия Наук утверждала, что двигатель внутреннего сгорания никогда не будет конкурировать по производительности с паровой машиной.

В 1833 году , американский изобретатель Лемюэль Веллман Райт , зарегистрировал патент на двухтактный газовый двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением.
(см. ниже) в своей книге «Gas and Oil Engines» написал о двигателе Райта следующее:

«Чертеж двигателя весьма функционален, а детали тщательно проработаны. Взрыв смеси действует непосредственно на поршень, который через шатун вращает кривошипный вал. По внешнему виду двигатель напоминает паровую машину высокого давления, в которой газ и воздух подаются с помощью насосов из отдельных резервуаров. Смесь, находящаяся в сферических ёмкостях поджигалась во время подъёма поршня в ВМТ (верхняя мёртвая точка) и толкала его вниз/вверх. В конце такта открывался клапан и выбрасывал выхлопные газы в атмосферу.»

Неизвестно, был ли когда-либо этот двигатель построен, однако есть его чертёж:

В 1838 году , английский инженер Уильям Барнетт получил патент на три двигателя внутреннего сгорания.

Первый двигатель - двухтактный одностороннего действия (топливо горело только с одной стороны поршня) с отдельными насосами для газа и воздуха. Поджиг смеси происходил в отдельном цилиндре, а потом горящая смесь перетекала в рабочий цилиндр. Впуск и выпуск осуществлялся через механические клапана.

Второй двигатель повторял первый, но был двойного действия, то есть горение происходило попеременно с обоих сторон поршня.

Третий двигатель, так же был двойного действия, но имел впускные и выпускные окна в стенках цилиндра открывающееся в момент достижения поршнем крайней точки (как в современных двухтактниках). Это позволяло автоматически выпускать выхлопные газы и впускать новый заряд смеси.

Отличительной особенностью двигателя Барнетта было то, что свежая смесь сжималась поршнем перед воспламенением.

Чертёж одного из двигателей Барнетта:

В 1853-57 годах , итальянские изобретатели Еугенио Барзанти и Феличе Маттеуччи разработали и запатентовали двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания мощность 5 л/с.
Патент был выдан Лондонским бюро так как итальянское законодательство не могло гарантировать достаточную защиту.

Строительство прототипа было поручено компании «Bauer & Co. of Milan» (Helvetica) , и завершено в начале 1863 года. Успех двигателя, который был гораздо более эффективным чем паровая машина, оказался настолько велик, что компания стала получать заказы со всего света.

Ранний, одноцилиндровый двигатель Барзанти-Маттеуччи:

Модель двухцилиндрового двигателя Барзанти-Маттеуччи:

Маттеуччи и Барзанти заключили соглашение на производство двигателя с одной из бельгийских компаний. Барзанти отбыл в Бельгию для наблюдения за работой лично и внезапно умер от тифа. Со смертью Барзанти все работы по двигателю были прекращены, а Маттеуччи вернулся к своей прежней работе в качестве инженера-гидравлика.

В 1877 году, Маттеуччи утверждал, что он с Барзанти были главными создателями двигателя внутреннего сгорания, а двигатель построенный Августом Отто очень походил на двигатель Барзанти-Маттеуччи.

Документы касающиеся патентов Барзанти и Маттеуччи хранятся в архиве библиотеки Museo Galileo во Флоренции.

Самым главным изобретением Николауса Отто был двигатель с четырёхтактным циклом - циклом Отто . Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто, но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша (см. выше) . Группа французских промышленников оспорила патент Отто в суде, 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.

Не смотря на то, что конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним опытом 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 их применения.
Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два - в Москве и Петербурге.

В 1865 году , французкий изобретатель Пьер Хьюго получил патент на машину представлявшую собой вертикальный одноцилиндровый двигатель двойного действия, в котором для подачи смеси использовались два резиновых насоса, приводимых в действие от коленчатого вала.

Позже Хьюго сконструировал горизонтальный двигатель схожий с двигателем Ленуара.

Science Museum, London.

В 1870 году , австро-венгерский изобретатель Сэмюэль Маркус Зигфрид сконструировал двигатель внутреннего сгорания работающий на жидком топливе и установил его на четырёхколёсную тележку.

Сегодня этот автомобиль хорошо известен как «The first Marcus Car».

В 1887 году, в сотрудничестве с компанией «Bromovsky & Schulz», Маркус построил второй автомобиль - «Second Marcus Car».

В 1872 году , американский изобретатель запатентовал двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания постоянного давления, работающий на керосине.
Брайтон назвал свой двигатель «Ready Motor».

Первый цилиндр выполнял функцию компрессора, нагнетавшего воздух в камеру сгорания, в которую непрерывно поступал и керосин. В камере сгорания смесь поджигалась и через золотниковый механизм поступало во второй - рабочий цилиндр. Существенным отличием от других двигателей, было то, что топливовоздушная смесь сгорала постепенно и при постоянном давлении.

Интересующиеся термодинамическими аспектами двигателя, могут почитать про «Цикл Брайтона» .

В 1878 году , шотландский инженер Сэр (в 1917 году посвящён в рыцари) разработал первый двухтактный двигатель с воспламенением сжатой смеси. Он запатентовал его в Англии в 1881 году.

Двигатель работал любопытным образом: в правый цилиндр подавался воздух и топливо, там оно смешивалось и эта смесь выталкивалась в левый цилиндр, где и происходило поджигание смеси от свечи. Происходило расширение, оба поршня опускались, из левого цилиндра (через левый патрубок) выбрасывались выхлопные газы, а в правый цилиндр всасывалась новая порция воздуха и топлива. Следуя по инерции поршни поднимались и цикл повторялся.

В 1879 году , построил вполне надежный бензиновый двухтактный двигатель и получил на него патент.

Однако настоящий гений Бенца проявился в том, что в последующих проектах он сумел совместить различные устройства (дроссель, зажигание с помощью искры с батареи, свеча зажигания, карбюратор, сцепление, КПП и радиатор) на своих изделиях, что в свою очередь стало стандартом для всего машиностроения.

В 1883 году, Бенц основал компанию «Benz & Cie» по производству газовых двигателей и в 1886 году запатентовал четырехтактный двигатель, который он использован на своих автомобилях.

Благодаря успеху компании «Benz & Cie», Бенц смог заняться проектированием безлошадных экипажей. Совместив опыт изготовления двигателей и давнишнее хобби - конструирование велосипедов, к 1886-му году он построил свой первый автомобиль и назвал его "Benz Patent Motorwagen ".


Конструкция сильно напоминает трехколёсный велосипед.

Одноцилиндровый четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания рабочим объёмом 954 см3., установленный на "Benz Patent Motorwagen ".

Двигатель был оснащён большим маховиком (использовался не только для равномерного вращения, но и для запуска) , бензобаком на 4,5 л., карбюратором испарительного типа и золотниковым клапаном, через который топливо поступало в камеру сгорания. Воспламенение производилось свечой зажигания собственной конструкции Бенца, напряжение на которую подавалось от катушки Румкорфа .

Охлаждение было водяным, но не замкнутого цикла, а испарительным. Пар уходил в атмосферу, так что заправлять автомобиль приходилось не только бензином, но и водой.

Двигатель развивал мощность 0,9 л.с. при 400 об/мин и разгонял автомобиль до 16 км/ч.

Карл Бенц за «рулём» своего авто.

Чуть позже, в 1896 году, Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель (или плоский двигатель) , в котором поршни достигают верхней мертвой точки в одно и то же время, тем самым уравновешивая друг друга.

Музей «Mercedes-Benz» в Штутгарте.

В 1882 году , английский инженер Джеймс Аткинсон придумал цикл Аткинсона и двигатель Аткинсона.

Двигатель Аткинсона - это по существу двигатель, работающий по четырёхтактному циклу Отто , но с измененным кривошипно-шатунным механизмом. Отличие заключалось в том, что в двигателе Аткинсона все четыре такта происходили за один оборот коленчатого вала.

Использование цикла Аткинсона в двигателе позволяло уменьшить потребление топлива и снизить уровень шума при работе за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в этом двигателе не требовалось редуктора для привода газораспределительного механизма, так как открытие клапанов приводил в движение коленчатый вал.

Не смотря на ряд преимуществ (включая обход патентов Отто) двигатель не получил широкого распространения из-за сложности изготовления и некоторых других недостатков.
Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

Сейчас двигатель Аткинсона применяется на гибридных автомобилях «Toyota Prius» и «Lexus HS 250h».

