Bez ohledu na to, jak se inženýři XVIII-XIX století snažili. zvýšit účinnost parního stroje, zůstala stále příliš nízká. Motor, který uvolňuje páru životní prostředí, v zásadě nemohl mít účinnost větší než 8-10 % (např. u Wattova parního stroje to byla jen 3-4 %). I když výkonnější parní elektrárnyúspěšně používán v průmyslu, železnici a vodní doprava, nemohly být použity pro automobily.
Dnešní rekordmani
Nejvýkonnější moderní motor s vnitřním spalováním považována Wartsila-Sulzer RTA96-C. Má rozměry 27 x 17 ma vyvine kapacitu asi 109 tisíc litrů. S. Tato jednotka běží na topný olej a používá se při stavbě lodí. Titul nejvýkonnějšího automobilového motoru si nárokuje motor nainstalovaný na americkém superautu Vector WX-8. Jeho výkon je 1200 koní. S. (i když v tisku je údaj 1850 hp).
Nízký výkon parních strojů se vysvětluje postupným procesem: voda ohřátá při spalování paliva se mění na páru, jejíž energie se přeměňuje na mechanická práce. Proto jsou parní stroje klasifikovány jako motory s vnějším spalováním. A co se stane, když využijete přímo vnitřní energii paliva?
První, kdo začal experimentovat se spalovacím motorem, byl holandský fyzik 17. století. Christian Huygens. Mezi jeho mnoha objevy a vynálezy byl nikdy nerealizovaný projekt motoru na černý prach zcela ztracen. V roce 1688 použil Francouz Denis Papin myšlenky Huygense 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. Do spodní části válce byl nasypán střelný prach a následně zapálen. Výsledné plyny, expandující, tlačily píst nahoru. Poté se válec a píst zvenčí polily vodou, plyny ve válci se ochladily a jejich tlak na píst se snížil. Píst v akci vlastní hmotnost a atmosférický tlak klesal, zatímco se zvyšovalo 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 Papin opustil svůj nápad a ujal se parní stroje, a další více či méně úspěšný pokus o konstrukci spalovacího motoru učinil o 18 let později Francouz José Nicephore Niepce, který se proslavil jako vynálezce fotografie. Spolu se svým bratrem Claudem Niepcem vynalezl lodní motor použití uhelného prachu jako paliva. Motor nazvaný vynálezci „pyreolophore“ (v překladu z řečtiny „nesený ohnivým větrem“) byl patentován, ale nepodařilo se jej zavést do výroby.
O rok později získal švýcarský vynálezce Francois Isaac de Rivaz ve Francii patent na kočár poháněný spalovacím motorem. Motor byl válec, ve kterém se zapaloval vodík vyrobený elektrolýzou. Při explozi a expanzi plynu se píst pohyboval nahoru a při pohybu dolů poháněl řemenici. Válka de Rivaz byl důstojníkem napoleonské armády a zabránil mu dokončit práci na vynálezu, který později dal život celé rodině vodíkových motorů.
O několik let dříve se francouzský inženýr Philippe Lebon velmi přiblížil k vytvoření poměrně účinného spalovacího motoru na svítiplyn ze směsi hořlavých plynů, především metanu a vodíku, získané tepelným zpracováním uhlí.
Neznámý umělec. Portrét Denise Papina. 1689
Americká auta 30. let
V roce 1799 získal Lebon patent na způsob výroby svítiplynu suchou destilací dřeva a o několik let později vyvinul projekt motoru, který zahrnoval dva kompresory a směšovací komoru. Do komory měl pumpovat jeden kompresor stlačený vzduch, další stlačený osvětlovací plyn z vyvíječe plynu. Směs plynu a vzduchu se dostala do pracovního válce, kde se vznítila. Motor byl dvojí akce t.j. střídavě pracující pracovní komory byly umístěny na obou stranách pístu. V roce 1804 vynálezce zemřel, aniž měl čas svůj nápad uvést v život.
V následujících letech se mnoho vynálezců odvrátilo od Lebonovy myšlenky, někteří dokonce získali patenty na své motory, například Britové 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 Cristophoris, který sestrojil motor fungující na principu „kompresního zapalování“. Takový motor měl čerpadlo, které dodávalo jako palivo hořlavý kapalný petrolej. Jeho krajané Barzanti a Mattocci tuto myšlenku rozvinuli a v roce 1854 představili první skutečný motor s vnitřním spalováním. Pracoval na směsi vzduchu s osvětlovacím plynem 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, počínaje vývojem Le Bon, po několika neúspěšných pokusech vytvořil svůj vlastní model motoru. Velmi důležitou inovací byl nápad zapálit směs vzduchu a paliva elektrickou jiskrou. Lenoir také navrhl systém vodního chlazení a systém mazání pro lepší zdvih pístu. Účinnost tohoto motoru nepřesáhla 5 %, spotřebovával palivo neefektivně a příliš se zahříval, ale byl to první komerčně úspěšný projekt spalovacího motoru pro průmyslové potřeby. V roce 1863 se jej pokusili nainstalovat na auto, ale výkon byl 1,5 litru. S. nestačil se pohnout. 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. Lenoir.
