Той получи патент за използването и метода за получаване на газ за осветление чрез суха дестилация на дърва или въглища. Това откритие беше от голямо значение, преди всичко за развитието на осветителната технология. Много скоро във Франция, а след това и в други европейски страни, газовите лампи започнаха успешно да се конкурират със скъпите свещи. Газът за осветление обаче беше подходящ не само за осветление.
Патент за дизайн на газов двигател
Леноар не успя веднага. След като беше възможно да се направят всички части и да се сглоби машината, тя работи известно време и спря, защото поради нагряване буталото се разшири и заседна в цилиндъра. Леноар подобри своя двигател, като помисли за система за водно охлаждане. Вторият опит за изстрелване обаче също завърши с неуспех поради лош ход на буталото. Lenoir допълни дизайна си със система за смазване. Едва тогава двигателят заработи.
Август Ото
Търсенето на ново гориво
Следователно търсенето на ново гориво за двигателя не спря. вътрешно горене. Някои изобретатели са се опитали да използват пари от течно гориво като газ. Още през 1872 г. американският Брайтън се опита да използва керосин в това си качество. Керосинът обаче не се изпарява добре и Брайтън преминава към по-лек петролен продукт - бензин. Но за да може двигател с течно гориво да се конкурира успешно с газов двигател, беше необходимо да се създаде специално устройствоза изпаряване на бензин и получаване горима смеснего с въздух.
Брайтън през същата 1872 г. излезе с един от първите така наречени "изпарителни" карбуратори, но той не работеше задоволително.
Двигател на газ
Работещ бензи нов двигателсе появи едва десет години по-късно. Неговият изобретател е немският инженер Готлиб Даймлер. Дълги години работи във фирма Otto и е член на нейния борд. В началото на 80-те той предлага на шефа си проект за компактен бензинов двигател, който може да се използва в транспорта. Ото реагира студено на предложението на Даймлер. Тогава Даймлер, заедно с приятеля си Вилхелм Майбах, вземат смело решение - през 1882 г. те напускат компанията Otto, придобиват малка работилница близо до Щутгарт и започват работа по своя проект.
Проблемът пред Daimler и Maybach не беше лесен: те решиха да създадат двигател, който няма да изисква газов генератор, ще бъде много лек и компактен, но в същото време достатъчно мощен, за да придвижи екипажа. Daimler очакваше да увеличи мощността чрез увеличаване на скоростта на вала, но за това беше необходимо да се осигури необходимата честота на запалване на сместа. През 1883 г. първият Двигател на газсъс запалване от гореща куха тръба, отворена в цилиндъра.
Първият модел на бензинов двигател е предназначен за промишлена стационарна инсталация.
Процесът на изпаряване на течното гориво в първите бензинови двигатели остави много да се желае. Следователно изобретяването на карбуратора направи истинска революция в двигателостроенето. Негов създател е унгарският инженер Донат Банки. През 1893 г. той издава патент за реактивен карбуратор, който е прототипът на всички съвременни карбуратори. За разлика от своите предшественици, Банки предложи да не се изпарява бензинът, а да се пръска фино във въздуха. Това осигурява равномерното му разпределение по цилиндъра, а самото изпарение се извършва вече в цилиндъра под действието на компресионна топлина. За да се осигури разпръскване, бензинът се засмуква от въздушен поток през дозираща струя и постоянството на състава на сместа се постига чрез поддържане постоянно нивобензин в карбуратора. Струята е направена под формата на един или повече отвора в тръбата, разположени перпендикулярно на въздушния поток. За поддържане на налягането беше предвиден малък резервоар с поплавък, който поддържаше нивото на дадена височина, така че количеството засмукан бензин да е пропорционално на количеството постъпващ въздух.
Първите двигатели с вътрешно горене са били едноцилиндрови, като за да се увеличи мощността на двигателя обикновено се е увеличавал обемът на цилиндъра. Тогава те започнаха да постигат това чрез увеличаване на броя на цилиндрите.
В края на 19 век се появяват двуцилиндровите двигатели, а от началото на века започват да се разпространяват четирицилиндровите двигатели.
Вижте също
Връзки
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "Историята на създаването на двигатели с вътрешно горене" в други речници:
Схема: Двутактов двигател с вътрешно горене с шумозаглушител ... Wikipedia
Двигател Delta в Националния железопътен музей, Йорк, Обединеното кралство Двигателят Delta (Napier Deltic) е британски двигател с брояч ...