В 1884 году , британский инженер Эдвард Батлер , на лондонской выставке велосипедов "Stanley Cycle Show " продемонстрировал чертежи трёхколёсного автомобиля с бензиновым двигателем внутреннего сгорания , а в 1885 году построил его и показал на той же выставке, назвав «Velocycle». Так же, Батлер был первым кто использовал слово бензин .

Патент на «Velocycle» был выдан в 1887 году.

На «Velocycle» был установлен одноцилиндровый, четырёхтактный бензиновый ДВС оснащенный катушкой зажигания, карбюратором, дросселем и жидкостным охлаждением. Двигатель развивал мощность около 5 л.с. при объёме 600 см3, и разгонял автомобиль до 16 км/ч.

На протяжении многих лет Батлер улучшал характеристики своего транспортного средства, но был лишен возможности его тестировать из-за "Закона Красного Флага " (издан в 1865 году) , согласно которому транспортные средства не должны были превышать скорость свыше 3 км/ч. Кроме того, в автомобиле должны были присутствовать три человека, один из которых должен был идти перед автомобилем с красным флагом (такие вот меры безопасности) .

В журнале «Английский Механик» от 1890 года, Батлер написал - «Власти запрещают использование автомобиля на дорогах, в следствии чего я отказываюсь от дальнейшего развития.»

Из-за отсутствия общественного интереса к автомобилю, Батлер разобрал его на металлолом, и продал патентные права Гарри Дж. Лоусону (производителю велосипедов) , который продолжил производство двигателя для использования на катерах.

Сам же Батлер перешёл к созданию стационарных и судовых двигателей.

В 1891 году , Герберт Эйкройд Стюарт в сотрудничестве с компанией "Richard Hornsby and Sons " построил двигатель «Hornsby-Akroyd», в котором топливо (керосин) под давлением впрыскивалось в дополнительную камеру (из-за формы её называли «горячий шарик») , установленную на головке блока цилиндров и соединённую с камерой сгорания узким проходом. Топливо воспламенялось от горячих стенок дополнительной камеры и устремлялось в камеру сгорания.


1. Дополнительная камера (горячий шарик) .
2. Цилиндр.
3. Поршень.
4. Картер.

Для запуска двигателя использовалась паяльная лампа, которой нагревали дополнительную камеру (после запуска она подогревалась выхлопными газами) . Из-за этого двигатель «Hornsby-Akroyd», который был предшественником дизельного двигателя сконструированного Рудольфом Дизелем , часто называли «полу-дизелем». Однако спустя год Эйкройд усовершенствовал свой двигатель добавив к нему «водяную рубашку» (патент от 1892 г.), что позволило повысить температуру в камере сгорания за счёт увеличения степени сжатия, и теперь уже не было необходимости в дополнительном источнике нагрева.

В 1893 году , Рудольф Дизель получил патенты на тепловой двигатель и модифицированный "цикл Карно " под названием «Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу».

В 1897 году, на «Аугсбургском машиностроительном заводе» (с 1904 года MAN) , при финансовом участии компаний Фридриха Круппа и братьев Зульцер, был создан первый функционирующий дизель Рудольфа Дизеля
Мощность двигателя составляла 20 лошадиных сил при 172 оборотах в минуту, КПД 26,2 % при весе пять тонн.
Это намного превосходило существующие двигатели Отто с КПД 20 % и судовые паровые турбины с КПД 12 %, что вызвало живейший интерес промышленности в разных странах.

Двигатель Дизеля был четырёхтактным. Изобретатель установил, что КПД двигателя внутреннего сгорания повышается от увеличения степени сжатия горючей смеси. Но сильно сжимать горючую смесь нельзя, потому что тогда повышаются давление и температура и она самовоспламеняется раньше времени. Поэтому Дизель решил сжимать не горючую смесь, а чистый воздух и концу сжатия впрыскивать топливо в цилиндр под сильным давлением.
Так как температура сжатого воздуха достигала 600-650 °C, топливо самовоспламенялось, и газы, расширяясь, двигали поршень. Таким образом Дизелю удалось значительно повысить КПД двигателя, избавиться от системы зажигания, а вместо карбюратора использовать топливный насос высокого давления
В 1933 году Эллинг пророчески писал: «Когда я начал работать над газовой турбиной в 1882 году, я был твёрдо уверен в том, что моё изобретение будет востребовано в авиастроении.»

К сожалению, Эллинг умер в 1949 году, так и не дожив до наступления эры турбореактивной авиации.

Единственное фото, которое удалось найти.

Возможно кто-то найдёт что-либо об этом человеке в "Норвежском музее техники ".

В 1903 году , Константин Эдуардович Циолковский , в журнале «Научное обозрение» опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами », где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полёт, является ракета. В статье был предложен и первый проект ракеты дальнего действия. Корпус её представлял собой продолговатую металлическую камеру, снабжённую жидкостным реактивным двигателем (который тоже является двигателем внутреннего сгорания) . В качестве горючего и окислителя он предлагал использовать соответственно жидкие водород и кислород.

Наверное на этой ракетно-космической ноте и стоит закончить историческую часть, так как наступил 20-ый век и Двигатели Внутреннего Сгорания стали производиться повсеместно.

Философское послесловие…

К.Э. Циолковский полагал, что в обозримом будущем люди научатся жить если не вечно, то по крайней мере очень долго. В связи с этим на Земле будет мало места (ресурсов) и потребуются корабли для переселения на другие планеты. К сожалению, что-то в этом мире пошло не так, и с помощью первых ракет люди решили просто уничтожать себе подобных...

Спасибо всем кто прочитал.

Все права защищены © 2016
Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник.

Первый в мире двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания

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

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

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

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


Ж.Ж.Этьен 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.

Двигателей внешнего сгорания не так много как двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Все дело в том, что коэффициент полезного действия двигателей с внешним сгоранием топлива гораздо ниже, чем у двигателей со сгоранием топлива внутри цилиндра. Так, например, у паровозов (а у них двигатель внешнего сгорания), КПД всего 5…7%. Топливо нагревает воду (как в скороварке), и она превращается в пар. Этот пар подается в рабочий цилиндр и там он совершает работу. В данном случае – вращает колеса паровоза. А отработанный пар просто выбрасывается в атмосферу.

Более современные двигатели с внешним сгоранием, это, скорее всего, модификации двигателя Стирлинга. Стирлинг предложил не выбрасывать рабочее тело (для паровоза это пар), а нагревать его внутри цилиндра. Это рабочее тело разогреется, увеличится в объеме, или если объем замкнут, увеличится давление. Это давление и произведет работу. Затем этот самый цилиндр нужно охладить. Воздух, или другой газ, уменьшится в объеме и поршень опуститься вниз. Это теоретически, на практике нагревается и остывает сам газ, перемещаясь по специальным каналам. Но принцип остается тот же, газ не покидает пределы замкнутого пространства, а тепло подводится и отводится через стенки цилиндра.

Самые современные двигатели Стирлинга, работающие на солнечной энергии, дают КПД в 31,25%. Однако, они пока не устанавливаются на автомобили из-за сложности конструкции и малой надежности.

Двигатель внутреннего сгорания, потому так и называется, что нагрев рабочего тела (не важно, газ это или пар) происходит внутри замкнутого объема (чаще всего цилиндра). Первым таким двигателем, как не странно это будет звучать, была пушка.

Пороховой заряд, воспламеняясь, нагревал воздух и продукты сгорания пороха внутри канала ствола, и ядро выбрасывалось «пущалось». Отсюда и пушка, от «пущать».

Во всех современных двигателях внутреннего сгорания происходит почти то-же самое – внутри замкнутого объема зажигается некая горючая смесь. Этот «пожар» или «взрыв» нагревает воздух, а он (горячий воздух) производит необходимую работу. Просто поршень в двигателе не выбрасывается наружу, а совершает движения вперед и назад внутри цилиндра.

Изобретатели двигателя, который сейчас установлен на автомобиле

Итак, в связи с тем, что первым двигателем внутреннего сгорания была пушка, необходимо было бы узнать имя изобретателя, но оно, к сожалению, потерялось в веках. Известно, только,что в Европе пушка появилась в 14-м веке, а в восточных странах еще в 13-м.

Христиан Гюйгенс

Христиан Гюйгенс (портрет слева) в начале 17-го века предложил внутрь цилиндра с поршнем насыпать немного пороха. Если этот порох поджечь, то поршень поднимется вверх и шток прикрепленный к поршеню может совершить некоторую работу. Затем аппарат необходимо было разобрать, засыпать новую порцию пороха и продолжить. Шток останавливался в верхнем положении при помощи специального фиксатора.

Конечно, на это сейчас мы смотрим с удивлением, но для 17-го века это был прорыв.

