Bez ohledu na to, jak moc se inženýři 18.-19. století snažili. zvýšit účinnost parního stroje, zůstala stále příliš nízká. Motor uvolňuje páru životní prostředí, v zásadě nemohl mít účinnost větší než 8-10 % (např. u Wattova parního stroje to byla pouze 3-4 %). A i když následně vznikly silnější parní elektrárny, úspěšně používané v průmyslu, železnici a vodní doprava, nemohly být použity pro automobily.
Rekordmani naší doby
Nejvýkonnější moderní motor s vnitřním spalováním považována za Wartsila-Sulzer RTA96-C. Má rozměry 27 krát 17 ma vyvine výkon asi 109 tisíc koní. S. Tato jednotka běží na topný olej a používá se při stavbě lodí. Motor nainstalovaný v americkém superautu Vector WX-8 si nárokuje titul nejvýkonnějšího automobilového motoru. Jeho výkon je 1200 koní. S. (i když v tisku je údaj 1850 hp).
Nízký výkon parních strojů se vysvětluje stupňovitým charakterem procesu: voda ohřátá při spalování paliva se přeměňuje na páru, jejíž energie se přeměňuje na mechanická práce. Proto jsou parní stroje klasifikovány jako motory s vnějším spalováním. Co se stane, když přímo využijete vnitřní energii paliva?
První, kdo začal experimentovat se spalovacím motorem, byl holandský fyzik 17. století. Christian Huygens. Mezi jeho mnoha objevy a vynálezy se zcela ztratil nikdy nerealizovaný projekt motoru na černý prach. V roce 1688 využil Francouz Denis Papin Huygensových nápadů a navrhl zařízení v podobě válce, ve kterém se volně pohyboval píst. Píst byl spojen lankem přehozeným přes blok se zátěží, která po pístu také stoupala a klesala. Na dno válce byl nasypán střelný prach a následně zapálen. Výsledné plyny, expandující, tlačily píst nahoru. Poté byly válec a píst zvenku polity vodou, plyny ve válci byly ochlazeny a jejich tlak na píst klesl. Píst v akci vlastní hmotnost a atmosférický tlak klesl, což zvýšilo zatížení. Bohužel takový motor nebyl vhodný pro praktické účely: technologický cyklus jeho provozu byl příliš komplikovaný a jeho použití bylo docela nebezpečné.
V důsledku toho Papen opustil svůj nápad a začal parní stroje, a další více či méně úspěšný pokus o konstrukci spalovacího motoru provedl o 18 let později Francouz Jose Nicéphore Niepce, který se proslavil jako vynálezce fotografie. Společně se svým bratrem Claudem Niepcem vynalezl lodní motor, využívající jako palivo uhelný prach. Tento motor, nazývaný vynálezci „pyraeolophorus“ (přeloženo z řečtiny jako „nesený ohnivým větrem“), byl patentován, ale nebylo možné jej uvést do výroby.
O rok později získal švýcarský vynálezce François Isaac de Rivaz ve Francii patent na kočár poháněný spalovacím motorem. Motor byl válec, ve kterém se zapaloval vodík vyrobený elektrolýzou. Když plyn explodoval a expandoval, píst se pohyboval nahoru a při pohybu dolů aktivoval řemenici. Válka zabránila de Rivazovi dokončit práce na vynálezu, ze kterého se později zrodila celá rodina vodíkových motorů.
O několik let dříve se francouzský inženýr Philippe Le Bon velmi přiblížil k vytvoření poměrně účinného spalovacího motoru poháněného osvětlovacím plynem směsi hořlavých plynů, zejména metanu a vodíku, získávaných tepelným zpracováním uhlí.
Neznámý umělec. Portrét Denise Papina. 1689
Americká auta 30. let.
V roce 1799 získal Le Bon patent na způsob výroby osvětlovacího plynu suchou destilací dřeva a o několik let později vyvinul konstrukci motoru, který zahrnoval dva kompresory a směšovací komoru. Do komory musel pumpovat jeden kompresor stlačený vzduch, další stlačený osvětlovací plyn z plynového generátoru. Směs plynu a vzduchu se dostala do pracovního válce, kde se vznítila. Motor byl dvojí působení t.j. pracovní komory pracující střídavě byly umístěny na obou stranách pístu. V roce 1804 vynálezce zemřel, aniž měl čas svůj nápad uvést v život.
V následujících letech mnoho vynálezců začalo z Le Bonova nápadu, někteří dokonce získali patenty na své motory, například Angličané Brown a Wright, kteří používali jako palivo směs vzduchu a osvětlovacího plynu. Tyto motory byly poměrně objemné a jejich provoz byl nebezpečný. Základ k vytvoření lehkého a kompaktního motoru položil až v roce 1841 Ital Luigi Cristoforis, který sestrojil motor pracující na principu kompresního zapalování. Tento motor měl čerpadlo, které dodávalo hořlavý kapalný petrolej jako palivo. Jeho krajané Barzanti a Mattocci tuto myšlenku rozvinuli a v roce 1854 představili první skutečný motor s vnitřním spalováním. Fungoval na směsi vzduchu a osvětlovacího plynu a měl vodní chlazení. Od roku 1858 jej švýcarská společnost Escher-Wyss začala vyrábět v malých sériích.
Ve stejné době belgický inženýr Jean Etienne Lenoir na základě Le Bonova vývoje po několika neúspěšných pokusech vytvořil vlastní model motoru. Velmi důležitou inovací byl nápad zapálit směs vzduchu a paliva pomocí elektrické jiskry. Lenoir nabízel také systém vodního chlazení a systém mazání pro lepší zdvih pístu. Účinnost tohoto motoru byla nižší než 5 %, byl palivově neefektivní a byl příliš horký, ale byl to první komerčně úspěšný design spalovacího motoru pro průmyslové použití. V roce 1863 se jej pokusili nainstalovat na auto, ale výkon byl 1,5 litru. S. nestačilo se pohybovat. Poté, co Le Noir získal slušné množství příjmů z vydání svého motoru, přestal pracovat na jeho vylepšení a brzy byl vytlačen z trhu úspěšnějšími modely.
Spalovací motor J. E. Lenoira.
V roce 1862 si francouzský vynálezce Alphonse Beau de Rochas nechal patentovat zásadně nové zařízení, první spalovací motor na světě, u kterého byl pracovní proces v každém válci ukončen dvěma otáčkami klikového hřídele, tedy čtyřmi zdvihy pístu. Ke komerční výrobě čtyřdobého motoru však nikdy nedošlo. Na světové výstavě v Paříži v roce 1867 předvedli zástupci továrny na plynové motory Deutz, založené inženýrem Nicolasem Ottou a průmyslníkem Eugenem Langenem, motor navržený na principu Barzanti Mattocciho. Tato jednotka vytvářela méně vibrací, byla lehčí, a proto brzy nahradila motor Lenoir.
Válec nového motoru byl svislý, otočný hřídel byl umístěn nad ním na boku. Podél osy pístu byl k ní připevněn hřeben spojený s hřídelí. Hřídel zvedla píst, vytvořil se pod ním podtlak a nasála se směs vzduchu a plynu. Směs se pak zapálila otevřeným plamenem přes trubici (Otto a Langen nebyli specialisté na elektrotechniku a elektrické zapalování odmítali). Při explozi se zvýšil tlak pod pístem, píst se zvedl, objem plynu se zvětšil a tlak klesl. Píst nejprve pod tlakem plynu a poté setrvačností stoupal, až se pod ním opět vytvořilo vakuum. Energie spáleného paliva byla tedy v motoru využita s maximální účinností; účinnost tohoto motoru dosahovala 15 %, tedy převyšovala účinnost nejlepších parních strojů té doby.