Чертеж на парната количка Cugno (Jonathan Holguinisburg) (1769) Историята на автомобила започва през 1768 г., заедно със създаването на парни двигатели, способни да транспортират хора ... Wikipedia
Проверете информацията. Необходимо е да се провери точността на фактите и надеждността на информацията, представена в тази статия. Трябва да има обяснения на страницата за разговори ... Wikipedia
Съдържание 1 Изобретяването на мотоциклета 2 Мотоциклетът през 20 век и в началото на 21 век ... Wikipedia
стартиране космически корабАполо 11 от космическия център Кенеди до Луната през 1969 г. Технологичната и индустриална история на Съединените щати описва формирането на най-мощните и технологични ... Wikipedia
Основното устройство на всяко превозно средство, включително наземно, е електроцентрала - двигател, който преобразува различни видове енергия в механична работа.
По време на историческо развитие транспортни двигателимеханичната работа на движението се извършва чрез използването на:
1) мускулната сила на хората и животните;
2) силите на вятъра и водните потоци;
3) топлинна енергия на пара и различни видовегазообразни, течни и твърди горива;
4) електрическа и химическа енергия;
5) слънчева и ядрена енергия.
Записи на опити за изграждане самоходни превозни средствапреди движенията са били вече през XV - XVI век. Вярно е, че електроцентралите на тези "превозни средства" бяха мускулната сила на човек. Една от първите сравнително добре известни самоходни инсталации с „мускулно задвижване“ е ръчно управлявана карета от безкрак часовникар от Нюрнберг Стефан Фарфлер, която той построи през 1655 г.
Най-известният в Русия е „самоходният вагон“, построен в Санкт Петербург от селянина Л. Л. Шамшуренков през 1752 г.
Тази карета, доста просторна за превоз на няколко души, беше задвижена от мускулната сила на двама души. Първият педален метален велосипед, близък по дизайн до съвременния, е направен от Артамонов, крепостен селянин от Верхотрусски район на Пермска провинция, в началото на 18-ти и 19-ти век.
Най-старите електроцентрали, макар и не транспортни, са хидравлични двигатели- водни колела, задвижвани от потока (теглото) на падаща вода, както и вятърни турбини. Силата на ветровете се използва от древни времена за движението на ветроходите, а много по-късно и на ротационните. Използването на вятъра във въртящи се кораби се извършва с помощта на вертикални въртящи се колони, които заменят платната.
Поява през 17 век водни машини, а по-късно и парни машини важна роляв възникването и развитието на манифактурното производство, а след това и индустриалната революция. .Въпреки това големите надежди на изобретателите самоходни вагонипо прилагането на първия парни двигателиза превозни средства не са оправдани. Първото парно самоходно превозно средство с товароносимост 2,5 тона, построено през 1769 г. от френския инженер Джоузеф Каньо, се оказа много обемисто, бавно движещо се и изискващо задължителни спирания на всеки 15 минути движение.
Едва в края на XIX век. във Франция са създадени много успешни образци на самоходни екипажи с парни двигатели. Започвайки от 1873 г., френският дизайнер Адем Боле построи няколко успешни парни машини. През 1882 г. се появява парни колиДион-Бутон,
и през 1887 г. - колите на Леон Серполе, който е наречен "апостол на парата". Котелът с плоска тръба, създаден от Serpole, беше много перфектен парогенератор с почти мигновено изпаряване на водата.
Парните автомобили Serpole се състезаваха с бензинови колив много състезания и високоскоростни състезания до 1907 г. В същото време усъвършенстването на парните машини като транспортни продължава и днес в посока намаляване на теглото и размерите им и повишаване на ефективността.
Съвършенство парни двигателии развитието на двигателите с вътрешно горене през втората половина на 19 век. е придружено от опити на редица изобретатели да използват електрическа енергия за транспортни двигатели. В навечерието на третото хилядолетие Русия отбеляза стогодишнината от използването на градската земя електрически транспорт- трамвай. Преди малко повече от сто години, през 80-те години на XIX век, се появяват първите електрически автомобили. Появата им се свързва със създаването през 1860-те години оловни батерии. Твърде голямото специфично тегло и недостатъчният капацитет обаче не позволиха на електрическите превозни средства да участват в конкуренцията с парни двигатели и бензинови двигатели. Електрически превозни средства с по-леки и по-енергоемки сребърно-цинкови батерии също не са открити. широко приложение. В Русия талантливият дизайнер И. В. Романов създава в края на 19 век. няколко вида електрически превозни средства с доста леки батерии.
Електрическите превозни средства имат доста големи предимства. На първо място, те са екологични, тъй като нямат такива изгорели газове, имат много добра характеристика на сцепление и високи ускорения поради нарастващия въртящ момент с намаляване на броя на оборотите; използват евтина електроенергия, лесни са за управление, надеждни в експлоатация и др. Днес електрическите превозни средства и тролейбусите имат сериозни перспективи за тяхното развитие и използване в градски и крайградски транспортвъв връзка с необходимостта от радикално решаване на проблемите за намаляване на замърсяването на околната среда.