Дени Папен

В 1690 году (конец 17-го века) Дени Папен (портрет справа) усовершенствовал эту конструкцию предложив вместо пороха залить на дно цилиндра воду. Если нагреть цилиндр вода испарится превратившись в пар и этот пар совершит работу подняв поршень. Затем поршень можно остудить пар внутри превратится в воду и процесс можно повторить.

Через 15 лет, в 1705 году английский кузнец Томас Ньюкомен предложил машину для откачки воды из шахт. Его аппарат состоял из котла, который производил пар. Пар подавался в цилиндр и там совершал работу. Для быстрого охлаждения цилиндра он применил форсунку, которая впрыскивала холодную воду в этот цилиндр, тем самым охлаждая его. Конечно, периодически приходилось скопившуюся в цилиндре воду выливать, но машина его работала эффективно. Назвать такую машину двигателем внутреннего сгорания сложно, ведь нагрев воды происходит вне цилиндра, но такова история. Весь 18-й век посвящен изобретению конструкций работающих на использовании энергии пара.

Только в 1801 году французский изобретатель Филип Лебон придумал подавать в цилиндр светильный газ в смеси с воздухом и поджигать его там. Он даже получил патент на этот газовый двигатель. Но в связи с тем, что Лебон рано умер (в 1804 году в возрасте 35 лет), довести свое детище до практической модели не успел.

Этьен Ленуар

Этьен Ленуар (француз с бельгийскими корнями), придумывал различные механические конструкции, работая на гальваническом заводе. Именно он считается изобретателем первого работающего двигателя внутреннего сгорания.

Доработав идею Лебона, в 1860 году он взял за основу двухходовой поршень, который совершал работу двигаясь как вправо, так и влево. А смесь светильного газа и воздуха он поджигал в отдельной камере при помощи электрической искры. Направляя продукты сгорания (в зависимости от положения поршня) либо в правую, либо в левую полость, как пар у паровоза.

Николаус Отто

Как видим это опять не совсем похож на современный двигатель в нашем его понимании, но прародитель его это уж точно. Выпустив более 300 таких двигателей, он разбогател и перестал заниматься изобретательством. Изобретенный Августом Николаусом Отто двигатель вытеснил с рынка двигатели Ленуара. Именно Отто предложил и построил четырехтактный двигатель. КПД его двигателя достигал 15%, это почти в 3 раза выше чем у двигателей Ленуара. Кстати сказать современные бензиновые двигатели имеют КПД не выше 36%, это все чего мы достигли за 150 лет работы над двигателями внутреннего сгорания. На этом четырехтактном цикле работают сейчас большинство двигателей.

Только после изобретения двигателей работающих на жидком топливе (керосине и бензине), их вполне уже можно было устанавливать на повозки, что и сделал Карл Бенс в 1886 году.

Готлиб Даймлер

В компании у Отто работали Готлиб Даймлер (слева) и Вильгельм Майбах (на фото слева). И хотя предприятие работало прибыльно (двигателей Отто было продано более 42 тысяч штук), применение светильного газа резко сужало сферу применения. Даймлер и Майбах впоследствии организовали производство автомобилей постоянно их совершенствуя. Их имена знают практически все. Ведь именно они придумали автомобиль «Мерседес». Сын Вильгельма Майбаха – Карл (на фото справа), занимался авиационными двигателями, а затем и выпуском знаменитых автомобилей «Майбах».

Вильгельм и его сын Карл Майбах

Рудольф Дизель

В 1893 году Рудольф Дизель запатентовал двигатель работающий на отходах производства бензина – солярке.В его двигателе смесь не нужно было воспламенять, она загоралась сама от высокой температуры в цилиндре. Но и смесь воздуха с топливом готовилась несколько по-другому. В его двигателе топливо (солярка) подавалась в цилиндр в конце цикла сжатия специальным насосом. Это было революционным прорывом. Многие современные бензиновые двигатели используют этот метод образования воздушно-топливной смеси. Дизельный же двигатель не претерпел особых изменений.

Теперь на вопрос кто изобретал двигатели внутреннего сгорания Вы точно знаете ответ.

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.

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.

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…

Первые. История, без которой бы не было Tesla / Хабр

2016 год. Жара. Нижний Новгород. На стоянке ретро-ралли «Пекин — Париж» толпился народ, около огромной La France стоял парень и что-то бормотал, наводя смартфон на каждую деталь. Я прислушалась, он заметил моё внимание и спросил удивлённо: «Неужели оно сюда само?!» Действительно, наш город был этапом ралли протяжённостью более 14 тысяч км, и на тот момент автомобили от 1907 до 1972 г.в. прошли почти две трети пути. Многие из них были не просто ретро автомобилями — они были моделями, на которых что-то появилось впервые, которые были основой всего автомобилестроения. Они были теми, без которых не было бы жарких споров на Хабре о Tesla или BMW. Они были первыми.


Цепной привод, деревянные спицы колеса, аутентичный интерьер — La France. Да, она смогла

Двигатель внутреннего сгорания

Первые попытки создать что-то похожее на двигатель внутреннего сгорания существовали ещё в XVIII веке, когда учёные озадачились вопросом, как бы так взять и преобразовать энергию топлива в механическую. Первыми, пожалуй, были братья Ньепс (Франция), которые изобрели пиреолофор — двигатель на угольной пыли. Однако их инновацию не признали, и двигатель так и остался на чертежах.

Затем были успешные и не очень опыты Этьена Ленуара — двухтактный двигатель с карбюратором и искровым зажиганием от постороннего источника на каменноугольном газе, затем одноцилиндровый карбюраторный двигатель Зигфрида Маркуса (впервые работал от сгорания нефтепродуктов и был установлен на «машину», выжимающую 10 миль в час), в 1873 году появился буквально огромный двигатель Джорджа Брайтона… Но прорыв совершил Николас Отто.

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания впервые был построен Николасом Отто в 1878 году, и это изобретение повлияло на всю автомобильную промышленность. Заслуга создания первого автомобиля с ДВС принадлежит Карлу Бенцу и датируется 1885 годом. Первый одноцилиндровый двигатель Бенца имел мощность менее одной лошадиной силы.

Однако первый серийный автомобиль с дизельным двигателем появился гораздо позже — в 1936 году, им стал Mercedes-Benz 260D.

Однако, как это нередко бывало в истории науки, право на изобретение экипажа без лошадей с двигателем внутреннего сгорания было оспорено и другими автостроителями, например, Зигфридом Маркусом в 1883 году и Готтлибом Даймлером в 1886. Даймлер разработал по сути прототип современного газового двигателя с вертикальными цилиндрами и карбюратором. Это была компактная модель, основной задачей которой было обеспечить приемлемо высокую скорость передвижения автомобиля.

Коробка передач

Итак, двигатель изобретён, но автомобили не могут взобраться в относительно крутую горку, им не хватает «сил». Дело в том. что ДВС способны развивать необходимую рабочую мощность в небольшом диапазоне оборотов, а как же тогда изменять крутящий момент, не ограничиваясь возможностями двигателя? Возникла необходимость в механизме, который будет передавать вращательный момент двигателя на колёса автомобиля. Такой механизм изобрёл Луи Рено… или нет?

На самом деле нет. Всё началось с изобретения Карла Бенца. В 1890 году жена Карла, Берта, вместе с сыном изобретателя втайне от мужа и отца отправилась в дорогу длиной 80 км, чтобы показать миру автомобиль мужа и доказать, что это не «дьявольская машина». Это был ужасный, невыносимо тяжёлый путь: изнашивались кожаные тормозные механизмы, приходилось собирать по аптекам и лавкам топливо — лигроин, средство для выведения пятен. 0,8 л.с. двигателя не хватало мощности и Берта с сыном постоянно были вынуждены толкать автомобиль. По итогам поездки мистер Бенц засел за чертежи.


Недавний ролик Mersedes о подвиге Берты. Путешествие, которое изменило всё.

Первая версия была примитивной: два шкива разного диаметра на ведущей оси, которая соединялась с валом двигателя ремнём. Всё. Работала эта конструкция на базе простой физики, изменяя крутящий момент на ведущих колёсах. Если шкив, расположенный на валу двигателя, вращал шкив оси большего диаметра, крутящий момент усиливался и машина трогалась с места. Если же вращался малый шкив, угловая скорость колёс возрастала и усилие двигателя становилось меньше. Чуть позже ремень заменили цепью, шкивы — звёздочками (помните автомобиль в начале поста? Он как раз такой).


La France

А что же Луи Рено? Ошибка в фактах? Нет.