V roce 1862 si francouzský vynálezce Alphonse Beau de Rocha nechal patentovat zásadně nové zařízení, první spalovací motor na světě, u kterého byl pracovní proces v každém z válců ukončen ve dvou otáčkách klikového hřídele, tedy ve čtyřech taktech (taktech). pístu. Ke komerční výrobě čtyřdobého motoru se však nikdy nedostalo. Na světové výstavě v Paříži v roce 1867 předvedli zástupci továrny na plynové motory Deutz, založené inženýrem Nicholasem Ottou a průmyslníkem Eugènem Langenem, motor navržený na principu Barzantiho 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 k němu byla připevněna kolejnice spojená 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 odborníky na elektrotechniku a opustili elektrické zapalování). 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 dosáhla 15%, tedy překonala 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. Pracovní zdvih (hoření a expanze). V důsledku výboje jiskry zapalovací svíčky (2) se směs ve válci rychle spálí; tlak plynu při spalování působí na píst (4); pohyb pístu se přenáší skrz pístní čep(5) a spojovací tyč (6) na klikový hřídel(7), což způsobí otáčení hřídele. G. 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 tvrdošíjně rozvíjel 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 byla novinka uvedena do výroby, ale zároveň propukl skandál. Bylo zjištěno, že Otto porušil autorská práva Beau de Roche a po soudním sporu byl Ottov monopol na čtyřdobý motor zrušen.
Použití svítiplynu jako paliva značně zúžilo pole působnosti prvních spalovacích motorů. Plynáren bylo málo i v Evropě a v Rusku byly vůbec jen dvě v Moskvě a Petrohradu. Již v roce 1872 se americký Brighton, stejně jako dřívější Christophoris, 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 vytváření hořlavé směsi se vzduchem. Proudový karburátor, prototyp všech moderních karburátorů, vynalezl maďarský inženýr Donat Banki, který v roce 1893 získal na své zařízení patent. Banks navrhl, aby se benzín místo odpařování jemně rozptýlil ve vzduchu. Tím byla zajištěna rovnoměrná distribuce benzínu po válci a k odpařování docházelo působením kompresního tepla již ve válci.
Zpočátku měly spalovací motory pouze jeden válec a pro zvýšení výkonu motoru bylo nutné zvětšit jeho objem. To však nemohlo pokračovat donekonečna a v důsledku toho se muselo uchýlit ke zvýšení počtu válců. Na konci XIX století. objevily se první dvouválce, od začátku 20. století se začaly rozšiřovat čtyřválce a nyní už nikoho nepřekvapíte dvanáctiválci. Vylepšování motorů je ale hlavně ve směru zvyšování výkonu Kruhový diagram zůstává stejný.
Dva válcový motor G. Daimler, pohled ve dvou projekcích.
Když Rudolf Diesel před více než stoletím vyvíjel vlastní konstrukci motoru, nedokázal si představit, že vznětové motory mohou být tak citlivé na kvalitu paliva. Ostatně Diesel viděl výhodu svého motoru právě v tom, že mohl pracovat na čemkoli, od uhelného prachu až po zpracovanou kukuřičnou mouku. Moderní turbodiesely se vstřikováním paliva vyžadují pouze dobré čištění nafta s nízkým obsahem síry. Mnoho zahraničních automobilek se proto ještě nedávno 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 posledního zůstal princip jeho fungování nezměněn: kyslík a palivo vstupují do válců motoru, kde dochází k explozi (vznícení), v důsledku čehož uvnitř pohonná jednotka generuje se síla, která vůz pohne vpřed. Ale od prvního objevení motoru s vnitřním spalováním (ICE) jej inženýři každým rokem zdokonalovali, aby byl rychlejší, spolehlivější, hospodárnější a efektivnější.
Díky tomu dnes moderní auta stal se výkonnějším a hospodárnějším. Nějaký běžná auta dnes mají takovou sílu, která donedávna byla jen u výkonných drahých superaut. Ale bez obrovských průlomů bychom dnes stále vlastnili nenasytná auta s nízkým výkonem, která vás nedovezou daleko od čerpací stanice. Naštěstí byly čas od času takové průlomové technologie objeveny již více než jednou. nová etapa při vývoji spalovacích motorů. Rozhodli jsme se pamatovat nejvíce důležitá data v evoluci vývoje ICE. Zde jsou.
1955: vstřikování paliva
Před příchodem vstřikovacího systému byl proces dodávání paliva do spalovací komory motoru nepřesný a špatně regulovaný, protože byl dodáván karburátorem, který neustále potřeboval čištění a periodicky obtížné mechanické nastavení. Bohužel byla ovlivněna účinnost karburátorů počasí, teplota, tlak vzduchu v atmosféře a dokonce i to, v jaké výšce nad mořem 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 s pomocí odsávání. Pro ty, kteří nevědí, co je odsávání:
Sání je ovládací knoflík pro spouštěč karburátoru, kterým bylo nutné regulovat obohacování paliva kyslíkem na karburátorových strojích. Pokud tedy nastartujete studený motor, pak na karburátorových strojích je nutné otevřít „sytič“ a obohatit palivo kyslíkem více, než je nutné u teplého motoru. Jak se motor zahřívá, postupně zavírejte nastavovací knoflík spouštěče karburátoru a vraťte obohacení paliva kyslíkem na normální hodnoty.