Опити за създаване бутални двигателивътрешно горене са предприети още в края на 18 век. И така, през 1799 г. англичанинът Д. Барбър предлага двигател, който работи със смес от въздух и газ, получена чрез дестилация на дървесина. Друг изобретател на газовия двигател, Етиен Леноар, използва газ за осветление като гориво.
Още през 1801 г. французинът Филип дьо Боне предлага проект за газов двигател, при който въздухът и газът се компресират от независими помпи, подават се в смесителната камера и оттам в цилиндъра на двигателя, където сместа се запалва от електрическа искра. Появата на този проект се счита за датата на раждане на идеята за електрическо запалване на въздушно-горивната смес.
Първият стационарен двигател от нов тип, работещ на четиритактов цикъл с предварителна компресия на сместа, е проектиран и построен през 1862 г. от кьолнския механик Н. Ото.
Почти всички съвременни бензинови и газови двигатели досега работят по цикъла на Ото (цикъл с входяща топлина при постоянен обем).
Практическо приложение на двигателите с вътрешно горене за транспортни екипизапочва през 70-те и 80-те години. 19 век въз основа на използването на газови и бензино-въздушни смеси като гориво и предварителна компресия в цилиндрите. Трима немски дизайнери са официално признати за изобретатели на транспортни двигатели, работещи с течни фракции от дестилация на нефт: Готлиб Даймлер, който построи мотоциклет с бензинов двигател съгласно патент от 29 август 1885 г.;
Карл Бенц, който построява, съгласно патент от 25 март 1886 г., триколесна карета с бензинов двигател;
Рудолф Дизел, който през 1892 г. получава патент за двигател със самозапалване на смес от въздух и течно гориво поради топлината, отделена при компресията.
Тук трябва да се отбележи, че първите двигатели с вътрешно горене, работещи с леки фракции от дестилация на нефт, са създадени в Русия. И така, през 1879 г. руският моряк И. С. Костович проектира и през 1885 г. успешно тества 8-цилиндров бензинов двигател с ниска маса и висока мощност. Този двигател е предназначен за аеронавтични превозни средства.
През 1899 г. в Санкт Петербург е създаден първият в света икономичен и ефективен двигател с компресионно запалване. Ходът на работния цикъл в този двигател се различава от двигателя, предложен от немския инженер Р. Дизел, който предложи да се извърши цикълът на Карно с изотермично изгаряне. В Русия за кратко време беше подобрена конструкцията на нов двигател, безкомпресорен дизелов двигател, и вече през 1901 г. в Русия бяха построени безкомпресорни дизелови двигатели, проектирани от Г. В. Тринклер, и тези, проектирани от Я. В. Мамин през 1910 г.
Руският дизайнер Е. А. Яковлев проектира и конструира моторно превозно средство с керосинов двигател.
Руски изобретатели и дизайнери успешно работиха върху създаването на екипажи и двигатели: Ф. А. Блинов, Хайданов, Гуриев, Махчански и много другидруги.
Основните критерии при проектирането и производството на двигатели до 70-те години на ХХ век. имаше желание да се увеличи литровият капацитет и следователно да се получи най-компактният двигател. След петролната криза от 70 - 80г. основното изискване беше да се постигне максимална ефективност. Последните 10-15 години на ХХ век. Основните критерии за всеки двигател са непрекъснато нарастващите изисквания и стандарти за екологична чистота на двигателите и най-вече за радикално намаляване на токсичността на отработените газове при осигуряване на добра икономия и висока мощност.
Карбураторните двигатели, които в продължение на много години нямаха конкуренти по отношение на компактност и литрова мощност, днес не отговарят на екологичните изисквания. Дори карбураторите с електронно управление не могат да отговорят на съвременните изисквания за токсичност на отработените газове в повечето режими на работа на двигателя. Тези изисквания и суровите условия на конкуренция на световния пазар бързо промениха типа електроцентрали за превозни средства и най-вече за пътнически превозни средства. Днес различни системивпръскването на гориво с различни системи за управление, включително електронни, почти напълно замениха използването на карбуратори в двигателите автомобили.