Более современная коробка передач была изобретена в 1898 году и впервые была применена в Renault Voiturette (Рено «Автомобильчик»). 24 декабря 1898 года Луи Рено демонстративно проехал на своём автомобилей по одной из самых крутых улиц Парижа — без коробки передач это оказалось бы невозможным. А вот передний привод впервые появился только в 1929 году на автомобиле Cord L29, хотя до массового производство он дошёл уже в послевоенные годы.

Так что тогда изобрёл Луи Рено? По сути, карданный вал. Серийная модель Voiturette Type А имела мощность двигателя 1,75 л.с. и была оснащена первой в мире коробкой передач с тремя «передними» скоростями и одной задней. Прямая передача с карданным валом, изобретённая основателем Рено, используется в заднеприводных автомобилях по сей день.

Речь идёт, конечно, о механической КПП, а вот автоматическая КПП появилась в США в 1939 году в автомобилях Oldsmobile Custom 8 Cruiser.

Право руля

Первые автомобили были оснащены румпелями — рычагами управления, ни о каком круглом руле не было и речи. Управление было очевидным, но неэффективным на большой скорости: водитель тянул рычаг вправо или влево и автомобиль поворачивал в указанном направлении. Собственно, именно жажда скорости (ну по тем временам скорости) дала толчок к внедрению круглого руля. С появлением автомобилей к концу XIX века стали появляться первые гонки, на которых управление румпелем превращалось в кошмар водителя.


Автомобиль Даймлера с ДВС 1889 года с румпелями

В 1894 году Альфред Вашерон установил круглый руль на свой Panhard 4hp и достойно выступил на гонке «Париж — Руан». К 1898 году весь Panhard был оснащён рулевым колесом. Его примеру последовали остальные автопроизводители. Первые рули (да что там первые — сперва до 30-х, а потом и до 50-х годов XX века) имели жёсткую нерегулируемую рулевую колодку, что приводило к страшным травмам водителей порой даже при не очень серьёзных авариях.


Panhard с рулевым колесом

Кстати, в 1910 году появился первый электрический клаксон.


А таким был клаксон одного из Rolls-Royce ралли 2016 года

Мелочей не бывает

Угадайте, кто изобрёл трёхточечные ремни безопасности? Если вы увлечены автомобилями, то наверняка угадали по слову «безопасность», — конечно, Volvo. Впервые они появились в модели Volvo PV 544. До этого, конечно, они существовали даже более, чем сотню лет, но не были надёжными и эффективными — обычный крепёж двумя точками.


Volvo PV 544

Изобретения одной строкой


  • Подушки безопасности появились поздно — в 1972 году. Впервые они были установлены на Ford Taunus 20М P7B и Oldsmobile Toronado, но широкую популярность обрели более чем через десятилетие.
  • Кондиционер появился в 1939 году на Packard Twelve Sedan. Он был очень дорогим и крайне неудобным в использовании.
  • Первая аудиосистема появилась в 1930 году, это были радиоустановки Motorola, в 1932 на немецких Studebaker появились знаменитые Blaupunkt.
  • А вот дворники изобрела женщина, американка Мэри Андерсон, которая придумала и запатентовала механический привод для щёток, которыми водители чистили лобовые стёкла. Дворники с электроприводом изобрела Шарлотта Бриджвуд спустя 14 лет, в 1917-м. Но массовое «навешивание» дворников заслуга компании Bosch.
  • Поворотники в том виде, в каком мы их знаем, появились на Buick Roadmaster в 1939-м, они пришли на смену механическим стрелочкам и неудобным фонарикам.
  • Первый гидроусилитель руля появился на роскошном Chrysler Crown Imperial в 1951 году, сменив пневмосистемы и силу человеческих мышц. Через три года ГУР дошёл и до Европы — на французском Citroen DS 19. К слову, именно Citroen DS 19 стал первым обладателем дисковых тормозов. Да и вообще, это был удивительно продвинутый по своим временам автомобиль.
  • Барабанные тормоза на всех колёсах впервые появились на Lancia Lambda в 1922 году.

Среди первых автомобилей есть свои супергерои, которые оказались «первоносителями» сразу нескольких устройств. Одним из таких был Cadillac Model 30 Self Starter 1912 года: представленная публике модель имела стартер, зажигание и первые фары с вольфрамовой нитью (а не непрочной угольной). Что касается стартера, он пришёл на смену кривому стартеру (той самой ручке, которой заводили первые двигатели. Впрочем, до сих пор эта ручка актуальна для некоторых автомобилей, например, для некоторых УАЗов). Кстати, именно изобретение стартера отчасти откинуло существование электромобилей на много лет назад: использование ДВС стало простым и мотивация к развитию электродвигателей пропала, предстояло развивать двигатели внутреннего сгорания.


Cadillac Model 30 Self Starter

Стоп, каких ещё электродвигателей?

За два столетия до Tesla

Первым серийным электромобилем считается Mitsubishi i-MiEV 2009 года… Стоп! Нас не интересует 2009 год, нас интересует 1828 год, когда венгерский физик Аньош Иштван Йедлик изобрёл электрическую карету. На этом опыты с предками Tesla не закончились: в 1834 году кузнец Томас Давенпорт создал свою версию автомобиля на электроприводе, за ним последовал голландец Сибранд Стратингх и его помощник Кристофер Беккер, которые оснастили своё изобретение аккумулятором для подзарядки. Но самый продвинутый и более-менее «живучий» автомобиль получился в 1890 году у Уильяма Моррисона — он развивал скорость до 22 км/ч. Это были не разовые эксперименты — к началу XX века 30% всех автомобилей в США были электрическими.


Электромобиль Уильяма Моррисона, 1890 год


Электромобиль La Jamais Contente 1899 года, достигший скорости 100 км/ч. Обратите внимание на эргономику и по тем временам сверх футуристичный дизайн

Мы уже упомянули стартер, который, вероятно, стал убийцей электромобиля, но на самом деле был более очевидный убийца — автомобиль Ford T. Генри Форд использовал для сборки автомобилей конвейер, тем самым значительно снизив стоимость транспортного средства. А потом дело было за гениальной коммерцией: великий миллионер отказался от маржи и заработал на товарообороте, сделав первый в истории народный автомобиль. Ford T оказался втрое дешевле электромобиля — победитель конкурентной гонки был определён.


Ford T — «убийца» электромобилей

Автомобили прошлого продолжают будоражить мысли как инженеров, так и фанатов — представьте себе, они готовы подготовить свой автомобиль и заплатить взнос 65 000$, чтобы стартовать из Пекина, проехать степи Монголии и Казахстана, пересечь Алтай, проехать по России и добраться до Парижа в ралли, где каждый уже победитель. В этом году мы ждём ралли «Пекин — Париж» в Нижнем Новгороде 24 июня и готовимся к профессиональной и тёплой встрече. Потому что ничто не сравнить с этими автомобилями, благодаря которым состоялась история.

Если вы из Нижнего Новгорода, то время и место — здесь. Конечно же, посещение чек-пойнта и стоянки полностью бесплатно.

P.S. На официальном сайте ралли можно посмотреть маршрут и узнать, в каких городах будут промежуточные этапы — не пропустите в своём городе!

Мотор в будущее – Огонек № 31 (5527) от 20.08.2018

У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели

Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический. Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя. Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!

Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого. Вот, к примеру, один из претендентов — француз Жозеф Нисефор Ньепс больше известный как один из изобретателей фотографии. Он еще в 1807 году вместе с братом создал прототип ДВС, названный пирэолофором. Пирэолофор был установлен на корабль и успешно испытан, после чего братьям выдали патент, подписанный самим Наполеоном. Был в истории ДВС и русский след: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием — разработка российского конструктора сербского происхождения Огнеслава Костовича, известного проектами дирижабля, вертолета и даже рыбы-лодки.

Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!

— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов.— Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства. Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!

О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.

Парадокс нынешнего момента, впрочем, в другом: топливо, которое когда-то помогло двигателю внутреннего сгорания победить конкурентов, сегодня может… его похоронить.

Разберемся.

«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС. Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году. А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.

— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.

Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут... Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.

Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.

— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха.— Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два. Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.

Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей. Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем. Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.

Кирилл Журенков

Экспертиза

Преждевременный энтузиазм

Игорь Моржаретто, партнер аналитического агентства «Автостат», автоэксперт

Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику. До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом. Изменилась и жизнь людей. Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.

Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным. К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами. Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…

А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.

Ключевой из этих вопросов: на сегодняшний день так и не создан аккумулятор, который позволил бы электромобилю на одном заряде проехать большое расстояние в любую погоду.

Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.