Pracovní cyklus čtyřdobého spalovacího motoru.
A. Vstup pracovní směsi. Píst (4) se pohybuje dolů; přes sací ventil(1) hořlavá směs vstupuje do válce. B. Komprese. Píst (4) se pohybuje nahoru; vstupní (1) a výstupní (3) ventily jsou uzavřeny; vzrůstá tlak ve válci a teplota pracovní směsi. 6. Výkonový zdvih (spalování a expanze). V důsledku jiskrového výboje zapalovací svíčky (2) dochází k rychlému spalování směsi ve válci; tlak plynu při spalování působí na píst (4); pohyb pístu je přenášen skrz pístní čep(5) a spojovací tyč (6) na klikový hřídel(7), což způsobí otáčení hřídele. D. Uvolňování plynů. Píst (4) se pohybuje nahoru; Výfukový ventil(3) otevřený; výfukové plyny z válce vstupují do výfukového potrubí a dále do atmosféry.
Otto se na rozdíl od Lenoira nezastavil a vytrvale rozvíjel svůj úspěch a pokračoval v práci na svém vynálezu. V roce 1877 mu byl udělen patent na čtyřdobý zážehový motor. Tento čtyřtaktní cyklus se v současnosti používá jako základ pro provoz většiny benzínových a plynových motorů. O rok později se novinka dostala do výroby, ale propukl skandál. Bylo zjištěno, že Otto porušil autorská práva Beau de Roches a po soudu byl Ottov monopol na čtyřdobý motor zrušen.
Použití osvětlovacího plynu jako paliva značně zúžilo rozsah použití prvních spalovacích motorů. Plynáren bylo málo i v Evropě a v Rusku byly jen dvě v Moskvě a Petrohradu. Již v roce 1872 se americký Brighton, stejně jako dříve Christoforis, pokusil použít jako palivo petrolej, ale poté přešel na lehčí ropný produkt, benzín.
V roce 1883 se objevil benzínový motor se zapalováním z horké duté trubky otevřené do válce, který vynalezli němečtí inženýři Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach, bývalí zaměstnanci firmy Otto. Motor na kapalná paliva však nemohl konkurovat plynovému motoru, dokud nebylo vytvořeno zařízení na odpařování benzínu a získávání hořlavé směsi se vzduchem. Karburátor s tryskou, prototyp všech moderních karburátorů, vynalezl maďarský inženýr Donat Banki, který si v roce 1893 nechal na své zařízení patentovat. Banks navrhl, že místo odpařování benzínu by se měl jemně rozprašovat do vzduchu. Tím byla zajištěna rovnoměrná distribuce benzínu po celém válci a k odpařování docházelo vlivem kompresního tepla již ve válci.
Zpočátku měly spalovací motory pouze jeden válec a pro zvýšení výkonu motoru bylo nutné zvětšit jeho zdvihový objem. To však nemohlo pokračovat donekonečna a v důsledku toho bylo nutné uchýlit se ke zvýšení počtu válců. Na konci 19. stol. Objevily se první dvouválce, od začátku 20. století se začaly rozšiřovat čtyřválce a dnes už nikoho nepřekvapíte dvanáctiválci. Vylepšování motorů je však hlavně ve směru zvyšování výkonu Kruhový diagram připomíná to samé.
Dva válcový motor G. Daimler, pohled ve dvou projekcích.
Když Rudolf Diesel před více než stoletím vyvíjel svůj vlastní motor, nedokázal si představit, že naftové motory mohou být tak citlivé na kvalitu paliva. Ostatně Diesel viděl výhodu svého motoru právě v tom, že mohl jezdit na cokoli, od uhelného prachu až po zpracovaný kukuřičný koláč. Moderní turbodiesely se vstřikováním paliva vyžadují pouze dobře čistit nafta nízký obsah síry. Mnoho zahraničních automobilek se proto až donedávna neodvážilo prodávat své naftové modely v Rusku.
R. Diesel.
R. Dieselový motor.
Lidé vyrábějí auta už přes století a téměř pod každou kapotou je spalovací motor. Během posledních let zůstal princip jeho fungování nezměněn: kyslík a palivo se dostávají do válců motoru, kde dochází k explozi (vznícení), což má za následek pohonná jednotka vzniká síla, která vůz pohne vpřed. Ale od prvního objevení motoru s vnitřním spalováním (ICE) jej inženýři každý rok zdokonalovali, aby byl rychlejší, spolehlivější, hospodárnější a efektivnější.
Díky tomu dnes všechno moderní auta stal se výkonnějším a hospodárnějším. Nějaký běžná auta dnes mají takovou sílu, jakou měli až donedávna jen výkonná a drahá superauta. Ale bez obrovských objevů bychom dnes stále vlastnili auta s nízkou spotřebou energie, která hltají energii, která vás od čerpací stanice moc daleko nedostanou. Naštěstí byly takovéto průlomové technologie čas od času objeveny více než jednou. nová etapa při vývoji spalovacích motorů. Rozhodli jsme se pamatovat nejvíce důležitá data v evoluci vývoje spalovacích motorů. Zde jsou.
1955: vstřikování paliva
Před příchodem vstřikovacího systému byl proces vstupu paliva do spalovací komory motoru nepřesný a špatně řízený, protože byl dodáván přes karburátor, který neustále potřeboval čištění a periodický komplex. mechanické nastavení. Bohužel byl ovlivněn výkon karburátorů počasí, teplota, tlak vzduchu v atmosféře a dokonce i to, v jaké nadmořské výšce se auto nachází. S příchodem elektronické vstřikování paliva (vstřikovač), proces dodávky paliva se stal více kontrolovaným. S příchodem vstřikovače se také majitelé automobilů zbavili potřeby ručně ovládat proces zahřívání motoru úpravou škrticí klapka pomocí "sání". Pro ty, kteří nevědí, co je to odsávání:
Sytič je ovládací knoflík spouštěcího zařízení karburátoru, pomocí kterého bylo na karburátorových vozech nutné regulovat obohacování paliva kyslíkem. Pokud tedy nastartujete studený motor, musíte u karburátorových vozů otevřít „sytič“ a obohatit palivo kyslíkem více, než je nutné u teplého motoru. Jak se motor zahřívá, musíte postupně zavírat nastavovací knoflík spouštěče karburátoru a vrátit tak obohacení paliva kyslíkem na normální hodnoty.
Dnes taková technologie přirozeně vypadá jako předpotopní. Ale ještě nedávno byla vybavena většina aut na světě karburátorové systémy dodávky paliva. A to i přesto, že technologie vstřikování paliva pomocí vstřikovače přišla na svět v roce 1955, kdy byl vstřikovač poprvé použit na automobilu (tento systém přívodu paliva se dříve používal v letadlech).
V letošním roce byl testován vstřikovač Sportovní vůz Mercedes-Benz 300SLR, která dokázala ujet téměř 1600 km bez poruchy. Vůz urazil tuto vzdálenost za 10 hodin, 7 minut a 48 sekund. Test proběhl v rámci pravidelného automobilového závodu Tisíc mil. Toto auto vytvořilo světový rekord.
Mimochodem, Mercedes-Benz 300SLR nebyl jen úplně prvním sériovým vozem s injekce palivo vyvinuté firmou Bosch, ale také nejvíce rychlé auto na světě v těch letech.