Радикално преструктуриране на двигателостроенето от най-големите автомобилни компании в света през последното десетилетие на 20 век. съвпадна с третия период на инхибиране Руско двигателостроене. Поради кризата в икономиката на страната местната индустрия не успя да осигури навременното прехвърляне на двигателостроенето към производството на нови видове двигатели. В същото време Русия има добра изследователска база в създаването обещаващи двигателии квалифициран персонал от специалисти, способни бързо да внедрят съществуващата научна и конструкторска база в производството. През последните 8-10 години са разработени и произведени принципно нови прототипи на двигатели с регулируем работен обем, както и с регулируемо съотношение на компресия. През 1995 г., разработен и внедрен в Zavolzhsky двигателен заводи в Нижне-Новгородския автомобилен завод микропроцесорна системаподаване на гориво и контрол на запалването, осигуряващи изпълнението екологични стандартиЕВРО-1. Бяха разработени и произведени образци на двигатели с микропроцесорна система за управление на подаването на гориво и преобразуватели, удовлетворяващи екологични изискванияЕВРО-2. През този период учените и специалистите на NAMI разработиха и създадоха: обещаващ дизелов двигател с турбокомпонент, серия от дизелови и бензинови екологично чисти чисти двигателитрадиционно оформление, работещи двигатели водородно гориво, плаващ превозни средства висок кръстс нежен ефект върху земята и др.
Модерен сухоземни видоветранспортът дължи своето развитие главно на използването на бутални двигатели с вътрешно горене като електроцентрали. Именно буталните двигатели с вътрешно горене все още са основният тип електроцентрали, използвани главно в автомобили, трактори, селскостопански, пътен транспорт и строителни машини. Тази тенденция продължава и днес и ще продължи и в близко бъдеще. Основните конкуренти на буталните двигатели са газови турбини и електрически, слънчеви и реактивни електроцентрали- все още не са напуснали етапа на създаване на експериментални проби и малки пилотни партиди, въпреки че работата по тяхното усъвършенстване и подобряване като автотракторни двигатели продължава в много компании и фирми по света.
Разработването на първия двигател с вътрешно горене продължи почти два века, докато автомобилистите могат да разпознаят прототипите модерни двигатели. Всичко започна с газ, а не с бензин. Сред хората, имали пръст в историята на създаването са Ото, Бенц, Майбах, Форд и др. Но най-новите научни открития обърнаха целия автомобилен свят с главата надолу, тъй като грешният човек беше смятан за баща на първия прототип.
Леонардо имаше пръст и тук
До 2016 г. Франсоа Исак дьо Риваз се смяташе за основател на първия двигател с вътрешно горене. Но историческото откритие, направено от английски учени, обърна целия свят с главата надолу. По време на разкопки в близост до един от френските манастири са открити рисунки, принадлежали на Леонардо да Винчи. Сред тях имаше рисунка на двигател с вътрешно горене.
Разбира се, ако погледнете първите двигатели, създадени от Ото и Даймлер, можете да намерите структурни прилики, но те вече не съществуват с модерните силови агрегати.
Легендарният да Винчи изпревари времето си с почти 500 години, но тъй като беше ограничен от технологиите на своето време, както и от финансовите възможности, той не можа да проектира двигател.
Изучавайки подробно чертежа, съвременни историци, инженери и световноизвестни автомобилни дизайнери стигат до извода, че това захранващ агрегатможе да работи доста продуктивно. И така, компанията Ford започна да разработва прототип на двигател с вътрешно горене, базиран на чертежите на да Винчи. Но експериментът беше само наполовина успешен. Двигателят не успя да стартира.
Но някои съвременни подобрения все пак позволиха да се даде живот на силовия агрегат. Той остана експериментален прототип, но Ford все пак научи нещо за себе си - това е размерът на горивните камери за автомобили от клас B, който е 83,7 мм. Както се оказа, това перфектен размерза изгаряне въздушно-горивна смесза този клас двигатели.
Инженерство и теория
Според исторически факти, през 17 век холандският учен и физик Кристиан Хагенс разработва първия теоретичен двигател с вътрешно горене, базиран на барут. Но подобно на Леонардо той беше окован от технологиите на своето време и не можа да превърне мечтата си в реалност.
Франция. 19 век. Започва ерата на масовата механизация и индустриализация. По това време е просто възможно да се създаде нещо невероятно. Първият, който успява да сглоби двигател с вътрешно горене, е французинът Нисефор Ниепс, който той нарича Пиреофор. Той е работил с брат си Клод и са били заедно до създаване на ICEпредставиха няколко механизма, които не намериха своите клиенти.
През 1806 г. представянето на първия двигател се състоя във Френската национална академия. Той работеше върху въглищен прах и имаше редица недостатъци в дизайна. Въпреки всички недостатъци, двигателят получи положителни отзивии препоръки. В резултат на това братята Ниепс получават финансова помощ и инвеститор.