К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса. И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает. Его обещали создать и год, и пять лет назад…

Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.— «О») в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.

Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов. Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии. То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…

Брифинг

Торстен Мюллер-Отвос, гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс

Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно... Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя. Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».

Источник: «Автопилот Онлайн»

Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково»

Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок.  Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты. Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.

Источник: «Эхо Москвы»

Коджи Нагано, автодизайнер

— Каким будет автомобиль лет через 30?

— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя. Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса. Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему. Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.

Источник: Autonews

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.

Двигатель внутреннего сгорания – изобретения и открытия 9000 1

Двигатель, в котором внутри него сжигается топливо, дающее тепловую энергию. Затем она преобразуется в механическую энергию.

Первый такой двигатель (вдобавок экологический, т. к. он сжигает смесь водорода и кислорода и выделяет в качестве выхлопных газов чистую воду ! ), появился благодаря Бракенбургу еще в 1836 г., однако безопасность его изобретения не вызвали доверие у потенциальных покупателей и идея немецкого изобретателя быстро забылась.

В 1860 году был создан прародитель двигателя внутреннего сгорания. Это был двухтактный одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием, работавший на смеси природного газа и воздуха, мощностью 8,8 кВт; он работал аналогично паровой машине двойного действия, т. е. сгорание смеси происходило в его цилиндре как под, так и над поршнем, благодаря системе двух впускных и выпускных каналов, подающих и отводящих попеременно смесь и выхлопные газы. С другой стороны, не происходило сжатия топлива, а только расширение, вызванное его взрывом, и поршень возвращался в исходное положение.
Его конструктором был французский инженер бельгийского происхождения Этьен Ленуар.
Конечно, у него была идея втиснуть его в легкую карету и превратить в автомобиль — несколько неудачных попыток, однако, отбили у него охоту к дальнейшим экспериментам. Двигатель работал не очень эффективно, потреблял много бензина и смазки, работал с перебоями и часто останавливался.

Через несколько лет его соотечественник Пьер Равель построил автомобиль с двигателем, работавшим на керосине. К сожалению, франко-прусская война помешала испытанию готовой машины — ее похоронили вместе с навесом, в котором она была построена.


Лишь в 1876 году немецкий изобретатель-самоучка Николаус Отто разработал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, положивший начало автомобильной эре. Также благодаря этому изобретению человек смог впервые подняться в воздух на самолете. С тех пор произошло бурное развитие различных типов двигателей.

В 1878-79 годах Карл Бенц разработал первый двухтактный бензиновый двигатель, а в 1893 году Рудольф Дизель запатентовал первый двигатель с воспламенением от сжатия.

В 1883 году Вильгельм Майбах и Готлиб Даймлер построили свой первый бензиновый двигатель, который еще не подходил для мобильного использования. 12 февраля 1884 года Эдуар Деламар-Дебутвиль получает патент на свой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, в котором, однако — вместо бензина — сжигается… легкий газ. А играть с газом (особенно хранящимся в кожаных мешках для воды) — не шутка: запатентованная машина Делемара взлетает на воздух при первой же поездке.


Стальной бензиновый трехколесный велосипед Mannheim производства Карла Фридриха Бенца прибыл в следующем году. Мощность его двигателя всего 2/3 лошадиных силы, он мог перевозить одного водителя и одного пассажира со скоростью 12 км/ч.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?
В поршневых двигателях внутреннего сгорания движение поршня обусловлено быстрым сгоранием топливно-воздушной смеси внутри цилиндров. Воспламенение горючей смеси вызывает отталкивание поршней и тем самым вращение коленчатого вала

По различному строению и принципу работы поршневые двигатели внутреннего сгорания можно разделить на: .

Двигатели внутреннего сгорания - их история, рабочий цикл - Движение и его универсальность

Определение двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — иными словами, поршневой тепловой двигатель, в котором работа осуществляется за счет выхлопных газов, возникающих при сгорании топлива в рабочем пространстве цилиндра. Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы, в частности, с точки зрения инициирования сгорания. Деление на двигатели с искровым зажиганием, с воспламенением от сжатия и с калильной головкой.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Использование двигателя для преобразования тепловой энергии, содержащейся в топливе, в механическую работу. Энергия преобразуется путем передачи топлива путем сгорания в цилиндре двигателя. Газы, имеющие высокое давление и высокую температуру при сгорании, расширяются и перемещают поршень в цилиндре, совершая механическую работу.

История двигателя внутреннего сгорания

В 1878 году. Николаус Отто сконструировал первый двигатель внутреннего сгорания, работавший на легком газе.Это оригинал современного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Отто ввел в этот двигатель тепловой цикл постоянного объема сгорания, который был предоставлен ему французским инженером Бо де Роша (1862 г.).

С момента появления двигателя прогресс в области двигателей внутреннего сгорания продвигается вперед. В 1879 году. были представлены первые двигатели, работавшие на газе. Изделием Отто, работающим по принципу циркуляции, занимались многие фирмы, конструируя двигатели еще большей мощности.В 1895 году. можно найти двигатели мощностью 1000 л.с. Из-за того, что топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрической искры, их назвали двигателями с искровым зажиганием.

Рудольф Дизель в 1897 году. (патент от 1893 г.) положил начало созданию двигателей внутреннего сгорания. Именно он разработал первый работающий двигатель с воспламенением от сжатия. Этот двигатель не имел электрической системы зажигания. В рабочем цилиндре без грязи воздух сжимался до такой степени, что температура, полученная в конце такта сжатия, вызывала самовозгорание впрыскиваемого топлива (дизельного топлива).Неотъемлемой частью дизеля был многоступенчатый воздушный компрессор, подававший воздух под давлением 60 кг/см для впрыска топлива.

В связи с тем, что дизель был огромным и тяжелым по отношению к развиваемой мощности и низкой частоте вращения, его использовали как станционный двигатель. С другой стороны, открытие топливного насоса высокого давления (Мак Кенни, 1927 г.), который сделал возможным прямой впрыск топлива, положило начало очень быстрому развитию легких двигателей с воспламенением от сжатия.

Классификация двигателей и их применение.

Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на:

1) Реактивные

2) Поршневые

2а) с головкой накаливания

2б) с искровым зажиганием

2в) с воспламенением от сжатия

- 2ба) с двухтактным ) 9000b)

2bc) 4-тактный

Применение

1) Обычно используется в авиации, а также экспериментально в автомобильной промышленности.

2a) Используется в моделировании - для управления моделями

2b) Широкое применение в:

- авиация

- автомобилестроение

- устройства, такие как косилки, лодки, мелкие агрегаты, бензиновые пилы и т. д.

2ba) не более использования - эксперименты и испытания еще продолжаются.

2c) Широкое применение в:

- различные типы машин и устройств, требующих огромной мощности (например, крупные агрегаты, экскаваторы, бульдозеры и т.п.)

- для привода паровозов, больших лодок (судов), грузовых автомобилей, тракторов и т.п.

- в результате постоянной модернизации (уменьшения габаритов) очень часто применяется в легковых автомобилях

Двигатели внутреннего сгорания - рабочий цикл

Двигатели работают за счет сгорания смеси горючих веществ и образования выхлопных газов. В связи с тем, что у нас есть несколько типов двигателей, они отличаются не только конструкцией, но и рабочими циклами.Пример: двухтактный двигатель работает в цикле:

а) зажигание - поршень движется вниз, делая первый такт, затем одновременно сжимает топливную смесь, которая скапливается над поршнем. При достижении им определенной высоты обнажается выпускной клапан, через который выходят выхлопные газы, а затем отклоняется клапан, через который топливная смесь (предварительно сжатая) проходит над поршнем.

б) Поршень движется вверх, тем самым сжимая смесь в камере сгорания (при достижении высшей точки произойдет повторное воспламенение).При этом во время движения вверх разблокируется клапан, подсасывающий смесь под поршень.

Цикл для четырехтактного двигателя (с механическим складыванием) следующий:

1) Такт впуска: поршень движется вниз и в цилиндр всасывается топливо (или воздух, если это двигатель с воспламенением от сжатия).

2) такт сжатия: поршень движется вверх, тем самым сжимая топливо или воздух над ним. В верхнем положении происходит воспламенение (с помощью электрической искры) или впрыск топлива (двигатели с самовоспламенением), которое воспламеняется при контакте с горячим сжатым воздухом

3) такт расширения.Декомпрессия продолжается до тех пор, пока клапан выдоха не будет разблокирован.

4) такт выпуска: поршень движется вверх, выталкивая выхлопные газы через упомянутый выше клапан. Все начинается снова.

В вихревых двигателях поршень не движется вверх или вниз, а вращается, при этом воспламенение происходит в боковых камерах.