O dva roky později představil Chevrolet sportovní vůz Corvette se vstřikováním paliva (systém Rochester Ramjet). Díky tomu se tento vůz stal rychlejším než průkopnický Mercedes-Benz 300SLR.
Ale i přes úspěch s unikátní systém Vstřikování paliva Rochester Ramjet, elektronické vstřikovací systémy Bosch (elektronicky řízená) zahájila svou ofenzivu po celém světě. V důsledku toho se během krátké doby na mnoha začalo objevovat vstřikování paliva vyvinuté společností Bosch evropská auta. V 80. letech obletěly svět elektronické systémy vstřikování paliva (vstřikovačů).
1962: přeplňování turbodmychadlem
Turbodmychadlo je jedním z nejcennějších klenotů spalovacích motorů. Turbína, která dodává více vzduchu do válců motoru, totiž kdysi povolila
12válcová bojová letadla během druhé světové války mohla létat výše, létat rychleji, dále a používat levnější palivo.
V důsledku toho, jako mnoho technologií, přišel turbínový systém z letecké techniky do automobilového průmyslu. V roce 1962 tak byly na světě uvedeny první sériové vozy s turbodmychadlem. Stali se, nebo Saab 99.
Pak Obecná společnost Motors se pokusil dále vyvinout tuto technologii pro přeplňování spalovacích motorů v osobních automobilech. Oldsmobile Jetfire se tak vyznačoval technologií „Turbo Rocket Fluid“, která kromě turbíny využívala ke zvýšení výkonu motoru i zásobník plynu a destilovanou vodu. Bylo to opravdu fantastické. Ale pak GM opustil tuto složitou a drahou, stejně jako nebezpečnou technologii. Jde o to, že na konci 70. let společnosti jako MW, Saab a Porsche, které obsadily první místa v mnoha světových motoristických závodech, prokázaly hodnotu turbín v motorsportu. Dnes turbíny dorazily na běžné vozy a v blízké budoucnosti pošlou i obyčejné motory s přirozeným sáním v důchodu.
1964: rotační motor
Jediný motor, který skutečně dokázal rozbít formu konvenčního spalovacího motoru, byl rotační zázračný motor inženýra Felixe Wankela. Tvar jeho spalovacího motoru neměl nic společného s motorem, na který jsme zvyklí. je trojúhelník uvnitř oválu, rotující ďábelskou silou. Konstrukčně je rotační motor lehčí, méně složitý a chladnější než běžný motor vnitřní spalování s písty a ventily.
Mazda a dnes již neexistující německá automobilka NSU začaly jako první používat rotační motory v sériových autech.
Vůbec prvním sériovým vozem s Wankelovým rotačním motorem byl NSU Spider, který se začal vyrábět v roce 1964.
Poté Mazda zahájila výrobu svých vozů vybavených rotačním motorem. Ale v roce 2012 opustila používání rotačních motorů. Posledním modelem s rotačním motorem byl .
Ale nedávno, v roce 2015, Mazda autosalon v Tokiu představila koncepční vůz RX-Vision-2016, který využívá rotační motor. V důsledku toho se po celém světě začaly objevovat zvěsti, že Japonci plánují oživení rotační vozy. Předpokládá se, že v současné době někde v Hirošimě sedí specializovaný tým inženýrů Mazdy zavřené dveře a vytváří novou generaci rotační motory, které by se měly stát hlavními hybateli všech budoucích novinek Modely Mazda, což znamená pro společnost novou éru oživení.
1981: Technologie deaktivace válců motoru
Myšlenka je jednoduchá. Jak méně válců pracuje v motoru, tím méně. Motor V8 je přirozeně mnohem žíznivější než čtyřválec. Je také známo, že při používání auta lidé většinou používají auto ve městě. Je logické, že pokud je auto vybaveno 8- nebo 6válcovými motory, tak při jízdě po městě nejsou v zásadě všechny válce v motoru potřeba. Jak ale jednoduše udělat z 8válcového motoru čtyřválcový motor, když k výkonu nepotřebujete využívat všechny válce? Na tuto otázku se Cadillac rozhodl odpovědět v roce 1981 a představil motor se systémem deaktivace válců 8-6-4. Tento motor používal elektromagneticky ovládané solenoidy k uzavření ventilů na dvou nebo čtyřech válcích motoru.
Tato technologie měla zlepšit účinnost motoru, kupř. Jenže následná nespolehlivost a neohrabanost tohoto motoru se systémem deaktivace válců vyděsila všechny automobilky, které se 20 let bály tento systém ve svých motorech použít.
Nyní ale tento systém opět začíná dobývat automobilový svět. Dnes již několik automobilek používá tento systém na svých produkční vozy. Navíc se tato technologie velmi, velmi dobře osvědčila. Nejzajímavější je, že tento systém se stále vyvíjí. Tato technologie se může brzy objevit například u čtyřválcových a dokonce tříválcových motorů. To je fantastické!
2012: motor s vysokou kompresí - benzínové kompresní zapalování
Věda nestojí na místě. Kdyby se nevyvíjela věda, tak dnes bychom ještě žili ve středověku a věřili na čaroděje, věštce a na to, že země je placatá (i když dnes je stále mnoho lidí, kteří podobným nesmyslům věří).
Věda v automobilovém průmyslu nestojí. V roce 2012 se tedy na světě objevila další průlomová technologie, která možná velmi brzy změní celý svět.
Mluvíme o motorech s vysoký stupeň komprese.
Víme, že čím méně stlačujeme vzduch a palivo uvnitř spalovacího motoru, tím méně energie získáme v okamžiku, kdy palivová směs vzplane (vybuchne). Proto se automobilky vždy snažily vyrábět motory s poměrně vysokým kompresním poměrem.
Ale je tu problém: čím vyšší je kompresní poměr, tím větší riziko samovznícení palivové směsi.
Spalovací motory proto mají zpravidla určité limity v kompresním poměru, který se po celou historii automobilového průmyslu neměnil. Ano, každý motor má svůj kompresní poměr. Ale ona se nemění.
V 70. letech minulého století byl po celém světě rozšířen bezolovnatý benzín, který při spalování produkuje obrovské množství smogu. Aby se nějak vyrovnali s hroznou šetrností k životnímu prostředí, začali výrobci automobilů používat motory V8 s nízkým kompresním poměrem. Tím se snížilo riziko samovznícení paliva Nízká kvalita v motorech a také zlepšit jejich spolehlivost. Faktem je, že pokud se palivo samovolně vznítí, může dojít k neopravitelnému poškození motoru.
Historie vzniku a vývoje spalovacích motorů
Úvod
Obecné informace o spalovacím motoru
Historie vzniku a vývoje spalovacích motorů
Závěr
Seznam použitých zdrojů
aplikace
Úvod
Žijeme v době elektřiny a výpočetní techniky, ale lze namítnout, že žijeme i v době spalovacího motoru. Hlasitost silniční doprava již v polovině minulého století dosáhl 20 miliard tun, což byl pětinásobek objemu železniční doprava a 18násobek objemu přepravy prováděné námořní flotilou. Silniční doprava dnes tvoří více než 79 % objemu nákladní přepravy u nás. O širokém využití spalovacích motorů svědčí i to, že celkový instalovaný výkon spalovacích motorů je pětkrát větší než výkon všech stacionárních elektráren na světě. V dnešní době už nikoho nepřekvapí použití spalovacího motoru. Miliony automobilů, plynových generátorů a dalších zařízení využívají jako pohon spalovací motory. V ICE palivo hoří přímo ve válci, uvnitř samotného motoru. Proto se mu říká spalovací motor. Vznik tohoto typu motoru v 19. století byl způsoben především potřebou vytvořit účinný a moderní pohon pro různá průmyslová zařízení a mechanismy. V té době byla z velké části využívána Parní motor. Měl spoustu nevýhod, například nízkou účinnost (tj. většina energie vynaložené na výrobu páry byla jednoduše promarněna), byl objemný, vyžadoval kvalifikovanou údržbu a velké množstvíčas začít a zastavit. Průmysl potřeboval nový motor. Právě spalovací motor, jehož studium historie je cílem této práce. Vysoká účinnost, relativně malé rozměry a hmotnost, spolehlivost a autonomie zajišťují jejich široké využití jako elektrárny v silniční, železniční a vodní dopravě, v zemědělství a stavebnictví.