Dnes taková technologie samozřejmě vypadá jako předpotopní. Ale donedávna jimi 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 (dříve se tento systém přívodu paliva používal v letadlech).
V letošním roce byl vstřikovač testován na Sportovní vůz Mercedes-Benz 300SLR, která dokázala ujet téměř 1600 km bez rozbití. Vůz urazil tuto vzdálenost za 10 hodin 7 minut a 48 sekund. Test proběhl v rámci dalšího automobilového závodu „Tisíc mil“. Toto auto vytvořilo světový rekord.
Mimochodem, Mercedes-Benz 300SLR nebyl jen úplně prvním sériovým vozem s injekční vstřikování palivo vyvinuté firmou Bosch, ale také nejvíce rychlé auto v tehdejším světě.
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 unikátní systém Vstřikování paliva Rochester Ramjet, přesně elektronické vstřikovací systémy Bosch (elektronicky řízený) zahájil 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 (vstřikovače).
1962: přeplňovaný turbodmychadlem
Turbodmychadlo je jedním z nejcennějších klenotů spalovacích motorů. Turbína, která dodává více vzduchu do válců motoru, totiž kdysi povolila
12válcové stíhačky za druhé světové války létaly výše, létaly rychleji, dále a využívaly levnější palivo.
V důsledku toho se turbínový systém z letadel dostal jako mnoho technologií do automobilového průmyslu. Takže v roce 1962 byly na světě představeny první sériově vyráběné vozy s turbodmychadlem. Stali se, nebo Saab 99.
Pak Generální ředitel společnosti Motors se pokusil dále vyvinout tuto technologii pro přeplňování spalovacích motorů v osobních automobilech. Na autě Oldsmobile Jetfire se tedy objevila technologie „Turbo Rocket Fluid“, která kromě turbíny využívala ke zvýšení výkonu motoru i plynovou nádrž a destilovanou vodu. Byla to skutečná fantazie. Ale pak GM opustil tuto složitou a drahou, stejně jako nebezpečnou technologii. Faktem je, že již na konci 70. let společnosti jako MW, Saab a Porsche, které obsadily první místa v mnoha světových automobilových závodech, prokázaly hodnotu turbín v motorsportu. Dnes přišly turbíny do běžných aut a v blízké budoucnosti pošlou obyčejné atmosférické motory v důchodu.
1964: rotační motor
Jediným motorem, který dokázal skutečně prolomit 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. Podle návrhu je rotační motor lehčí, méně složitý a strmější než konvenčním motorem spalovací písty a ventily.
Mazda a dnes již neexistující německá automobilka NSU začaly jako první používat rotační motory v sériově vyráběných autech.
Vůbec prvním sériově vyráběným 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 dál autosalon v Tokiu představila koncepční vůz RX-Vision-2016, který využívá rotační motor. Díky tomu se ve světě začaly objevovat fámy, že Japonci plánují oživení rotační vozy. Předpokládá se, že v tuto chvíli sedí specializovaná skupina inženýrů Mazdy někde v Hirošimě za zavřenými dveřmi a vytváří novou generaci rotační motory, které by se měly stát hlavními motory všech budoucích novinek Modely Mazda, která zahajuje novou éru renesance společnosti.
1981: Technologie deaktivace válců motoru
Myšlenka je jednoduchá. Jak méně válců běžící v motoru, tím méně . Motor V8 je přirozeně mnohem žravější než čtyřválec. Je také známo, že při provozu auta lidé většinou používají auto ve městě. Je logické, že pokud je vůz vybaven 8- nebo 6válcovými motory, tak při cestování po městě nejsou v zásadě potřeba všechny válce v motoru. Ale jak jen udělat z 8válcového motoru čtyřválec, když nepotřebujete k výkonu využívat všechny válce? Na tuto otázku se rozhodl odpovědět Cadillac v roce 1981, který 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 například zvýšit účinnost motoru. 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 výrobců automobilů tento systém používá 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!
Vysokokompresní motor 2012 – benzinové 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 snad brzy obrátí celý svět vzhůru nohama.
Jedná se o motory 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 (exploduje). Proto se automobilky vždy snažily vyrábět motory s poměrně velkým kompresním poměrem.
Ale je tu problém: čím vyšší je kompresní poměr, tím větší riziko samovznícení palivové směsi.
Spalovací motory proto mají zpravidla určité limity ve stupni komprese, který se v průběhu historie automobilového průmyslu neměnil. Ano, každý motor má svůj kompresní poměr. Ale ona se nemění.