Реактивный двигатель использует разницу давлений между передней и задней частью двигателя. Выхлопные газы, которые будут возникать после сгорания смесей в определенной камере, выбрасываются под высоким давлением.Они заставляют двигатель двигаться в направлении, противоположном направлению выхлопа.

.

В каком году был изобретен двигатель внутреннего сгорания? Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания? Рекордсмены нашего времени

Двигатель внутреннего сгорания

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

По сравнению с двигателями внутреннего сгорания внешнего сгорания:

отсутствуют дополнительные элементы теплопередачи - топливо, само сгорание создает рабочее тело;

компактнее, так как не так много дополнительных блоков;

более экономичный;

потребляет газообразное или жидкое топливо с очень жестко определенными параметрами (летучесть, температура воспламенения паров, плотность, теплота сгорания, октановое или цетановое число), потому что от этих свойств зависит работоспособность самого ДВС.

История создания

В 1807 году Франсуа Исаак де Риваз построил первый поршневой двигатель, часто называемый двигателем де Риваза. Двигатель работал на газообразном водороде, конструктивные элементы которого использовались уже в последующих прототипах ДВС: шатунный узел и искровое зажигание. Первый практически пригодный двухтактный двигатель внутреннего сгорания 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, работающую 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.

После ознакомления 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%.Двигатель Ленуара был смещен.

В 1876 году Николаус Август Отто построил усовершенствованный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе.

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 двигатель с карбюратором. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885 году, а в 1886 году — для первого автомобиля.

Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить 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 бескомпрессорное распыление топлива, что позволило использовать в качестве топлива масло. В результате бескомпрессорный дизельный двигатель с воспламенением от 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, называли «русским дизелем» или «двигателем Тринклера». На Всемирной выставке в Париже в 1900 году дизельный двигатель получил главный приз.В 1902 году Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на дизельный двигатель и вскоре приступил к серийному производству.

В 1908 году главный инженер Коломенского завода Р.А. Корейвские дизели 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 компания построила 15 тракторов. Их 6-тонный трактор № 3 является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в Соединенных Штатах и ​​​​находится в Смитсоновском национальном музее американской истории в Вашингтоне.Двухцилиндровый бензиновый двигатель имел совершенно ненадежную систему зажигания и мощность 30 л.с. З. на холостых и 18 л. Z. под нагрузкой

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

В 1903 году братья Орвилл и Уилбур Райт совершили полет на первом самолете. Двигатель самолета сделал механик Чарли Тейлор. Основные детали двигателя изготовлены из алюминия.Двигатель Райта-Тейлора представлял собой примитивный вариант бензинового двигателя с впрыском топлива.

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

В 1924 году на Балтийском заводе в Ленинграде по проекту Якова Модестовича Гаккеля был построен тепловоз ЮЭ2 (Щел1).

Практически одновременно в Германии, по приказу СССР и по проекту профессора И. В. Ломоносова, по личному распоряжению В. И. Ленина, в 1924 г. на немецком заводе в Эсслингене (бывш. ). Кесслер) недалеко от Штутгарта.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели - камера сгорания находится в цилиндре, тепловая энергия преобразуется в механическую посредством кривошипно-шатунного механизма.

Газовая турбина - Энергия преобразуется клиновидным рабочим колесом.

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

Двигатели с поворотными поршнями - в них преобразование энергии происходит в результате вращения рабочих газов ротора со специальным профилем (двигатель Ванкеля).

Двигатели внутреннего сгорания классифицируются:

по назначению - для стационарного и специального транспорта.

по виду используемого топлива - легкие жидкости (бензин, газ), тяжелые жидкости (дизель, мазут).

по способу создания горючей смеси - наружный (карбюратор) и внутренний (в цилиндре двигателя внутреннего сгорания).

по объему рабочих полостей, а также массе и габаритам - 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 положению коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию поперечины, давлению (и типу наддува), способу смесеобразования, по типу зажигания, количеству карбюраторов, тип 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 возникает микровспышка и под действием высокого давления расширяющихся газов происходит перемещение основной подвижной части двигателя - поршня.В принципе правило простое, но интересно, кто его придумал?

А первым, кто решил использовать энергию сгорания 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.

Другим, кто подхватил идею двигателя внутреннего сгорания, был бельгийский механик Жан Этьен Ленуар.Он также использовал светящийся газ, но придумал зажечь его электрической искрой. Он даже создал первый работающий двигатель, который работал совсем немного — поршень, расширявшийся под воздействием температуры, застревал в цилиндре. Во второй модификации Ленуар применил водяное охлаждение с последующей поршневой смазкой. И тут двигатель заработал нормально. В 1864 году Ленуар продал 300 двигателей, но прекратил их усовершенствование, и вскоре последовали более совершенные конструкции.

Немецкий изобретатель Август Отто запатентовал конструкцию своего двигателя в 1864 году и со временем значительно улучшил ее.Этот двигатель был очень популярен, но у него был 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 изготовлен первый реально работающий бензиновый двигатель. Его изобрел немецкий инженер Готлиб Даймлер.Даймлер работал в компании Отто, и ему показали первый эскиз, но он проигнорировал его. В результате Даймлер и его друг Вильгельм Майбах начали работать над новым двигателем самостоятельно. Отто упустил свое счастье, так как в результате получил компактный, легкий и мощный двигатель.

Сегодня двигатели внутреннего сгорания настолько распространены, что бюджет многих стран зависит от продажи масла, из которого производится бензин. Теперь не люди управляют мотором, а он ими. Предпринимаются попытки создания совершенно новых типов двигателей, более дешевых и экологичных.

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

Так вот этот японский автомобиль существует в единственном экземпляре - он создан с целью регистрации патента. Что он может сделать? А может целый час может проехать на литре воды любого качества - от дождевой до морской воды, даже без грязи, за час, причем со скоростью 80 км/ч.Можешь представить? Взял бутылку воды - и катайся за здоровьем, а она кончится - можно набрать еще из речки 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, что ломает устоявшийся порядок, а тем более вредит, быстро замалчивается или прячется в ящик. На монополистов нельзя наступать. Патенты на такие технологии выдаются неохотно.Но кто знает, может идея получит развитие...

Двигатель является одним из основных компонентов автомобиля. Без изобретения двигателя автомобильная промышленность, вероятно, остановилась вскоре после изобретения колеса. Прорыв в истории автомобилестроения произошел с изобретением 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, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую энергию.

Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они изобрели устройство, которое назвали «пиреолофор». Топливом для этого двигателя должна была стать угольная пыль. Однако это изобретение так и не получило научного признания и существовало на самом деле только в чертежах.

Первым успешным двигателем, представленным на рынке, стал 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. Изобретатель, однако, не учел необходимость смазывать и охлаждать свой двигатель, 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

Машина была крайне несовершенной - грелась, неэффективно расходовала смазку и топливо. Однако с его помощью двигались и трехколесные машины, тоже далекие от идеала.

В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работавший на сгорании нефтепродуктов. Автором изобретения был Зигфрид Маркус, он же представил публике транспортное средство со скоростью 10 миль в час.

В 1873 году другой инженер, Джордж Брайтон, смог сконструировать двухцилиндровый двигатель. Первоначально он работал на керосине, а затем на бензине. Недостатком этого двигателя была его чрезмерная массивность.

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


Николас Оттон

В 1883 году француз Эдуард Деламар разработал конструкцию газового двигателя. Однако его изобретение существовало только на бумаге.

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

Параллельно с Daimler работал над разработкой двигателей и автомобилей.

В 1903 году Daimler и Benz объединились в полноценную автомобильную компанию. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.

.90 000 Разработка двигателей внутреннего сгорания за последние годы 90 001

Стандарты и требования

Ключевым моментом в развитии двигателей внутреннего сгорания стал 2005 год, когда вступил в силу стандарт чистоты выхлопных газов Евро 4. Уже тогда выброс вредных веществ, поступающих из выхлопной системы, был радикально снижен. В среднем вдвое должны были снизиться выбросы углеводородов, оксидов азота и оксидов углерода, а у дизеля еще и твердых частиц.Уже тогда производители, не имевшие проблем с соблюдением директив, подумывали о грядущем Евро-5. Началась работа над технологиями и решениями, которые должны были сделать двигатели еще чище. Стандарт Евро 5 коснулся бензиновых двигателей не так сильно, как дизельных. Последний должен был показать несколько меньшую эмиссию углеводородов и оксидов азота, но эмиссию твердых частиц нужно было уменьшить аж в 5 раз. Введение этого стандарта в 2009 году задало новые стандарты в конструкции дизельных двигателей, и согласно им, инженерам нужно было спешить готовиться к Евро-6, который в первую очередь снижает выбросы оксидов азота.Стандарт Euro 6 действует с сентября 2014 года, и сегодня все автомобили, продаваемые в Европейском союзе, должны соответствовать стандарту 9006. Какие технологии и технические решения используют для этого производители?