Práce se skládá z úvodu, hlavní části, závěru, bibliografie a přílohy.
1.Obecné informace o spalovacím motoru
V současné době největší distribuce přijaté spalovací motory (ICE) - typ motoru, tepelný motor, ve kterém je chemická energie paliva (obvykle kapalného nebo plynného uhlovodíkové palivo), hoření v pracovním prostoru se přeměňuje na mechanickou práci.
Motor se skládá z válce, ve kterém se pohybuje píst, spojený ojnicí s klikovým hřídelem (obr. 1).
Obrázek 1 - Spalovací motor
V horní části válce jsou dva ventily, které se automaticky otevírají a zavírají, když motor běží. ty správné okamžiky. Přes první ventil (vstup) vstupuje hořlavá směs, která je zapálena svíčkou a přes druhý ventil (výfuk) se uvolňují výfukové plyny. Ve válci periodicky hoří hořlavá směs skládající se z benzínových par a vzduchu (teplota dosahuje 16000 - 18000C). Tlak na píst se prudce zvyšuje. Plyny se roztahují a tlačí píst a s ním i klikový hřídel a vykonávají mechanickou práci. V tomto případě jsou plyny ochlazovány, protože část jejich vnitřní energie se přeměňuje na mechanickou energii.
Krajní polohy pístu ve válci se nazývají úvratě. Vzdálenost, kterou píst urazí z jedné úvrati do druhé, se nazývá zdvih pístu, kterému se také říká zdvih. Zdvihy spalovacího motoru jsou: sání, komprese, výkonový zdvih, výfuk, proto se motoru říká čtyřdobý motor. Podívejme se blíže na pracovní cyklus čtyřdobého motoru - čtyři hlavní fáze (takt):
Během tohoto zdvihu se píst pohybuje z horní úvrati do dolní úvratě. Vačky vačkového hřídele zároveň otevírají sací ventil a přes tento ventil je do válce nasávána čerstvá směs paliva a vzduchu.
Píst se pohybuje zdola nahoru a stlačuje pracovní směs. Teplota směsi stoupá. Zde vzniká poměr pracovního objemu válce na dně mrtvý střed a objem spalovací komory nahoře - takzvaný „kompresní poměr“. Čím vyšší je tato hodnota, tím vyšší je palivová účinnost motoru. Motor s vyšším kompresním poměrem vyžaduje více paliva ́ větší oktanové číslo, která je dražší. Spalování a expanze (nebo zdvih pístu). Krátce před koncem kompresního cyklu je směs vzduchu a paliva zapálena jiskrou ze zapalovací svíčky. Během cesty pístu z vrcholový bod ve spodním spalování paliva a pod vlivem tepla pracovní směs expanduje a tlačí píst. Po dolní úvrati pracovního cyklu se výfukový ventil otevře a nahoru se pohybující píst vytlačuje výfukové plyny ven z válce motoru. Když píst dosáhne vrcholu, výfukový ventil se uzavře a cyklus začíná znovu. Chcete-li zahájit další krok, nemusíte čekat na konec předchozího - ve skutečnosti jsou oba ventily (sací a výfukové) na motoru otevřené. To je rozdíl oproti dvoudobému motoru, kde celý pracovní cyklus probíhá během jedné otáčky klikového hřídele. Je jasné, že dvoutaktní motor se stejným objemem válců bude výkonnější – v průměru jedenapůlkrát. Nicméně ani jedno vysoký výkon, ani absence těžkopádného ventilového systému a vačková hřídel ani nízké výrobní náklady nemohou pokrýt výhody čtyřdobých motorů - větší zdroj, bo ́ vyšší účinnost, čistší výfuk a méně hluku. Systém provoz spalovacího motoru(dvoutaktní a čtyřtaktní) jsou uvedeny v příloze 1. Princip fungování spalovacího motoru je tedy jednoduchý, srozumitelný a nezměnil se více než jedno století. Hlavní výhoda spalovacích motorů je nezávislost na stálých zdrojích energie (vodní zdroje, elektrárny atd.), a proto se instalace vybavené spalovacími motory mohou volně pohybovat a být umístěny kdekoli. A to i přesto, že spalovací motory jsou nedokonalým typem tepelných motorů ( hlasitý zvuk, toxické emise, kratší zdroj), díky své autonomii jsou spalovací motory velmi rozšířené. Zdokonalování spalovacích motorů se ubírá cestou zvyšování jejich výkonu, spolehlivosti a odolnosti, snižování hmotnosti a rozměrů a vytváření nových konstrukcí. První spalovací motory byly tedy jednoválcové a pro zvýšení výkonu motoru se obvykle zvětšoval objem válců. Pak toho začali dosahovat zvýšením počtu válců. Na konci 19. století se objevily dvouválcové motory a od počátku 20. století se začaly rozšiřovat čtyřválce. Moderní high-tech motory se již vůbec nepodobají svým stoletým kolegům. Bylo dosaženo velmi působivých ukazatelů výkonu, pokud jde o výkon, účinnost a šetrnost k životnímu prostředí. Moderní spalovací motor vyžaduje minimum pozornosti a je určen pro zdroje v řádu statisíců, někdy i milionů kilometrů. 2. Historie vzniku a vývoje spalovacích motorů Už asi 120 let si lidé nedokážou představit život bez auta. Zkusme se podívat do minulosti – k samotnému vzniku základů moderního automobilového průmyslu. První pokusy o vytvoření spalovacího motoru se datují do 17. století. Experimenty E. Toricelliho, B. Pascala a O. Guerickeho přiměly vynálezce, aby jako hnací sílu použili tlak vzduchu. atmosférické stroje. Mezi prvními, kdo takové stroje navrhli, byli opat Ottefel (1678-1682) a H. Huygens (1681). Navrhli použít výbuchy střelného prachu k pohybu pístu ve válci. Ottefel a Huygens lze proto považovat za průkopníky v oblasti spalovacích motorů. Francouzský vědec Denis Papin, vynálezce, také pracoval na vylepšení Huygensova práškového stroje. odstředivé čerpadlo, parní kotel s pojistným ventilem, první pístový motor poháněný vodní párou. První, kdo se pokusí implementovat princip ICE, tam byl Angličan Robert Street (pat. č. 1983, 1794). Motor se skládal z válce a pohyblivého pístu. Na začátku pohybu pístu se do válce dostala směs těkavé kapaliny (alkoholu) a vzduchu, kapalina a pára kapaliny byly smíchány se vzduchem. V polovině zdvihu pístu se směs vznítila a vyhodila píst nahoru. V roce 1799 objevil francouzský inženýr Philippe Le Bon osvětlovací plyn a získal patent na použití a způsob výroby osvětlovacího plynu suchou destilací dřeva nebo uhlí. Tento objev měl velký význam především pro rozvoj osvětlovací techniky, která velmi brzy začala úspěšně konkurovat drahým svíčkám. Osvětlovací plyn se však hodil nejen ke svícení. V roce 1801 si Le Bon nechal patentovat konstrukci plynového motoru. Princip fungování tohoto stroje byl založen na známé vlastnosti plynu, který objevil: jeho směs se vzduchem při zapálení explodovala a uvolnila velké množství tepla. Produkty spalování rychle expandovaly a vyvíjely silný tlak na životní prostředí. Vytvořením vhodných podmínek lze uvolněnou energii využít ve prospěch člověka. Lebonův motor měl dva kompresory a směšovací komoru. Jeden kompresor měl pumpovat stlačený vzduch do komory a druhý - stlačený osvětlovací plyn z plynového generátoru. Směs plynu a vzduchu se poté dostala do pracovního válce, kde se vznítila. Motor byl dvojčinný, to znamená, že pracovní komory pracující střídavě byly umístěny na obou stranách pístu. Le Bon v podstatě vymyslel myšlenku spalovacího motoru, ale R. Street a F. Le Bon se nepokusili své nápady realizovat. V následujících letech (do roku 1860) bylo také několik pokusů o vytvoření spalovacího motoru neúspěšných. Hlavní potíže při vytváření motoru s vnitřním spalováním byly způsobeny nedostatkem vhodného paliva, potížemi s organizací procesů výměny plynů, dodávkou paliva a zapalováním paliva. Robertu Stirlingovi, který tvořil v letech 1816-1840, se tyto obtíže do značné míry podařilo překonat. motor s vnějším spalováním a regenerátorem. U Stirlingova motoru se přeměna vratného pohybu pístu na pohyb rotační prováděla pomocí kosočtvercového mechanismu a jako pracovní tekutina byl použit vzduch. Jedním z prvních, kdo upozornil na reálnou možnost vytvoření spalovacího motoru, byl francouzský inženýr Sadi Carnot (1796-1832), který pracoval na teorii tepla a teorii tepelných motorů. Ve své eseji „Úvahy o hnací síle ohně ao strojích schopných tuto sílu vyvinout“ (1824) napsal: „Zdá se nám výhodnější vzduch nejprve stlačit čerpadlem a poté jej nechat projít uzavřené topeniště, zavádějící palivo v malých dávkách pomocí snadno implementovatelných úprav; pak nucení vzduchu vykonávat práci v pístovém válci nebo jakékoli jiné expandující nádobě a nakonec jej vyhození do atmosféry nebo nucení jít do parního kotle k využití zbývající teploty. Hlavní obtíže, se kterými se setkáváme při tomto typu provozu, jsou: uzavření topeniště v místnosti s dostatečnou pevností a udržování spalování ve správném stavu, udržování různých částí zařízení na mírné teplotě a zabránění rychlému poškození válce a pístu; Nemyslíme si, že by tyto obtíže byly nepřekonatelné.“ Myšlenky S. Carnota však nebyly oceněny jeho současníky. Teprve o 20 let později na ně poprvé upozornil francouzský inženýr E. Clapeyron (1799-1864), autor slavné stavové rovnice. Díky Clapeyronovi, který používal Carnotovu metodu, začala Carnotova obliba rychle růst. V současné době je Sadi Carnot obecně uznáván jako zakladatel tepelného inženýrství. Lenoir nezaznamenal okamžitý úspěch. Poté, co bylo možné vyrobit všechny díly a sestavit stroj, pracoval velmi krátce a zastavil se, protože vlivem zahřívání se píst roztáhl a vzpříčil se ve válci. Lenoir vylepšil svůj motor vyvinutím systému vodního chlazení. I druhý pokus o start se však nezdařil kvůli špatnému pohybu pístu. Lenoir svůj design doplnil o mazací systém. Teprve poté začal fungovat motor. Již první nedokonalé návrhy prokázaly značné výhody spalovacího motoru oproti parnímu motoru. Poptávka po motorech rychle rostla a během několika let postavil J. Lenoir přes 300 motorů. Jako první použil spalovací motor jako elektrárnu pro různé účely. Tento model byl však nedokonalý, účinnost nepřesáhla 4 %. V roce 1862 francouzský inženýr A.Yu. Beau de Rochas podal u francouzského patentového úřadu patentovou přihlášku (priorita - 1. ledna 1862), ve které objasnil myšlenku vyjádřenou Sadi Carnotem ohledně konstrukce motoru a jeho pracovních postupů. (Na tuto petici se vzpomnělo až při patentových sporech o přednosti vynálezu N. Otta). Beau de Rocha navrhl vstřikovat hořlavou směs během prvního zdvihu pístu, stlačit směs během druhého zdvihu pístu a extrémně spálit směs nejvyšší pozice píst a expanze zplodin hoření - při třetím zdvihu pístu; uvolňování zplodin hoření - při čtvrtém zdvihu pístu. Pro nedostatek financí se ji však nepodařilo realizovat. Tento cyklus o 18 let později realizoval německý vynálezce Otto Nikolaus August ve spalovacím motoru, který pracoval na čtyřdobém okruhu: sání, komprese, zdvih, výfukové plyny. Právě úpravy tohoto motoru se nejvíce rozšířily. Za období více než sta let, kterému se právem říká „éra automobilů“, se změnilo všechno – formy, technologie, řešení. Některé značky zmizely a na jejich místo přišly jiné. Automobilová móda prošla několika fázemi vývoje. Jedna věc zůstává nezměněna - počet cyklů, ve kterých motor pracuje. A v historii automobilového průmyslu je toto číslo navždy spojeno se jménem německého vynálezce samouka Otty. Vynálezce spolu s významným průmyslníkem Eugenem Langenem založil v Kolíně nad Rýnem firmu Otto & Co. - a zaměřil se na hledání nejlepší řešení. 21. dubna 1876 obdržel patent na další verzi motoru, která byla o rok později představena na pařížské výstavě v roce 1867, kde mu byla udělena Velká zlatá medaile. Na konci roku 1875 Otto dokončil vývoj projektu zásadně nového, prvního čtyřdobého motoru na světě. Výhody čtyřdobého motoru byly zřejmé a N. Otto byl 13. března 1878 vydán německý patent č. 532 na čtyřdobý spalovací motor (příloha 3). Závod Otto vyrobil 6000 motorů. Pokusy o vytvoření takového agregátu byly prováděny již dříve, ale autoři narazili na řadu problémů, především na to, že záblesky hořlavé směsi ve válcích docházely v tak neočekávaných sekvencích, že nebylo možné zajistit plynulý a konstantní přenos výkonu. Byl to ale on, kdo dokázal najít jediné správné řešení. Empiricky zjistil, že neúspěchy všech předchozích pokusů byly spojeny jak s nesprávným složením směsi (poměry paliva a okysličovadla), tak s chybným algoritmem synchronizace systému vstřikování paliva a jeho spalování. K vývoji spalovacích motorů významně přispěl také americký inženýr Brayton, který navrhl kompresorový motor s konstantním spalovacím tlakem a karburátorem. Priorita J. Lenoira a N. Otta při vytváření prvních účinných spalovacích motorů je tedy nesporná. Výroba spalovacích motorů se neustále zvyšovala a jejich konstrukce se zdokonalovala. V letech 1878-1880 začala výroba dvoudobých motorů, navržená německými vynálezci Wittigem a Hessem, anglickým podnikatelem a inženýrem D. Clerkem, a od roku 1890 - dvoudobé motory s proplachováním klikové komory (anglický patent č. 6410, 1890). Použití klikové komory jako proplachovacího čerpadla navrhl o něco dříve německý vynálezce a podnikatel G. Daimler. V roce 1878 Karla Benze vybavený tříkolka Motor o výkonu 3 hp, který dosahoval rychlosti přes 11 km/h. Vytvořil také první vozy s jedno- a dvouválcovými motory. Válce byly umístěny vodorovně a točivý moment se na kola přenášel pomocí řemenového pohonu. V roce 1886 byl K. Benzovi vydán německý patent č. 37435 na vůz s prioritou z 29. ledna 1886. Na světové výstavě v Paříži v roce 1889 byl Benzův vůz jediným. S tímto vozem začal intenzivní rozvoj automobilového průmyslu. Další významnou událostí v historii spalovacích motorů bylo vytvoření spalovacího motoru s kompresním zapalováním paliva. V roce 1892 si německý inženýr Rudolf Diesel (1858-1913) nechal patentovat a v roce 1893 popsal v brožuře „The Theory and Design of Rational tepelný motor nahradit parní stroje a v současnosti známé tepelné stroje,“ motor pracující na Carnotově cyklu. V německém patentu č. 67207 s prioritou ze dne 28. února 1892 „Pracovní postup a způsob provádění jednoválcových a víceválcový motor"Funkční princip motoru byl stanoven takto: Pracovní proces u spalovacích motorů je charakteristický tím, že píst ve válci stlačuje vzduch nebo nějaký indiferentní plyn (páru) se vzduchem tak silně, že výsledná kompresní teplota je výrazně vyšší než zápalná teplota paliva. V tomto případě dochází ke spalování paliva postupně zaváděného po mrtvém bodě tak, že nedochází k výraznému zvýšení tlaku a teploty ve válci motoru. Následně po zastavení dodávky paliva dochází ve válci k další expanzi plynné směsi. K provedení pracovního procesu popsaného v odstavci 1 je k pracovnímu válci připojen vícestupňový kompresor s přijímačem. Je také možné spojit několik pracovních válců k sobě nebo k válcům pro předkompresi a následnou expanzi. R. Diesel postavil první motor do července 1893. Předpokládalo se, že komprese bude provedena na tlak 3 MPa, teplota vzduchu na konci komprese dosáhne 800 C a palivo (uhelný prášek) bude vstřikováno přímo do válce. Při nastartování prvního motoru došlo k explozi (jako palivo byl použit benzín). Během roku 1893 byly postaveny tři motory. Poruchy u prvních motorů donutily R. Diesel opustit izotermické spalování a přejít na cyklus se spalováním při konstantním tlaku. Počátkem roku 1895 byl úspěšně otestován první vznětový kompresorový motor na kapalné palivo (petrolej) a v roce 1897 začalo období rozsáhlých zkoušek nového motoru. Efektivní účinnost motoru byla 0,25, mechanická účinnost 0,75. První vznětový spalovací motor pro průmyslové účely byl postaven v roce 1897 v Augsburg Engineering Works. Na výstavě v Mnichově v roce 1899 již 5 motorů R. Diesel představily strojírenské závody Otto-Deitz, Krupp a Augsburg. Vznětové motory R. byly úspěšně předvedeny také na světové výstavě v Paříži (1900). Později našly široké uplatnění a podle jména vynálezce se jim říkalo „dieselové motory“ nebo jednoduše „diesely“. V Rusku se první petrolejové motory začaly vyrábět v roce 1890 v E.Ya. Bromley (čtyřtaktní kalorizátor) a od roku 1892 v mechanickém závodě E. Nobela. V roce 1899 získal Nobel právo vyrábět motory R. Diesel a ve stejném roce je závod začal vyrábět. Konstrukce motoru byla vyvinuta specialisty závodu. Motor vyvinul výkon 20-26 hp a běžel na ropu, naftu a petrolej. Specialisté závodu také vyvinuli vznětové motory. Postavili první motory bez křížové hlavy, první dvoumotorové motory do V, dvoutaktní motory s přímým průtokovým ventilem a schématy proplachování smyčkou, dvoudobé motory, u kterých bylo čištění prováděno v důsledku plynodynamických jevů ve výfukovém kanálu. Výroba motorů se vznětovým palivem začala v letech 1903-1911. v závodech na výrobu parních lokomotiv Kolomenskij, Sormovskij, Charkov, v závodech Felser v Rize a Nobel v Petrohradě, v loděnici Nikolaev. V letech 1903-1908. Ruský vynálezce a podnikatel Ya.V. Mamin vytvořil několik účinných vysokootáčkových motorů s mechanickým vstřikováním paliva do válce a kompresním zapalováním, jejichž výkon v roce 1911 byl již 25 koní. Palivo bylo vstřikováno do předkomory z litiny s měděnou vložkou, což umožnilo získat vysokou povrchovou teplotu předkomory a spolehlivé samovznícení. Byl to první bezkompresorový dieselový motor na světě V roce 1906 profesor Moskevské vysoké technické univerzity V.I. Grinevetsky navrhl konstrukci motoru s dvojitou kompresí a expanzí - prototyp kombinovaného motoru. Vyvinul také metodu pro tepelný výpočet pracovních procesů, kterou později vyvinul N.R. Briling a E.K. Masing a dnes neztratil svůj význam. Jak vidíme, specialisté z předrevolučního Ruska bezpochyby provedli zásadní nezávislý vývoj v oblasti motorů se vznětovým zapalováním paliva. Úspěšný rozvoj výroby nafty v Rusku se vysvětluje skutečností, že Rusko mělo svůj vlastní olej a dieselové motory nejlépe vyhovovaly potřebám malých podniků, takže výroba dieselové motory v Rusku začala téměř současně se zeměmi západní Evropy. Domácí motorový průmysl se v porevolučním období úspěšně rozvíjel. Do roku 1928 bylo v zemi vyrobeno již přes 45 typů motorů o celkovém výkonu asi 110 tisíc kW. Během prvních pětiletek byla zvládnuta výroba automobilových a traktorových motorů, lodních a stacionárních motorů o výkonu až 1500 kW, vznikla letecká nafta a tanková nafta V-2, které do značné míry předurčily vysokou taktickou a technickou vlastnosti obrněných vozidel země. Vynikající sovětští vědci významně přispěli k rozvoji výroby domácích motorů: N.R. Briling, E.K. Masing, V.T. Tsvetkov, A.S. Orlin, V.A. Vanscheidt, N.M. Glagolev, M.G. Kruglov a další. Z vývoje v oblasti tepelných motorů posledních desetiletí dvacátého století je třeba poznamenat tři nejdůležitější: vytvoření funkční konstrukce motoru s rotačním pístem, kombinovaného motoru s vysokým přeplňováním a konstrukce motoru s vnějším spalováním konkurující vysokootáčkovým dieselovým motorům. Vzhled Wankelova motoru byl přivítán s nadšením. S malou specifickou hmotností a rozměry, vysoká spolehlivost, RPD se rychle rozšířily hlavně v osobní vozidla v letectví, na lodích a stacionárních zařízeních. Licenci na výrobu motoru F. Wankel získalo více než 20 firem, mezi nimi General Motors, Ford. Do roku 2000 byly vyrobeny více než dva miliony vozidel s RPD. V minulé roky proces zlepšování a zlepšování výkonu pokračuje benzinové motory a diesely. Vývoj benzínových motorů se ubírá cestou zlepšování jejich environmentálních charakteristik, účinnosti a výkonových ukazatelů prostřednictvím více široké uplatnění a zlepšení systému vstřikování benzínu do válců; aplikací elektronické systémyřízení vstřikování, vrstvení náplně ve spalovací komoře s úbytkem směsi při částečném zatížení; zvýšení energie elektrické jiskry při zapalování atd. V důsledku toho se účinnost pracovního cyklu benzínových motorů přibližuje účinnosti dieselových motorů. Ke zlepšení technických a ekonomických ukazatelů vznětových motorů využívají zvýšení vstřikovacího tlaku paliva, používají řízené trysky, zvyšují průměrný efektivní tlak přeplňováním a chlazením plnicího vzduchu a využívají opatření ke snížení toxicity výfukových plynů. Neustálé zdokonalování spalovacích motorů jim tedy zajistilo dominantní postavení a pouze v letectví ztratil spalovací motor své postavení motor s plynovou turbínou. Pro ostatní odvětví národního hospodářství zařízení na alternativní energie nízký výkon, tak všestranný a ekonomický jako spalovací motor, dosud nebyl navržen. Spalovací motor je proto dlouhodobě považován za hlavní typ elektrárny středního a malého výkonu pro dopravu a další odvětví národního hospodářství. Závěr spalovací motor Seznam použitých zdrojů 1.Djačenko V.G. Teorie spalovacích motorů / V.G. Djačenko. - Charkov: KhNADU, 2009. - 500 s. .Dyatchin N.I. Historie vývoje technologií: Tutorial/ N.I. Dyatchin. - Rostov n/d.: Phoenix, 2001. - 320 s. .Raikov I.Ya. Spalovací motory / I.Ya. Raikov, G.N. Rytvinský. - M.: Vyšší škola, 1971. - 431 s. .Sharoglazov B.A. Spalovací motory: teorie, modelování a výpočet procesů: Učebnice / B.A. Sharoglazov, M.F. Farafontov, V.V. Klementyev. - Čeljabinsk: Nakladatelství. SUSU, 2004. - 344 s. aplikace Příloha 1 Schéma činnosti dvoudobého motoru Schéma činnosti čtyřdobého motoru Dodatek 2 Motor Lenoir (pohled v řezu) Dodatek 3 Otto motor
S majetek
Úvod………………………………………………………………………………………..2
1. Historie stvoření……………………………………………………………….…..3
2. Historie automobilového průmyslu v Rusku………………………………7
3. Pístové motory vnitřní spalování………………………8
3.1 Klasifikace spalovacích motorů………………………………………….8
3.2 Základy konstrukce pístových spalovacích motorů………………………9
3.3 Princip fungování………………………………………………………………..10
3.4 Princip činnosti čtyřdobého karburátorového motoru………………………………………………………………………10
3.5 Princip činnosti čtyřdobého vznětového motoru……………11
3.6 Princip činnosti dvoudobého motoru……………………….12
3.7 Pracovní cyklus čtyřdobých karburátorových a dieselových motorů………………………………………….………….13
3.8 Pracovní cyklus čtyřdobého motoru………………14
3.9 Pracovní cykly dvoudobých motorů………………...15
Závěr………………………………………………………………………..16
Úvod.
20. století je světem technologií. Mohutné stroje těží z hlubin země miliony tun uhlí, rudy a ropy. Výkonné elektrárny vyrábějí miliardy kilowatthodin elektřiny. Tisíce továren a továren vyrábí oblečení, rádia, televize, jízdní kola, auta, hodinky a další potřebné produkty. Telegraf, telefon a rádio nás spojují s celým světem. Vlaky, lodě, letadla s vysoká rychlost nás přenesou přes kontinenty a oceány. A vysoko nad námi, mimo zemskou atmosféru, létají rakety a umělé družice Země. To vše funguje za pomoci elektřiny.
Člověk začal svůj vývoj přivlastňováním si hotových produktů přírody. Již v první fázi vývoje začal používat umělé nástroje.
S rozvojem výroby začínají vznikat podmínky pro vznik a rozvoj strojů. Zpočátku stroje, stejně jako nástroje, člověku pouze pomáhaly v jeho práci. Pak ji začali postupně nahrazovat.
Ve feudálním období dějin byla poprvé jako zdroj energie využita síla vodního toku. Pohyb vody roztáčel vodní kolo, které zase pohánělo různé mechanismy. V tomto období se objevilo mnoho různých technologických strojů. Široké použití těchto strojů však bylo často brzděno nedostatkem blízkého vodního toku. Bylo nutné hledat nové zdroje energie pro pohon strojů kdekoli na zemském povrchu. Zkoušeli větrnou energii, ale ta se ukázala jako neúčinná.
Začali hledat jiný zdroj energie. Vynálezci pracovali dlouhou dobu, vyzkoušeli mnoho strojů - a nakonec byl postaven nový motor. Byl to parní stroj. Uváděla do pohybu četné stroje a stroje v továrnách a továrnách Na počátku 19. století byly vynalezeny první pozemní parní vozy - parní lokomotivy.
Parní stroje však byly složité, objemné a drahé instalace. Rychle se rozvíjející mechanická doprava potřebovala jiný motor – malý a levný. V roce 1860 Francouz Lenoir pomocí konstrukčních prvků parního stroje, plynové palivo a elektrickou jiskrou pro zapalování zkonstruoval první praktický spalovací motor.
1. HISTORIE TVORBY
Používat vnitřní energii znamená dělat s ní užitečnou práci, to znamená přeměňovat vnitřní energii na energii mechanickou. V nejjednodušším pokusu, který spočívá v nalití vody do zkumavky a jejím přivedení k varu (zkumavka je zpočátku uzavřena zátkou), se zátka pod tlakem vznikající páry zvedne a vyskočí.
Jinými slovy, energie paliva se přemění na vnitřní energii páry a pára, expandující, pracuje a vyrazí zátku. Takto se přemění vnitřní energie páry na kinetickou energii zátky.
Pokud je zkumavka nahrazena trvanlivou kovový válec, a zátka je píst, který těsně přiléhá ke stěnám válce a je schopen se po nich volně pohybovat, pak získáte nejjednodušší tepelný motor.
Tepelné motory jsou stroje, ve kterých se vnitřní energie paliva přeměňuje na mechanickou energii.
Historie tepelných strojů sahá daleko do minulosti, říká se, že před více než dvěma tisíci lety, ve 3. století před naším letopočtem, velký řecký mechanik a matematik Archimedes sestrojil dělo, které střílelo pomocí páry. Nákres Archimédova děla a jeho popis byly nalezeny o 18 století později v rukopisech velkého italského vědce, inženýra a umělce Leonarda da Vinciho.
Jak tato zbraň střílela? Jeden konec hlavně byl silně zahřátý nad ohněm. Poté se do vyhřívané části sudu nalila voda. Voda se okamžitě odpařila a změnila se v páru. Pára, expandující, vyvrhla jádro silou a řevem. Zde je pro nás zajímavé, že hlaveň děla byl válec, po kterém dělová koule klouzala jako píst.
Zhruba o tři století později žil a pracoval v Alexandrii, kulturním a bohatém městě na africkém pobřeží Středozemního moře, vynikající vědec Heron, kterého historici nazývají Heron Alexandrijský. Volavka zanechala několik děl, která se k nám dostala a ve kterých popsal různé stroje, zařízení, mechanismy známé v té době.
Ve spisech Heron je popis zajímavého zařízení, které se nyní nazývá Heron's ball. Je to dutá železná koule upevněná tak, že se může otáčet kolem vodorovné osy. Z uzavřeného kotlíku s vroucí vodou vstupuje do koule trubičkou pára, která z koule uniká zakřivenými trubkami a koule se začíná otáčet. Vnitřní energie páry se přeměňuje na mechanickou energii otáčení koule. Heron ball je prototypem moderních proudových motorů.
V té době nebyl Heronův vynález využit a zůstal pouze u zábavy. uplynulo 15 století. Během nového rozkvětu vědy a techniky, který přišel po středověku, přemýšlel Leonardo da Vinci o využití vnitřní energie páru. Jeho rukopisy obsahují několik kreseb válce a pístu. Ve válci pod pístem je voda a samotný válec se zahřívá. Leonardo da Vinci předpokládal, že pára vzniklá v důsledku zahřívání vody, expandující a zvětšující se objem, bude hledat cestu ven a tlačit píst nahoru. Při svém pohybu nahoru mohl píst vykonávat užitečnou práci.
Giovanni Branca, který žil ve století velkého Leonarda, si motor využívající energii páry představoval poněkud jinak. Bylo to kolo s
lopatky, proud páry zasáhl druhou silou, což způsobilo, že se kolo začalo otáčet. V podstatě se jednalo o první parní turbínu.
V 17.-18.století pracovali Angličané Thomas Savery (1650-1715) a Thomas Newcomen (1663-1729), Francouz Denis Papin (1647-1714), ruský vědec Ivan Ivanovič Polzunov (1728-1766) a další vynález parního stroje.
Papin postavil válec, ve kterém se píst volně pohyboval nahoru a dolů. Píst byl lankem přehozeným přes blok spojen se zátěží, která za pístem také stoupala a klesala. Píst by podle Papina mohl být připojen k nějakému stroji, například vodní pumpě, která by čerpala vodu. Popox byl nalit do spodní odklápěcí části válce, který byl následně zapálen. Výsledné plyny ve snaze expandovat tlačily píst nahoru. Poté byly válec a píst zvenku polity diodovou vodou. Plyny ve válci se ochladily a snížil se jejich tlak na píst. Píst pod vlivem své vlastní hmotnosti a vnějšího atmosférického tlaku šel dolů a zvedl náklad. Motor odváděl užitečnou práci. Pro praktické účely byl nevhodný: technologický cyklus jeho provozu byl příliš složitý (napouštění a zapalování střelného prachu, polévání vodou, a to po celou dobu chodu motoru!). Navíc použití takového motoru nebylo zdaleka bezpečné.
Nelze však nevidět rysy Palenova prvního vozu moderní motor s vnitřním spalováním.
Papin ve svém novém motoru použil místo střelného prachu vodu. Ten se naléval do válce pod pístem a samotný válec se ohříval zespodu. Vzniklá pára zvedla píst. Poté byl válec ochlazen a pára v něm kondenzovala a přeměnila se zpět na vodu. Píst, stejně jako u práškového motoru, vlivem své hmotnosti a atmosférického tlaku spadl dolů. Tento motor fungoval lépe než práškový motor, ale vážně praktické využití bylo také málo užitečné: bylo nutné zapínat a vypínat oheň, dodávat chlazenou vodu, čekat na kondenzaci páry, vypnout vodu atd.
Všechny tyto nevýhody byly způsobeny tím, že příprava páry nezbytná pro chod motoru probíhala ve válci samotném. Co když se ale do válce zavede hotová pára získaná např. v samostatném kotli? Pak by stačilo do válce střídavě připouštět páru a chlazenou vodu a motor by fungoval vyšší rychlost a nižší spotřebu paliva.
Současník Denise Palena, Angličan Thomas Severi, to uhodl a sestrojil parní čerpadlo na odčerpávání vody z dolu. V jeho stroji se pára připravovala mimo válec – v kotli.
V návaznosti na Severiho navrhl anglický kovář Thomas Newcomen parní stroj (také upravený pro čerpání vody z dolu). Dovedně používal mnoho z toho, co bylo vynalezeno před ním. Newcomen vzal válec s pístem Papen, ale dostal páru, aby píst zvedl, jako Severi, v samostatném kotli.
Newcomenův stroj, stejně jako všichni jeho předchůdci, pracoval přerušovaně – mezi dvěma pracovními zdvihy pístu byla pauza. Byla to výška čtyř až pětipatrové budovy, a tedy výhradně<прожорлива>: padesát koní jí sotva stačilo dodat palivo. Obslužný personál se skládal ze dvou lidí: hasič do ní průběžně házel uhlí<ненасытную пасть>topeniště a mechanik ovládal ventily, které vpouštěly páru a studenou vodu do válce.
Motor je jednou z hlavních součástí automobilu. Bez vynálezu motoru by automobilový průmysl pravděpodobně stagnoval bezprostředně po vynálezu kola. Průlom v historii automobilové tvorby nastal díky vynálezu spalovacího motoru. Toto zařízení se stalo skutečnou hnací silou, která dává rychlost.
Pokusy o vytvoření zařízení jako motor vnitřní spalování začalo v 18. století. Mnoho vynálezců se podílelo na vytvoření zařízení, které by dokázalo přeměnit energii paliva na mechanickou energii.
První v této oblasti byli bratři Niepce z Francie. Přišli se zařízením, které sami nazvali „pyraeolofor“. Jako palivo pro tento motor měl být použit uhelný prach. Tento vynález však nikdy nezískal vědecké uznání a ve skutečnosti existoval pouze v kresbách.
Prvním úspěšným prodaným motorem byl spalovací motor belgického inženýra J.J. Etienne Lenoir. Rok zrodu tohoto vynálezu byl 1858. Jednalo se o dvoutakt Elektrický motor s karburátorem a zážehovým zapalováním. Palivem pro zařízení byl uhelný plyn. Vynálezce však nepočítal s nutností mazání a chlazení svého motoru, takže fungoval jen velmi krátce. V roce 1863 Lenoir přepracoval svůj motor – přidal chybějící systémy a jako palivo zavedl petrolej.
J.J.Etienne Lenoir
Zařízení bylo extrémně nedokonalé – velmi se zahřívalo, spotřebovávalo mazivo a palivo neefektivně. S jeho pomocí jsme však cestovali tříkolky, které také měly k dokonalosti daleko.
V roce 1864 byl vynalezen jednoválcový karburátorový motor poháněný spalováním ropných produktů. Autorem vynálezu byl Siegfried Marcus, který také veřejnosti představil vozidlo, které dokázalo dosáhnout rychlosti 10 mil za hodinu.
V roce 1873 byl další inženýr, George Brayton, schopen navrhnout dvouválcový motor. Zpočátku to běželo na petrolej a později na benzín. Nevýhodou tohoto motoru byla jeho přílišná masivnost.
V roce 1876 došlo k průlomu v průmyslu spalovacích motorů. Nicholas Otto byl první, kdo vytvořil technicky sofistikované zařízení, které efektivně přeměňovalo energii paliva na mechanickou energii.
Mikuláš Otto
V roce 1883 vyvinul Francouz Edouard Delamare konstrukci motoru poháněného plynem. Jeho vynález však existoval pouze na papíře.
V roce 1185 se v historii automobilového průmyslu objevuje velké jméno -. Dokázal nejen vymyslet, ale také uvést do výroby prototyp moderního plynového motoru - s vertikálně uspořádanými válci a karburátorem. Byl to první kompaktní motor, který také přispěl k rozvoji slušné cestovní rychlosti.
Souběžně s Daimlerem pracoval na tvorbě motorů a automobilů.
V roce 1903 došlo ke sloučení podniků Daimler a Benz, čímž vznikl plnohodnotný podnik na výrobu automobilů. Tak to začalo nová éra, který sloužil k dalšímu vylepšení spalovacího motoru.