Първият двигател продължи да се развива. По-усъвършенстван прототип е инсталиран на лодки и малки кораби. Но това не беше достатъчно за Клод и Никифор, те искаха да изненадат целия свят, така че изучаваха различни точни науки, за да подобрят своя енергиен агрегат.
И така, усилията им бяха увенчани с успех и през 1815 г. Никифор намира произведенията на химика Лавоазие, който пише, че "летливите масла", които са част от петролните продукти, могат да експлодират при взаимодействие с въздуха.
1817 г. Клод пътува до Англия, за да получи нов патент за двигателя, тъй като Франция е на път да изтече. В този момент братята се разделят. Клод започва сам да работи по двигателя, без да уведоми брат си, и иска пари от него.
Разработките на Клод бяха потвърдени само на теория. Изобретеният двигател не намери широко производство, затова стана част от инженерната история на Франция, а Ниепс беше увековечен с паметник.
Синът на известния физик и изобретател Сади Карно публикува трактат, който го направи легенда в автомобилната индустрия и го прави известен по целия свят. Творбата се състоеше от 200 копия и се наричаше „Размисли върху движещата сила на огъня и върху машините, способни да развият тази сила“, публикувана през 1824 г. От този момент започва историята на термодинамиката.
1858 г Белгийският учен и инженер Жан Жозеф Етиен Леноар колекционира двутактов двигател. Отличителните елементи бяха, че имаше карбуратор и първата система за запалване. Горивото беше въглищен газ. Но първият прототип работи само за няколко секунди и след това се провали завинаги.
Това се случи, защото двигателят нямаше системи за смазване и охлаждане. С този неуспех Леноар не се отказва и продължава да работи върху прототипа, а още през 1863 г. двигателят, монтиран на прототип на 3-колесен автомобил, изминава историческите първи 50 мили.
Всички тези разработки отбелязаха началото на ерата на автомобилната индустрия. Първите двигатели с вътрешно горене продължават да се разработват, а създателите им увековечават имената им в историята. Сред тях са австрийският инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтън и др.
Колалото е поето от легендарните германци
През 1876 г. германските разработчици започват да поемат, чиито имена звучат силно в наши дни. Първият отбелязан е Николас Ото и неговият легендарен цикъл Ото. Той е първият, който разработва и конструира прототип на 4-цилиндров двигател. След това, още през 1877 г., той патентова нов двигател, който е в основата на повечето съвременни двигатели и самолети от началото на 20 век.
Друго име в историята на автомобилостроенето, което много хора познават днес, е Готлиб Даймлер. Той и неговият приятел и брат по инженерство, Вилхелм Майбах, разработиха двигател, базиран на газ.
1886 г. е повратна точка, тъй като Daimler и Maybach създават първата кола с двигател с вътрешно горене. Силовият агрегат е наречен "Reitwagen". Този двигател преди това е бил инсталиран на двуколесни превозни средства. Maybach разработи първия карбуратор с дюзи, който също работи доста дълго време.
За да създадат работещ двигател с вътрешно горене, великите инженери трябваше да обединят своите сили и умове. И така, група учени, включващи Даймлер, Майбах и Ото, започнаха да сглобяват двигатели по две части на ден, което по това време беше висока скорост. Но, както винаги се случва, позициите на учените в подобряването на задвижванията се разминават и Daimler напуска екипа, за да основе собствена компания. В резултат на тези събития Майбах следва своя приятел.
1889 Daimler основава първия производител на автомобили, Daimler Motoren Gesellschaft. През 1901 г. Maybach сглобява първия Mercedes, който полага основите на легендарната немска марка.
Друг не по-малко легендарен немски изобретател е Карл Бенц. Първият му прототип на двигател е видян от света през 1886 г. Но преди създаването на първия си двигател, той успява да основе компанията "Benz & Company". По-нататъшна историяпросто невероятно. Впечатлен от разработките на Daimler и Maybach, Бенц решава да обедини всички компании.
И така, първо "Benz & Company" се слива с "Daimler Motoren Gesellschaft" и става " Даймлер-Бенц". Впоследствие връзката засяга и Maybach и компанията става известна като Mercedes-Benz.
Друго значимо събитие в автомобилната индустрия се случи през 1889 г., когато Daimler предложи разработването на V-образен двигател. Идеята му е подета от Майбах и Бенц и още през 1902г V-образни двигателизапочва да се произвежда на самолети, а по-късно и на автомобили.
Баща основател на автомобилостроенето
Но каквото и да се каже, най-голям принос за развитието на автомобилната индустрия и развитието на автомобилните двигатели направи американският дизайнер, инженер и просто легенда - Хенри Форд. Неговият слоган: „Кола за всеки“ намери признание сред обикновените хоракоето ги привлече. След като основава компанията Ford през 1903 г., той не само се заема с разработването на ново поколение двигатели за своя автомобил Ford A, но и дава нови работни места на обикновени инженери и хора.
През 1903 г. Форд се противопоставя на Селдън, който твърди, че първият използва разработката на своя двигател. Делото продължи цели 8 години, но в същото време никой от участниците не успя да спечели процеса, тъй като съдът реши, че правата на Селдън не са нарушени, а Форд използва свой собствен тип и дизайн на двигателя.
През 1917 г., когато САЩ влизат в първия световна война, Ford започва разработката на първия тежък двигателза камиони с повишена мощност. И така, до края на 1917 г. Хенри представя първия бензинов 4-тактов 8-цилиндров двигател Ford M, който започва да се инсталира на камиони, а по-късно по време на Втората световна война на някои товарни самолети.
Когато другите автомобилни производители изпитваха трудности по-добри времена, тогава компанията на Хенри Форд процъфтява и има възможността да разработи нови опции за двигатели, които се използват сред широк серия автомобилиавтомобили Форд.
Заключение
Всъщност първият двигател с вътрешно горене е изобретен от Леонардо да Винчи, но това беше само на теория, тъй като той беше окован от технологиите на своето време. Но първият прототип е поставен на крака от холандеца Кристиан Хагенс. След това имаше разработки на френските братя Ниепс.
Но въпреки това двигателите с вътрешно горене получиха масова популярност и развитие с разработките на такива велики немски инженери като Ото, Даймлер и Майбах. Отделно, заслужава да се отбележат заслугите в развитието на двигателите на бащата на основателя на автомобилната индустрия - Хенри Форд.
Първият наистина работещ двигател с вътрешно горене (ICE) се появява в Германия през 1878 г. Но историята на създаването на двигателя с вътрешно горене има своите корени във Франция. IN 1860 френски изобретател Етуен Леноаризобретен първият двигател с вътрешно горене. Но този агрегат беше несъвършен, с ниска ефективност и не можеше да бъде приложен на практика. Друг френски изобретател дойде на помощ Бо дьо Роша, който през 1862 г. предлага използването на четиритактов цикъл в този двигател:
1. засмукване
2. компресия
3. изгаряне и разширяване
4. ауспух
Именно тази схема е използвана от немския изобретател Николаус Отопостроен през 1878 г. първият четиритактов двигател с вътрешно горене,Коефициентът на полезно действие достига 22%, което значително надвишава стойностите, получени при използване на двигатели от всички предишни типове.
Първата кола с четиритактов двигател с вътрешно горене е триколесна карета на Карл Бенц, построена през 1885 г. Година по-късно (1886) се появява вариант
Без значение как се опитват инженерите от XVIII-XIX век. повишаване на ефективността на парната машина, тя все още остава твърде ниска. Двигател, който изпуска пара заобикаляща среда, по принцип не можеше да има ефективност повече от 8-10% (например за парната машина на Watt беше само 3-4%). Макар и по-мощен парни инсталацииуспешно се използва в промишлеността, железниците и воден транспорт, те не можеха да се използват за автомобили.
Днешните рекордьори
Най-мощният модерен двигателс вътрешно горене се счита Wartsila-Sulzer RTA96-C. Той е с размери 27 на 17 м и развива капацитет от около 109 хиляди литра. с. Това устройство работи с мазут и се използва в корабостроенето. Заглавието на най-мощния автомобилен двигател се претендира от двигателя, инсталиран на американския суперавтомобил Vector WX-8. Мощността му е 1200 к.с. с. (въпреки че в пресата има цифра от 1850 к.с.).
Ниската мощност на парните машини се обяснява със стъпаловиден процес: водата, загрята по време на изгарянето на горивото, се превръща в пара, чиято енергия се превръща в механична работа. Следователно парните машини се класифицират като двигатели. външно горене. И какво се случва, ако използвате директно вътрешната енергия на горивото?
Първият, който започва експерименти с двигател с вътрешно горене, е холандски физик от 17 век. Кристиан Хюйгенс. Сред многото му открития и изобретения никога нереализираният проект за двигател с черен барут е напълно изгубен. През 1688 г. французинът Денис Папен използва идеите на Хюйгенс и конструира устройство под формата на цилиндър, в който бутало се движи свободно. Буталото беше свързано с кабел, хвърлен върху блока с товар, който също се издигаше и падаше след буталото. В долната част на цилиндъра се изсипва барут и след това се запалва. Получените газове, разширявайки се, избутаха буталото нагоре. След това цилиндърът и буталото се изляха с вода отвън, газовете в цилиндъра се охладиха и налягането им върху буталото намаля. Бутало в действие собствено теглои атмосферното налягане падна, докато товарът се вдигаше. За съжаление, за практически цели подобен двигателне беше добре: технологичният цикъл на работата му беше твърде сложен, а при употреба беше доста опасен.