Эффективность, эффективность и еще раз эффективность

Помните, что двигатель и автомобиль неразделимы и о самом двигателе нельзя говорить, если не упомянуты другие составляющие. Стандарты чистоты выхлопных газов проверяются на автомобилях в сборе, а не на самих двигателях, поэтому говорить о том, что двигатель соответствует тем или иным стандартам, будет ошибкой - им соответствует автомобиль с конкретным двигателем.КПД двигателей внутреннего сгорания все еще относительно низок и произошли изменения в конструкции автомобилей. Сегодня производители стремятся добиться минимально возможной снаряженной массы, низкого сопротивления качению и хорошей аэродинамики. Очень важно управлять всеми компонентами автомобиля таким образом, чтобы они создавали минимально возможное сопротивление движению автомобиля, а также работе двигателя. Конечно, ключевым элементом остается сам двигатель.

В настоящее время эффективность является основной целью разработчиков двигателя .Сжигание топлива должно осуществляться таким образом, чтобы минимизировать потери содержащейся в нем энергии. При этом пользователь хочет управлять автомобилем с хорошими характеристиками. Для достижения этой цели необходимо было начать с совершенствования систем впрыска, подающих топливо в камеры сгорания.

Дизельный двигатель обязателен без сверхбыстрых пьезофорсунок Common Rail и усовершенствованной системы очистки отработавших газов

В конце 1990-х гг.В 1980-х годах конструкторы дизельных двигателей пришли к выводу, что будущее за точным дозированным впрыском топлива под высоким давлением, будь то бензиновый или дизельный двигатель. Именно тогда с началось чрезвычайно динамичное развитие дизельных двигателей с системой впрыска Common Rail . Одним из пионеров этого решения была компания Peugeot. Клиенты быстро узнали о преимуществах этого решения. Ровная работа двигателя, высокая динамика и крайне низкий расход топлива – это достигнуто за счет изменения способа подачи топлива.После 2000 года все крупные автомобильные компании на рынке предлагали или работали над дизельными двигателями с системой впрыска Common Rail.
Разработка системы Common Rail позволила увеличить давление впрыска с 1000 бар до более чем 2000 бар всего за 15 лет. Сегодня точный впрыск топлива возможен благодаря пьезоэлектрическим, чрезвычайно быстрым форсункам, которые заменили примитивные электромагнитные решения, не поспевающие за развитием технологий. С введением последующих евростандартов требовалась не только хорошая производительность, но и эффективность, проявляющаяся в низком уровне выбросов.Сегодняшний уровень был бы невозможен без нескольких  -  от 5 до 7 -  доз топлива, точно подаваемых за один ход поршня. Это возможно только благодаря пьезоэлектрическим форсункам, которые почти с самого начала использовались, в частности, Peugeot в агрегатах с обозначением HDI.

GT и дизельный двигатель  - сегодня такое сочетание уже не удивляет

С развитием дизельных систем впрыска продолжились испытания с непосредственным впрыском на бензиновых двигателях.Поначалу не очень успешно, но со временем становится все более надежным и выгодным как с экономической, так и с экологической точки зрения. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском имеют очень чистый выхлопной газ . Кроме того, их отличает высокая культура работы, гораздо более высокий КПД, чем в случае с непрямым впрыском, и благоприятная кривая крутящего момента, доступная в нижнем диапазоне оборотов. Другое дело, что безнаддувный двигатель с непрямым впрыском не способен достичь максимального крутящего момента агрегата с непосредственным впрыском. Сегодня непосредственный впрыск становится стандартным, еще не является необходимостью в меньших двигателях без наддува. Тем не менее, ожидается, что в ближайшие годы он будет внедрен на всех бензиновых двигателях. В ближайшем будущем можно ожидать дальнейших этапов повышения эффективности бензиновых двигателей за счет увеличения давления наддува, давления впрыска и степени сжатия. Воспламенение от сжатия также серьезно рассматривается в бензиновых двигателях, даже в определенном диапазоне скоростей и нагрузок.

Сегодня для двигателя 1,6 л не проблема развить мощность свыше 200 л.с.

Эффективность также означает меньшие потери, а в двигателях потери генерируются каждым компонентом, каждым подшипником и каждой механической движущейся частью. Конструкторам предстояло многое сделать с точки зрения уменьшения трения и сопротивления. Сегодня в сочетании с моторными маслами с низкой вязкостью используются материалы с низким коэффициентом трения для кривошипа/поршня.Подшипники спроектированы так, чтобы быть максимально легкими и генерировать как можно меньшие потери. Генератор переменного тока может заряжать аккумулятор только во время торможения, таким образом восстанавливая энергию во время этого процесса, не теряя энергию двигателя, когда он ведет автомобиль, что можно назвать микрогибридной технологией, которую Peugeot использует в двигателях e-HDI. В таких конструкциях генератор также становится стартером, что позволяет быстро заводить автомобиль, оснащенный системой Start&Stop.

Благодаря своей эффективности отдельные насосы, которые когда-то приводились в движение двигателем через ремень или простую трансмиссию, становятся электрическими. И здесь особого внимания заслуживает гидроусилитель руля, гидравлическая версия которого уже стала историей. В ближайшем будущем электропомощь, инновационная 10-15 лет назад, станет нормой. Все это для ограничения потерь мощности двигателя внутреннего сгорания. Другим примером может служить масляный насос, расход и давление которого регулируются на основе ряда параметров, таких как температура, скорость и нагрузка на двигатель.

Работа над двигателями внутреннего сгорания продолжается, и камеры сгорания

по-прежнему являются ключевой областью

Отходы также являются топливом, которое сгорает, когда в нем нет необходимости. Конечно, отключение зажигания при отпускании педали газа — стандарт, существующий десятилетиями, но в настоящее время большинство автомобилей оснащены системой Start&Stop. Система выключает двигатель, когда автомобиль стоит, даже на короткое время. Это приводит к ощутимой экономии топлива, особенно во время движения по городу, когда останавливаться на светофорах — обычное дело.Правильное включение нейтральной передачи позволяет, среди прочего. в автомобилях Peugeot включение системы Start&Stop и, как следствие, выключение двигателя при выезде на перекресток на малой скорости. Благодаря электроусилителю руля можно не беспокоиться о невозможности поворота.

Следующая потеря энергии - нагрев двигателя. Тепловые машины, такие как двигатель внутреннего сгорания, имеют то преимущество, что они эффективно работают только в узком диапазоне температур. Поэтому езда с двигателем, не достигшим оптимальной температуры, неэффективна, а в это время холодный двигатель выделяет много вредных веществ.Здесь, в числе прочих, Фазовые термостаты , которые регулируют температуру двигателя лучше, чем обычные термостаты. В двигателях с наддувом становится обычной практикой соединять компоненты, которые нагревают друг друга. В результате даже в зимних условиях температура охлаждающей жидкости достигает нужной температуры уже через 1–3 км пробега. Дизельные двигатели используют свечи накаливания для нагрева камеры сгорания даже во время движения , например, когда вы едете по склону или тормозите на высокой скорости, когда топливо не сгорает.Все это для того, чтобы двигатель не терял температуру, при которой он чувствует себя лучше всего. Также по этой причине алюминий становится широко используемым материалом для изготовления не только головок цилиндров, но и корпусов двигателей. Кроме того, стенки корпуса двигателя становятся тоньше, а сами двигатели все более плотно упаковываются внутри. Уже есть отдельные системы охлаждения блока цилиндров и головки.

Маленький может больше?

Небольшого 3-цилиндрового двигателя достаточно для эффективной работы легкого Peugeot 208

.

Важным этапом в развитии двигателей внутреннего сгорания является технология уменьшения габаритов.Этот термин можно перевести как уменьшение размера двигателя без потери производительности, практика, которая применяется почти всеми производителями автомобилей в мире в течение последних нескольких лет. Идея проста - маленькому двигателю нужно меньше топлива, чем большому . Проблема, которую нужно было решить, заключалась, конечно, в производительности, которую нужно было сохранить и даже улучшить по сравнению с более крупным мотоциклом. Если мы хорошо помним, даунсайзинг уже применялся в 90-х годах, но тогда мы просто называли такие двигатели маленькими и слабыми.Современный даунсайзинг состоит из сравнительно небольших и мощных силовых агрегатов.