V 70. letech byl po světě distribuován 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 ke zlepšení jejich spolehlivosti. 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 tvrdit, že v době spalovacích motorů. Hlasitost silniční doprava již v polovině minulého století dosáhl 20 miliard tun, což bylo pětkrát více než objem železniční doprava a 18krát - objem přepravy prováděné námořnictvem. Podíl silniční dopravy nyní 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 současnosti nikoho nepřekvapíte použitím spalovacího motoru. Miliony aut, 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 jednoduše zmizela), byl těžkopádný, vyžadoval kvalifikovanou údržbu a velký početčas začátku a konce. Průmysl potřeboval nový motor. Staly se jimi spalovací motor, jehož studium historie je cílem této práce. Vysoká účinnost, relativně malé rozměry a hmotnost, spolehlivost a autonomie zajistily 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 nejrozšířenější 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. správné okamžiky. Prvním ventilem (vstupem) vstupuje hořlavá směs, která se zapálí svíčkou a druhým ventilem (výfukem) se uvolňují výfukové plyny. Ve válci periodicky dochází ke spalování hořlavé směsi složené z benzínu a vzduchových par (teplota dosahuje 16000 - 18000C). Tlak na píst prudce stoupá. Plyny se rozpínají a tlačí píst a s ním i klikový hřídel, přičemž 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 mrtvé body. Vzdálenost, kterou píst urazí z jedné úvrati do druhé, se nazývá zdvih pístu, kterému se také říká zdvih. Cykly spalovacího motoru: sání, komprese, silový zdvih, výfuk, proto se motoru říká čtyřdobý. Podívejme se podrobněji na pracovní cyklus čtyřdobého motoru - čtyři hlavní fáze (takty):
Během tohoto zdvihu se píst pohybuje z horní úvrati do dolní úvratě. V tomto případě vačky vačkového hřídele otevřou sací ventil a přes tento ventil je do válce nasávána čerstvá směs paliva a vzduchu.
Píst jde zdola nahoru a stlačuje pracovní směs. Teplota směsi stoupá. Zde také vzniká poměr pracovního objemu válce ve spodní mrtvý střed a objem spalovací komory v horní - tzv. "kompresní poměr". Čím větší je tato hodnota, tím vyšší je palivová účinnost motoru. Motor s vyšším kompresním poměrem vyžaduje více paliva ́ velký oktanové číslo který 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 do spodního paliva vyhoří a pod vlivem tepla pracovní směs rozpíná se tlačením pístu. Po dolní úvrati pracovního cyklu se výfukový ventil otevře a nahoru se pohybující píst vytlačí výfukové plyny z válce motoru. Když píst dosáhne svého horního bodu, výfukový ventil se uzavře a cyklus začíná znovu. Chcete-li zahájit další krok, nemusíte čekat na konec předchozího - ve skutečnosti jsou na motoru otevřeny oba ventily (sací i výstupní). 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 velkou moc, ani absence těžkopádného ventilového systému a vačková hřídel ani levnost ve výrobě nemůže blokovat výhody čtyřdobých motorů - větší zdroj, bo ́ lepší hospodárnost, čistší výfuk a méně hluku. Systém Provoz ICE(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 ICE 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, menší zdroj), díky své autonomii jsou spalovací motory velmi rozšířené. Vylepšování spalovacích motorů jde cestou zvyšování jejich výkonu, spolehlivosti a odolnosti, snižování hmotnosti a rozměrů a vytváření nových konstrukcí. Takže první spalovací motory byly jednoválcové a pro zvýšení výkonu motoru většinou zvětšovaly objem válce. 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 již nejsou podobné svým stoletým protějškům. Dosáhl velmi působivého výkonu z hlediska výkonu, účinnosti a šetrnosti 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 Zhruba 120 let si člověk nedokáže představit život bez auta. Zkusme se podívat do minulosti – k samotnému vzniku základů 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. Jedním z prvních, kdo takové stroje nabízel, byli Abbé Ottefel (1678-1682) a H. Huygens (1681). K pohybu pístu ve válci navrhli použít výbuchy střelného prachu. Ottefel a Huygens lze proto považovat za průkopníky v oblasti spalovacích motorů. Zdokonaloval se i francouzský vědec Denis Papin, vynálezce stroje na střelný prach Huygens odstředivé čerpadlo, parní kotel s pojistným ventilem, první pístový stroj poháněný párou. První, kdo se pokusí implementovat princip ICE, 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 se smíchaly se vzduchem. V polovině zdvihu pístu se směs vznítila a píst vyhodila. V roce 1799 objevil francouzský inženýr Philippe Lebon osvětlovací plyn a získal patent na použití a způsob získávání 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 byl však vhodný nejen pro 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 je možné uvolněnou energii využít v zájmu člověka. Lebon motor měl dva kompresory a směšovací komoru. Jeden kompresor měl pumpovat stlačený vzduch do komory a druhý - stlačený lehký 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 působily střídavě na obě strany pístu. Lebon v podstatě podporoval myšlenku spalovacího motoru, ale R. Street a F. Lebon 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 plynu, dodávky paliva a zapalování paliva. Robertu Stirlingovi, který tvořil v letech 1816-1840, se podařilo tyto obtíže do značné míry obejít. motor s vnějším spalováním a regenerátorem. U Stirlingova motoru byl vratný pohyb pístu pomocí kosočtvercového mechanismu převáděn na pohyb rotační 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 se zabýval teorií tepla, teorií 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 pumpou a poté jej nechat procházet úplně uzavřená pec, zavádějící palivo po malých částech pomocí snadno implementovatelných úprav; pak nechat vzduch pracovat ve válci s pístem nebo v jakékoli jiné expandující nádobě a nakonec ho vyhodit do atmosféry nebo nechat jít do parního kotle, aby využil zbývající teplotu. Hlavní obtíže, s nimiž se setkáváme při tomto druhu operací, jsou: uzavřít topeniště do dostatečně pevné místnosti a zároveň udržovat spalování ve správném stavu, udržovat různé části zařízení na mírné teplotě a zabránit rychlému poškození válce a píst; nemyslíme si, že by tyto obtíže byly nepřekonatelné.“ Myšlenky S. Carnota však jeho současníci nedocenili. Teprve o 20 let později na ně poprvé upozornil francouzský inženýr E. Clapeyron (1799-1864), autor známé stavové rovnice. Díky Clapeyronovi, který používal Carnotovu metodu, začala Carnotova obliba rychle růst. V současnosti je Sadi Carnot obecně uznáván jako zakladatel tepelného inženýrství. Lenoir nebyl okamžitě úspěšný. Poté, co bylo možné vyrobit všechny díly a sestavit stroj, ještě docela dlouho pracoval a zastavil se, protože vlivem zahřívání se píst roztáhl a zasekl ve válci. Lenoir vylepšil svůj motor tím, že vynalezl systém vodního chlazení. I druhý pokus o start však skončil neúspěchem kvůli špatnému zdvihu pístu. Lenoir svůj návrh doplnil o mazací systém. Teprve poté se motor rozběhl. Již první nedokonalé návrhy prokázaly značné výhody spalovacího motoru oproti parnímu motoru. Poptávka po motorech rychle rostla a během pár 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 požádal francouzský patentový úřad o patent (priorita 1. ledna 1862), ve kterém objasnil myšlenku vyjádřenou Sadi Carnotem ohledně konstrukce motoru a jeho pracovních procesů. (Na tuto petici se vzpomnělo až při patentových sporech o přednost vynálezu N. Otta). Beau de Rocha navrhl provést nasávání hořlavé směsi při prvním zdvihu pístu, stlačování směsi - při druhém zdvihu pístu, spalování směsi - při krajní nejvyšší pozice píst a expanze zplodin hoření - při třetím zdvihu pístu; uvolňování spalin - během čtvrtého zdvihu pístu. Pro nedostatek financí se ji však nepodařilo realizovat. Tento cyklus o 18 let později provedl německý vynálezce Otto Nikolaus August ve spalovacím motoru, který pracoval podle čtyřdobého schématu: sání, komprese, zdvih, výfukové plyny. Právě modifikace tohoto motoru jsou nejpoužívanější. Za více než století, které je právem nazýváno „dobou automobilů“, se vše změnilo – formy, technologie, řešení. Některé značky zmizely a jiné je nahradily. Automobilová móda prošla několika koly 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 společnost 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 zcela nového prvního čtyřdobého motoru na světě. Výhody čtyřdobého motoru byly zřejmé a N. Otto vydal 13. března 1878 německý patent č. 532 na čtyřdobý spalovací motor (příloha 3). závod vyrobil 6000 motorů. Pokusy o vytvoření takové jednotky byly prováděny již dříve, ale autoři narazili na řadu problémů, především s tím, že záblesky hořlavé směsi ve válcích docházely v tak neočekávaných sekvencích, že nebylo možné zajistit hladký 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. Významně přispěl k vývoji spalovacích motorů také americký inženýr Brighton, který navrhl kompresorový motor s konstantním spalovacím tlakem, karburátor. Priorita J. Lenoira a N. Otta při vytváření prvních účinných spalovacích motorů je tedy nesporná. Výroba spalovacích motorů se neustále zvyšuje a jejich konstrukce se zdokonaluje. V letech 1878-1880. začala výroba dvoudobých motorů navržená německými vynálezci Wittigem a Hessem, anglickým podnikatelem a inženýrem D. Klerkem a od roku 1890 - dvoudobé motory s proplachem klikové komory (anglický patent č. 6410, 1890) . Použití klikové komory jako vyplachovacího čerpadla navrhl o něco dříve německý vynálezce a podnikatel G. Daimler. V roce 1878 Karla Benze vybavený tříkolka 3 hp motor, který vyvinul rychlost přes 11 km/h. Vytvořil také první vozy s jedno- a dvouválcovými motory. Válce byly umístěny vodorovně, točivý moment se na kola přenášel pomocí řemenového pohonu. V roce 1886 byl K. Bencovi vydán německý patent na vůz č. 37435 s prioritou z 29. ledna 1886. Na světové výstavě v Paříži v roce 1889 byl Benzův vůz jediným. S tímto vozem začíná intenzivní rozvoj automobilového průmyslu. Dalším milníkem v historii spalovacích motorů byl vývoj vznětového spalovacího motoru. V roce 1892 si německý inženýr Rudolf Diesel (1858-1913) nechal patentovat a v roce 1893 popsal v brožuře The Theory and Construction of Rational tepelný motor nahradit parní stroje a v současnosti známé tepelné motory „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» Princip činnosti 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 se spalování paliva postupně zaváděného za úvratí provádí tak, aby nedocházelo k výraznému zvýšení tlaku a teploty ve válci motoru. Následně po přerušení přívodu paliva dochází k další expanzi plynné směsi ve válci. Pro realizaci pracovního postupu 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 testován 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 spalovací motor se vznětovým zapalováním pro průmyslové účely sestrojil v roce 1897 strojírenský závod v Augsburgu. Na výstavě v Mnichově v roce 1899 již 5 motorů R. Diesel představily strojírenské závody Otto-Deutz, Krupp a Augsburg. Motory R. Diesel byly úspěšně předvedeny také na světové výstavě v Paříži (1900). V budoucnu našly široké uplatnění a podle jména vynálezce se jim říkalo „dieselové motory“ nebo prostě „diesely“. V Rusku se první petrolejové motory začaly vyrábět v roce 1890 v E.Ya. Bromley (čtyřtaktní kalorizátory) a od roku 1892 v mechanickém závodě E. Nobela. V roce 1899 získal Nobel právo na výrobu motorů R. Diesel a v témže roce je závod začal vyrábět. Konstrukce motoru byla vyvinuta specialisty závodu. Motor vyvinul výkon 20-26 hp, pracoval na ropu, solární olej, petrolej. Specialisté závodu také vyvinuli vznětové motory. Postavili první motory s křížovou hlavou, první motory do V, dvoudobé motory s přímým průtokovým ventilem a schématy proplachování smyčkou, dvoudobé motory, u kterých bylo čištění prováděno v důsledku plynodynamických jevů ve výfukovém kanálu. Výroba vznětových motorů začala v letech 1903-1911. v závodech parních lokomotiv Kolomna, Sormovo, Charkov, v závodech Felzer v Rize a Nobel v Petrohradě, v závodě na stavbu lodí Nikolaev. V letech 1903-1908. Ruský vynálezce a podnikatel Ya.V. Mamin vytvořil několik funkčních vysokootáčkových motorů s mechanickým vstřikováním paliva do válce a kompresním zapalováním, jejichž výkon v roce 1911 byl již 25 koní. Do předkomory bylo vstřikováno palivo, vyrobené z litiny s měděnou vložkou, což umožnilo získat vysokou povrchovou teplotu předkomory a spolehlivé samovznícení. Byl to první nestlačený dieselový motor na světě.V roce 1906 profesor V.I. Grinevetsky navrhl konstrukci motoru s dvojitou kompresí a expanzí - prototyp kombinovaného motoru. Vyvinul také metodu pro tepelný výpočet pracovních procesů, kterou následně vyvinul N.R. Briling a E.K. Mazing a dnes neztratil svůj význam. Jak vidíte, specialisté předrevolučního Ruska provedli nepochybně velký nezávislý vývoj v oblasti vznětových motorů. Úspěšný rozvoj dieselového inženýrství v Rusku se vysvětluje skutečností, že Rusko mělo svůj vlastní olej a dieselové motory nejvíce vyhovovaly potřebám malých podniků, proto výroba dieselové motory v Rusku začala téměř současně se zeměmi západní Evropy. Domácí strojírenství se úspěšně rozvíjelo i v porevolučním období. Do roku 1928 se v zemi vyrábělo již přes 45 typů motorů o celkovém výkonu asi 110 tisíc kW. V letech prvních pětiletek byla zvládnuta výroba automobilových a traktorových motorů, lodních a stacionárních motorů o výkonu až 1500 kW, vznikl letecký dieselový motor, tankový dieselový motor V-2, který do značné míry předurčily vysoké taktické a technické vlastnosti obrněných vozidel země. Významně přispěli k rozvoji výroby domácích motorů vynikající sovětští vědci: N.R. Briling, E.K. Mazing, V.T. Tsvetkov, A.S. Orlin, V.A. Vanscheidt, N.M. Glagolev, M.G. Kruglov a další. Z vývoje v oblasti tepelných motorů v posledních desetiletích 20. století je třeba poznamenat tři nejdůležitější: vytvoření funkční konstrukce rotačního pístového motoru, kombinovaného vysokotlakého motoru, německého inženýra Felixe Wankela. a design motoru s vnějším spalováním, který je konkurenceschopný s vysokootáčkovým dieselovým motorem. Vzhled Wankelova motoru byl přivítán s nadšením. S malou specifickou hmotností a rozměry, vysoká spolehlivost, RAP se rychle rozšířil hlavně v osobní vozy, v letectví, na lodích a pevných instalacích. Licenci na výrobu motoru F. Wankel získalo více než 20 firem, mezi nimi např. 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 benzinových motorů je na cestě ke zlepšení jejich environmentální výkonnosti, účinnosti a výkonu ještě více široké uplatnění a zlepšení systému vstřikování benzínu do válců; aplikací elektronické systémyřízení vstřikování, oddělení náplně ve spalovací komoře s chudou směsí při částečném zatížení; zvýšení energie elektrické jiskry při zapalování atd. V důsledku toho se účinnost pracovního cyklu benzínových motorů přibližuje účinnosti dieselových motorů. Pro zlepšení technického a ekonomického výkonu vznětových motorů se využívá zvýšení vstřikovacího tlaku paliva, používají se řízené vstřikovače posilující průměrný efektivní tlak posilováním a ochlazováním plnicího vzduchu a využívají se opatření ke snížení toxicity výfukových plynů. Neustálé zdokonalování spalovacích motorů jim tedy zajistilo dominantní postavení a teprve v letectví ztratil spalovací motor své postavení. motor s plynovou turbínou. Pro ostatní sektory národního hospodářství alternativní energetické zařízení 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 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 technologie: 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. Klementijev. - Čeljabinsk: Ed. SUSU, 2004. - 344 s. aplikace Příloha 1 Schéma činnosti dvoudobého motoru Schéma činnosti čtyřdobého motoru Příloha 2 Motor Lenoir (pohled v řezu) Příloha 3 Otto motor
S obsah
Úvod………………………………………………………………………………………..2
1. Historie stvoření……………………………………………….…..3
2. Historie automobilového průmyslu v Rusku…………………………………7
3. Pístové motory vnitřní spalování………………………8
3.1 Klasifikace ICE ………………………………………….8
3.2 Základy pístových spalovacích motorů ………………………9
3.3 Princip činnosti…………………………………………………..10
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 techniky. Mocné stroje těží z útrob země miliony tun uhlí, rudy, 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 vysoká rychlost nás přenesou přes kontinenty a oceány. A vysoko nad námi, mimo zemskou atmosféru, létají rakety a umělé družice Země. To vše bez pomoci elektřiny nejde.
Člověk začal svůj vývoj přivlastňováním si hotových produktů přírody. Již v první fázi vývoje začal používat umělé nástroje.
S rozvojem výroby se začínají formovat podmínky pro vznik a rozvoj strojů. Stroje, stejně jako nástroje, člověku zpočátku jen pomáhaly v 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 objevila široká škála technologických strojů. Široké využití těchto strojů však bylo často ztíženo nedostatečným průtokem vody v okolí. 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 dlouho, vyzkoušeli mnoho strojů – a nakonec byl postaven nový motor. Byl to parní stroj. Uváděla do pohybu četné stroje a obráběcí 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. 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, navrhl první praktický spalovací motor.
1. HISTORIE TVORBY
Používat vnitřní energii znamená dělat užitečnou práci na její úkor, to znamená přeměňovat vnitřní energii na energii mechanickou. V nejjednodušším pokusu, který spočívá v tom, že do zkumavky nalijeme trochu vody a přivedeme k varu (zkumavka je navíc zpočátku uzavřena korkem), korek se pod tlakem vzniklé páry zvedne a vyskočí.
Jinými slovy, energie paliva se přemění na vnitřní energii páry a pára, expandující, pracuje a vyrazí zátku. Vnitřní energie páry se tedy přemění na kinetickou energii trubice.
Pokud je zkumavka nahrazena silnou kovový válec, a zátkou s pístem, která těsně přiléhá ke stěnám válce a může 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 do vzdálené 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 párou. Nákres Archimedova děla a jeho popis byly nalezeny o 18 století později v rukopisech velkého italského vědce, inženýra a umělce Leonarda da Vinci.
Jak tato zbraň střílela? Jeden konec hlavně byl silně zahřátý 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. Pro nás je zde zajímavé, že hlaveň děla byl válec, po kterém se jádro klouzalo jako píst.
Přibližně 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, v té době známých mechanismů.
Ve spisech Heron je popis zajímavého zařízení, které se nyní nazývá Heron's ball. Je to dutá železná koule upevněná takovým způsobem, že se může otáčet kolem vodorovné osy. Z uzavřeného kotle s vroucí vodou vstupuje pára do koule trubičkou, ta z koule uniká zakřivenými trubkami, přičemž se koule začíná otáčet. Vnitřní energie páry se přeměňuje na mechanickou energii rotace koule. Volavčí koule je prototypem moderních proudových motorů.
Heronův vynález tehdy nenašel uplatnění a zůstal jen u zábavy. uplynulo 15 století. Během nového rozkvětu vědy a techniky, který přišel po středověku, přemýšlí Leonardo da Vinci o využití vnitřní energie páry. V jeho rukopisech je několik kreseb zobrazujících válec a píst. Pod pístem ve válci je voda a samotný válec se zahřívá. Leonardo da Vinci předpokládal, že pára vzniklá v důsledku ohřívání vody, expandující a zvětšující se objem, bude hledat cestu ven a vytlačí píst nahoru. Při svém pohybu nahoru mohl píst konat užitečnou práci.
Giovanni Branca, který žil v době velkého Leonarda, si představoval poněkud jiný motor využívající energii páry. Bylo to kolo
lopatky, proud páry zasáhl druhou silou, díky čemuž se kolo začalo otáčet. Ve skutečnosti to byla první parní turbína.
V XVII-XVIII 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 spojen lankem, přehozeným přes blok, se zátěží, která za pístem také stoupala a klesala. Podle Papina mohl být píst spojen s jakýmkoliv strojem, například vodní pumpou, která by čerpala vodu. Popox byl nalit do spodní odklápěcí části válce, který byl následně zapálen. Výsledné plyny ve snaze expandovat vytlačily píst nahoru. Poté byl válec a píst zvenčí politý diodovou vodou. Plyny ve válci se ochladily a jejich tlak na píst se snížil. Píst působením své vlastní hmotnosti a vnějšího atmosférického tlaku klesal a přitom zvedal břemeno. Motor odvedl užitečnou práci. Pro praktické účely byl nevhodný: technologický cyklus jeho práce byl příliš složitý (dosypávání a zapalování střelného prachu, polévání vodou, a to po celou dobu chodu motoru!). Navíc použití takového motoru nebylo zdaleka bezpečné.
U Palenova prvního vozu však nelze nevidět rysy moderní motor s vnitřním spalováním.
Papen ve svém novém motoru použil vodu místo střelného prachu. 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 - opět se změnila na vodu. Píst, stejně jako u práškového motoru, vlivem své hmotnosti a atmosférického tlaku spadl dolů. Tento motor fungoval lépe než střelný prach, ale vážně praktické využití bylo také málo užitečné: bylo nutné zapínat a vypínat oheň, dodávat chlazenou vodu, čekat, až pára zkondenzuje, vypnout vodu atd.
Všechny tyto nedostatky byly způsobeny tím, že příprava páry nutné pro chod motoru probíhala ve válci samotném. Co když se ale do válce vpustí hotová pára získaná např. v samostatném kotli? Pak by stačilo střídavě pouštět do válce páru a následně chlazenou vodu a motor by fungoval větší rychlost a nižší spotřebu paliva.
To uhodl současník Denise Palena, Angličan Thomas Savery, který sestrojil parní čerpadlo na čerpání vody z dolu. V jeho stroji se pára připravovala mimo válec – v kotli.
Parní stroj (také upravený pro čerpání vody z dolu) navrhl podle Severiho anglický kovář Thomas Newcomen. Dovedně používal mnoho z toho, co bylo vynalezeno před ním. Newcomen vzal válec s Papinovým pístem, ale dostal páru, aby píst zvedl, jako Severi, v samostatném kotli.
Newcomenův stroj, stejně jako všichni jeho předchůdci, pracoval přerušovaně – mezi dvěma zdvihy pístu byla pauza. Byla vysoká jako čtyř nebo pětipatrová budova a tedy výjimečně<прожорлива>: padesát koní jí sotva stihlo dodat palivo. Obsluhu tvořili dva lidé: topič do nich neustále házel uhlí<ненасытную пасть>pece a mechanik obsluhoval kohoutky, které pouštěly páru a studenou vodu do válce.
Motor je jednou z hlavních součástí automobilu. Bez vynálezu motoru by se automobilový průmysl pravděpodobně zastavil ihned po vynálezu kola. Průlom v historii vzniku automobilů 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 zabývalo vytvořením zařízení, které by mohlo přeměnit energii paliva na mechanickou energii.
První v této oblasti byli bratři Niepce z Francie. Přišli se zařízením, které sami nazvali „pyreolofor“. Jako palivo pro tento motor měl být použit uhelný prach. Tento vynález však nikdy nezískal vědecké uznání a existoval ve skutečnosti pouze na výkresech.
Prvním úspěšným motorem, který byl uveden na trh, byl spalovací motor belgického inženýra J.J. Etienne Lenoir. Rok narození tohoto vynálezu je 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, a tak pracoval 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. Nicméně, s pomocí to šlo tříkolky které měly také daleko k dokonalosti.
V roce 1864 byl vynalezen jednoválcový karburátorový motor poháněný spalováním ropných produktů. Autorem vynálezu byl Siegfried Markus, veřejnosti také představil vozidlo, které vyvine rychlost 10 mil za hodinu.
V roce 1873 byl další inženýr - George Brighton - schopen navrhnout 2-válcový motor. Zpočátku to jezdilo na petrolej, později na benzín. Nevýhodou tohoto motoru byla přílišná masivnost.
V roce 1876 došlo k průlomu v průmyslu vytváření spalovacích motorů. Nicholas Otto jako první vytvořil technicky složité zařízení, které efektivně přeměňovalo energii paliva na mechanickou energii.
Mikuláš Otto
V roce 1883 vyvinul Francouz Edouard Delamare plán pro motor poháněný plynem. Jeho vynález však existoval pouze na papíře.
V roce 1185 se v historii automobilového průmyslu objevuje velké jméno -. Dokázal nejen vymyslet, ale i 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 se společnosti Daimler a Benz sloučily a vznikl tak plnohodnotný podnik na výrobu automobilů. Takhle to začalo nová éra, který sloužil k dalšímu vylepšení spalovacího motoru.