В резултат на това Папен изоставя идеята си и се заема с парните машини, а следващият повече или по-малко успешен опит за проектиране на двигател с вътрешно горене е направен 18 години по-късно от французина Хосе Никефор Ниепс, който става известен като изобретател на фотографията. Заедно с брат си Клод Ниепс той изобретява двигател за лодкаизползване на въглищен прах като гориво. Наречен от изобретателите "пиреолофор" (в превод от гръцки "носен от огнен вятър"), двигателят е патентован, но не е възможно да бъде въведен в производство.
Година по-късно швейцарският изобретател Франсоа Исак дьо Риваз получава патент във Франция за карета, задвижвана от двигател с вътрешно горене. Двигателят представлявал цилиндър, в който се запалвал водород, произведен чрез електролиза. По време на експлозията и разширяването на газа буталото се движеше нагоре, а когато се движи надолу, задейства ремъчната шайба. Войната на де Риваз беше офицер в наполеонската армия му попречи да завърши работата по изобретението, което по-късно даде живот на цяло семейство водородни двигатели.
Няколко години по-рано френският инженер Филип Лебон беше много близо до създаването на красива ефективен двигателвътрешно горене, работещо с осветителен газ, смес от горими газове, главно метан и водород, получени при термичната обработка на въглища.
Неизвестен художник. Портрет на Дени Папен. 1689 г
Американски коли от 30-те години на миналия век
През 1799 г. Lebon получава патент за метод за производство на осветителен газ чрез суха дестилация на дървесина, а няколко години по-късно разработва проект за двигател, който включва два компресора и смесителна камера. Единият компресор трябваше да изпомпва сгъстен въздух в камерата, а другият сгъстен лек газ от газовия генератор. Газово-въздушната смес попаднала в работния цилиндър, където се запалила. Двигателят беше двойно действие, т.е. работните камери, работещи алтернативно, бяха разположени от двете страни на буталото. През 1804 г. изобретателят умира, без да има време да осъществи идеята си.
През следващите години много изобретатели се отблъснаха от мисълта на Лебон, някои дори получиха патенти за своите двигатели, например британците Браун и Райт, които използваха смес от въздух и осветителен газ като гориво. Тези двигатели бяха доста обемисти и опасни за работа. Фондация за създаване на бял дроби компактен двигател е създаден едва през 1841 г. от италианеца Луиджи Кристофорис, който построява двигател, работещ на принципа "компресионно запалване". Такъв двигател имаше помпа, която доставяше запалим течен керосин като гориво. Неговите сънародници Барзанти и Маточи развиват тази идея и през 1854 г. представят първата истински двигателвътрешно горене. Той работеше върху смес от въздух с осветителен газ и имаше водно охлаждане. От 1858 г. швейцарската компания Escher-Wyss започва да го произвежда в малки партиди.
В същото време белгийският инженер Жан Етиен Леноар, започвайки от разработките на Льо Бон, след няколко неуспешни опита, създава свой собствен модел двигател. Много важна иновация беше идеята за запалване въздушно-горивна смесс електрическа искра. Lenoir също предложи система за водно охлаждане и система за смазване най-добър ходбутало. Ефективността на този двигател не надвишава 5%, той консумира гориво неефективно и се нагрява твърде много, но това е първият търговски успешен проект на двигател с вътрешно горене за промишлени нужди. През 1863 г. се опитаха да го инсталират на кола, но мощността беше 1,5 литра. с. не беше достатъчно за движение. След като получи доста доходи от пускането на своя двигател, Le Noir спря да работи по подобряването му и скоро беше изтласкан от пазара от по-успешни модели.
Двигател с вътрешно горене J. E. Lenoir.
През 1862 г. френският изобретател Алфонс Бо дьо Роша патентова принципно ново устройство, първият в света двигател с вътрешно горене, при който работният процес във всеки от цилиндрите се извършва в два оборота колянов вал, т.е. в четири хода (цикла) на буталото. Въпреки това никога не се стига до комерсиално производство на четиритактов двигател. На Световното изложение в Париж от 1867 г. представители на завода газови двигатели Deutz, основана от инженер Николас Ото и индустриалеца Южен Ланген, демонстрира двигател, проектиран с помощта на принципа на Барзанти Маточи. Този агрегат създаваше по-малко вибрации, беше по-лек и следователно скоро замени двигателя Lenoir.
Цилиндърът на новия двигател беше вертикален, въртящият се вал беше поставен над него отстрани. По оста на буталото към него беше прикрепена релса, свързана с вала. Валът повдигна буталото, под него се образува вакуум и се засмуква смес от въздух и газ. След това сместа се запалва с открит пламък през тръба (Ото и Ланген не са експерти по електротехника и изоставени електрическо запалване). По време на експлозията налягането под буталото се увеличи, буталото се повдигна, обемът на газа се увеличи и налягането падна. Буталото, първо под налягане на газ, а след това по инерция, се издигна, докато под него отново се създаде вакуум. По този начин енергията на изгореното гориво се използва в двигателя с максимална ефективност, ефективността на този двигател достига 15%, т.е. надвишава ефективността на най-добрите парни машини от онова време.
Работен цикъл на четиритактов двигател с вътрешно горене.
А. Вход работна смес. Буталото (4) се движи надолу; през смукателен клапан(1) Запалимата смес навлиза в цилиндъра. Б. Компресия. Буталото (4) се движи нагоре; входящите (1) и изходящите (3) клапани са затворени; налягането в цилиндъра и температурата на работната смес се повишават. 6. Работен ход (горене и разширяване). В резултат на искровото разреждане на запалителната свещ (2) сместа в цилиндъра бързо изгаря; налягането на газа по време на горенето действа върху буталото (4); движението на буталото се предава през бутален болт(5) и мотовилката (6) включени колянов вал(7), карайки вала да се върти. Ж. Отделяне на газове. Буталото (4) се движи нагоре; Изпускателен клапан(3) отворен; отработените газове от цилиндъра навлизат в изпускателната тръба и по-нататък в атмосферата.
Ото, за разлика от Леноар, не спря дотук и упорито развива успеха, продължавайки да работи върху своето изобретение. През 1877 г. той получава патент за четиритактов двигател с искрово запалване. Този четиритактов цикъл в момента се използва като основа за работата на повечето бензинови и газови двигатели. Година по-късно новостта беше пусната в производство, но в същото време избухна скандал. Установено е, че Otto е нарушил авторските права на Beau de Roche и след съдебни спорове монополът на Otto върху четиритактовия двигател е отменен.
Използването на газ за осветление като гориво значително стеснява обхвата на първите двигатели с вътрешно горене. Имаше малко газови централи дори в Европа, а в Русия имаше само две в Москва и Санкт Петербург. Още през 1872 г. американският Брайтън, подобно на по-ранния Кристофорис, се опита да използва керосин като гориво, но след това премина към по-лек петролен продукт, бензин.
През 1883 г. се появява бензинов двигател със запалване от гореща куха тръба, отворена в цилиндъра, изобретен от немските инженери Готлиб Даймлер и Вилхелм Майбах, бивши служители на компанията Otto. Въпреки това, двигател с течно гориво не можеше да се конкурира с газов двигател, докато не беше създадено устройство за изпаряване на бензин и производство на горима смес с въздух. Реактивният карбуратор, прототипът на всички съвременни карбуратори, е изобретен от унгарския инженер Донат Банки, който през 1893 г. получава патент за своето устройство. Банкс предложи вместо да изпарява бензина, да го разпръсне фино във въздуха. Това осигурява равномерно разпределение на бензина в цилиндъра и изпаряването става под действието на топлината на компресия, която вече е в цилиндъра.
Първоначално двигателите с вътрешно горене имаха само един цилиндър и за да се увеличи мощността на двигателя, беше необходимо да се увеличи обемът му. Това обаче не можеше да продължи безкрайно и в резултат трябваше да се прибегне до увеличаване на броя на цилиндрите. В края на XIXв. се появиха първите двуцилиндрови двигатели, четирицилиндровите двигатели започнаха да се разпространяват от началото на 20-ти век и сега няма да изненадате никого с дванадесетцилиндрови. Усъвършенстването на двигателите обаче е основно в посока увеличаване на мощността електрическа схемаостава същото.
Двуцилиндров двигател G. Daimler, изглед в две проекции.
Когато Рудолф Дизел разработва собствен дизайн на двигател преди повече от век, той не можеше да си представи това дизелови двигателиможе да бъде толкова чувствителен към качеството на горивото. В края на краищата Дизел вижда предимството на своя двигател именно във факта, че може да работи върху всичко - от въглищен прах до обработено царевично брашно. Съвременните турбодизели с впръскване на гориво изискват само добре почистени дизелово горивос ниско съдържание на сяра. Ето защо много чуждестранни автомобилни производители доскоро се колебаеха да продадат своите дизелови моделив Русия.
Р. Дизел.
R. Дизелов двигател.