Нет другого способа извлечь большую мощность из маленького двигателя, кроме турбонаддува. Вот почему современные малолитражки могут иметь рабочий объем от 0,8 до 1,2 литра, а с тремя цилиндрами вместо четырех они еще менее прожорливы к топливу. Однако они полностью отличаются от старых безнаддувных двигателей. Можно предположить, что сегодня 1,2-литровые агрегаты пришли на смену безнаддувным двигателям 1,6 и 1,8 л .При тихой работе они достигают значительно меньшего расхода топлива, а благодаря более высоким значениям крутящего момента разгоняются динамичнее, чем на низких оборотах. Даже если они имеют меньшую максимальную мощность, воспринимаемая динамика будет аналогичной или лучше, чем в случае с безнаддувным аналогом с гораздо большей мощностью. Идея уменьшения габаритов заключается в том, чтобы позволить водителю двигаться на низких оборотах, не жертвуя динамикой. Это было невозможно с безнаддувными двигателями.

Двигатель 1.6 HDI в большом семейном фургоне, таком как Peugeot 5008, также является признаком эффективного сокращения размеров модели

.

Однако не каждый небольшой двигатель нуждается в наддуве. Выяснилось, что благодаря системе изменения фаз газораспределения и оптимизации впрыска топлива можно получить соответствующие параметры для малолитражных двигателей малолитражных автомобилей. Примером этого является технология Peugeot PureTech, где 82-сильные 1,2-литровые агрегаты приводят в движение 208-й, успешно удовлетворяя потребности среднего водителя и наслаждаясь низким расходом топлива.Тот же двигатель с наддувом легко достигает 130 л.с. и может питать компактный Peugeot 308, который при этом становится очень динамичным, но при этом экономичным автомобилем.
К преимуществам уменьшения объема двигателя относятся более быстрый прогрев, высокий крутящий момент на низких оборотах благодаря турбонаддуву, меньший расход топлива и затраты на обслуживание за счет меньшего количества цилиндров, а также более низкие страховые взносы.

Чистый выхлопной газ

Суперчистая выхлопная система дизельного двигателя Blue HDI с сажевым фильтром и системой SCR

Так называемыйКлапаны EGR, т.е. устройства, обеспечивающие рециркуляцию отработавших газов. Сегодня они входят в стандартную комплектацию любого двигателя. Выхлопные газы, выбрасываемые из камер сгорания, в нужный момент возвращаются в двигатель и несколько раз «обрабатываются». С развитием системы впрыска Common Rail увеличилась мощность и динамика автомобилей, а также выброс очень вредных частиц и оксидов азота, которые не могли устранить клапаны EGR. Вот почему последующие стандарты требовали от производителей исключения этих веществ. Уже в начале прошлого десятилетия некоторые производители экспериментировали с сажевым фильтром , и одним из первопроходцев в этой области стала компания Peugeot, предложившая его в качестве опции на автомобилях с двигателями HDI.На момент введения стандарта Евро 5 ни у кого не было сомнений, что сажевый фильтр стал штатным устройством в каждом дизельном автомобиле. Сегодня они широко используются, но это еще не все. С момента введения стандарта Евро 6 некоторые дизели не могут обходиться без селективной каталитической нейтрализации (SCR) , т.е. технологии, которая еще лучше очищает выхлопные газы от оксидов азота, образующихся в результате постоянного повышения давления наддува и давления впрыска. без изменения дозы топлива, другими словами, повышая эффективность двигателей.Здесь, к сожалению, мы имеем замкнутый круг, из которого невозможно выйти изменением параметров двигателя - он либо выбрасывает больше твердых частиц, либо больше оксидов азота. Поэтому скоро системы SCR станут стандартом для каждого дизеля — другого пути нет. В двигателях с технологией SCR используется водный раствор мочевины AdBlue, который хранится в отдельном баке и впрыскивается в выхлопную систему автомобиля. Затем мочевина вступает в химическую реакцию в каталитическом нейтрализаторе SCR и преобразует вредные газы в безвредный азот и водяной пар.В случае Peugeot двигатели с этой технологией маркируются как BlueHDI.

В 2020 году перед строителями встанет проблема снижения выбросов углекислого газа. Ограничение в 95 г/км распространяется на все модели одного производителя, поэтому для большинства легковых автомобилей этот лимит должен быть значительно ниже. Не обойдется без еще более радикального уменьшения габаритов и еще более легких конструкций двигателя и кузова. Это будет самая большая проблема, с которой инженерам придется столкнуться более чем за столетие.

Комфорт через экономию?

Изменения, о которых вы читаете, продиктованы требованиями к чистоте выхлопных газов и тем, что заказчик с каждым поколением автомобиля хочет получить более качественный продукт. Производители не могут себе позволить купить автомобиль более экономичный и экологичный, но менее динамичный и неудобный. Принцип экономии топлива не менялся десятилетиями – маленький двигатель сжигает меньше топлива при минимально возможных оборотах. Вот почему сегодня мотоциклы становятся низкооборотными двигателями, независимо от того, работают ли они на бензине или на дизеле .Однако для того, чтобы водитель мог безопасно и комфортно использовать низкие обороты двигателя, необходимы были изменения, которые позволили бы ему это сделать.

Водителям теперь помогает современная, быстрая и высокоэффективная автоматическая коробка передач

.

Одним из последствий работы является, конечно же, наддув, который устраняет проблему нехватки крутящего момента в малом двигателе на более низких оборотах. Однако сам турбонаддув прошел долгий путь до того, что мы имеем сегодня.Первые компрессоры характеризовались так называемым турбо-лаг, т.е. длительное время, необходимое для разгона компрессора. Сегодня благодаря крошечным турбокомпрессорам с изменяемой геометрией лопаток турбин мы получаем максимальное значение давления наддува сразу после нажатия на педаль газа. Часто система изменения геометрии лопаток турбокомпрессора имеет электронное управление, что еще больше сокращает время отклика.

Проблему с неудобной работой на низких оборотах, которая несколько лет назад приводила к рывкам всего автомобиля, устранил двухмассовый руль, поглощающий эти вибрации. Двухмассовые колеса работают с демпферами на шкивах, которые также устраняют вибрации, возникающие при работе на скорости 1200-1600 . Даже в 1990-х годах водитель знал, что бензиновому двигателю нужно минимум 2000 об/мин. чтобы газ можно было нажимать без чрезмерной вибрации. Сегодня вам даже не нужно превышать 2000 об/мин. для переключения на более высокую передачу. Это же касается и дизелей, которые в принципе не требуют оборотов больше 2000.

В прошлом редуктор должен был передавать привод на колеса, сегодня это устройство, оказывающее огромное влияние на эффективность привода.Это также должно облегчить водителю задачу выбора правильной передачи, чтобы автомобиль потреблял как можно меньше топлива. Пример современного дизайна — коробка передач Peugeot EAT6

.

К сожалению, не все привыкли к таким ТТХ, и в то же время классические АКПП устарели с точки зрения производительности. Именно поэтому все более популярными становятся трансмиссии с электронным управлением и коробка передач с двойным сцеплением, которые отлично передают привод на колеса без потери мощности.Такие трансмиссии отлично работают с бензиновыми двигателями, особенно с меньшей мощностью в малолитражных автомобилях. Второй стандарт, предназначенный в основном для мощных двигателей, в том числе дизельных, — это классические автоматы, но с возможностью блокировки гидротрансформатора, через который крутящий момент нормально убегает. В новейших конструкциях шлюзовых преобразователей потери энергии минимальны. Также все чаще в таких трансмиссиях используется система старт/стоп, что еще несколько лет назад было невозможно. Также есть увеличение количества передач как в МКПП, где 6 передач теперь стандартно, так и в автоматических, где количество передач достигает 9. Благодаря большому выбору доступных передач практически всегда можно двигаться в оптимальном диапазоне оборотов двигателя независимо от скорости.

Подводя итог, что нам дало развитие двигателей внутреннего сгорания за последние 10-15 лет? В дополнение к более низкому расходу топлива и чрезвычайно низкому уровню выбросов загрязняющих веществ, он также обеспечивает беспрецедентный комфорт вождения.Любой, кто водил современный автомобиль, даже с небольшим двигателем, быстро оценит возможности и преимущества езды на низких оборотах. Комфорт, возникающий в результате использования технологии гашения вибраций, также не имеет себе равных. Вне зависимости от выбора вида топлива удовольствие от вождения автомобиля, оснащенного современным приводом, несравненно более приятно, чем несколько или десятки лет назад.

Материал создан в сотрудничестве с брендом Peugeot.

.

Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf