چکیده: تاریخچه توسعه موتورهای احتراق داخلی. تاریخچه توسعه موتور احتراق داخلی ایجاد موتور احتراق داخلی

با مالکیت

مقدمه………………………………………………………………………………….2

1. تاریخچه آفرینش…………………………………………………………………………..3

2. تاریخچه صنعت خودروسازی در روسیه………………………………………………

3. موتورهای احتراق داخلی پیستونی…………………………8

3.1 طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی………………………………………………….

3.2 مبانی طراحی موتورهای احتراق داخلی پیستونی……………………………9

3.3 اصل عملیات………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.4 اصل عملکرد چهار زمانه موتور کاربراتوری………………………………………………………………10

3.5 اصل عملکرد موتور دیزل چهار زمانه………………………

3.6 اصل کارکرد موتور دو زمانه …………………….12

3.7 چرخه عملکرد موتورهای کاربراتوری و دیزلی چهار زمانه……………………………………………………………………….13

3.8 چرخه کاری یک موتور چهار زمانه…………………14

3.9 چرخه کاری موتورهای دو زمانه…………………………………………………………………………………………

نتیجه……………………………………………………………………..16

معرفی.

قرن بیستم دنیای فناوری است. ماشین های قدرتمند میلیون ها تن زغال سنگ، سنگ معدن و نفت را از اعماق زمین استخراج می کنند. نیروگاه های قدرتمند میلیاردها کیلووات ساعت برق تولید می کنند. هزاران کارخانه و کارخانه تولید پوشاک، رادیو، تلویزیون، دوچرخه، اتومبیل، ساعت و سایر محصولات ضروری می کنند. تلگراف، تلفن و رادیو ما را با تمام دنیا وصل می کند. قطارها، کشتی‌ها و هواپیماها ما را با سرعت زیاد در سراسر قاره‌ها و اقیانوس‌ها می‌برند. و در بالای ما، خارج از جو زمین، موشک ها و ماهواره های مصنوعی زمین پرواز می کنند. همه اینها با کمک برق کار می کند.

انسان توسعه خود را با تصاحب محصولات نهایی طبیعت آغاز کرد. از قبل در مرحله اول توسعه، او شروع به استفاده از ابزار مصنوعی کرد.

با توسعه تولید، شرایط برای ظهور و توسعه ماشین آلات شروع می شود. در ابتدا ماشین ها مانند ابزار فقط به انسان در کار کمک می کردند. سپس به تدریج شروع به جایگزینی آن کردند.

در دوره فئودالی تاریخ، نیروی جریان آب برای اولین بار به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گرفت. حرکت آب چرخ آب را می چرخاند که به نوبه خود مکانیسم های مختلفی را به حرکت در می آورد. در این دوره، بسیاری از ماشین‌های تکنولوژیکی مختلف ظاهر شدند. با این حال، استفاده گسترده از این ماشین‌ها اغلب به دلیل عدم وجود جریان آب در مجاورت با مشکل مواجه می‌شد. لازم بود به دنبال منابع جدید انرژی برای تامین انرژی ماشین‌ها در هر نقطه از سطح زمین باشیم. آنها انرژی باد را امتحان کردند، اما معلوم شد که بی اثر است.

آنها شروع به جستجوی منبع دیگری از انرژی کردند. مخترعان برای مدت طولانی کار کردند، ماشین های زیادی را آزمایش کردند - و در نهایت، موتور جدیدساخته شده. ماشین بخار بود. در آغاز قرن نوزدهم، اولین وسایل نقلیه بخار خشکی - لوکوموتیوهای بخار - اختراع شد.

اما موتورهای بخار تاسیسات پیچیده، حجیم و گرانی بودند. حمل و نقل مکانیکی که به سرعت در حال توسعه بود به موتور متفاوتی نیاز داشت - کوچک و ارزان. در سال 1860، لنوار فرانسوی، با استفاده از عناصر ساختاریموتور بخار، سوخت گازو یک جرقه الکتریکی برای احتراق، او اولین موتور احتراق داخلی عملی را طراحی کرد.

1. تاریخچه آفرینش

استفاده از انرژی درونی یعنی انجام کار مفید با استفاده از آن یعنی تبدیل انرژی درونی به انرژی مکانیکی. در ساده ترین آزمایش که شامل ریختن مقداری آب در لوله آزمایش و به جوش آمدن آن است (لوله آزمایش ابتدا با یک درپوش بسته می شود)، درپوش تحت فشار بخار حاصل از آن بالا می آید و بیرون می زند.

به عبارت دیگر، انرژی سوخت به انرژی داخلی بخار تبدیل می شود و بخار در حال انبساط، کار می کند و دوشاخه را از بین می برد. بدین ترتیب انرژی داخلی بخار به انرژی جنبشی دوشاخه تبدیل می شود.

اگر لوله آزمایش با یک لوله بادوام جایگزین شود سیلندر فلزیو دوشاخه پیستونی است که محکم به دیواره‌های سیلندر می‌چسبد و می‌تواند آزادانه در امتداد آنها حرکت کند، سپس ساده‌ترین موتور حرارتی را دریافت می‌کنید.

موتورهای حرارتی ماشین هایی هستند که در آنها انرژی داخلی سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

آنها می گویند که تاریخچه موتورهای حرارتی به قدمتی طولانی باز می گردد، بیش از دو هزار سال پیش، در قرن سوم قبل از میلاد، مکانیک و ریاضیدان بزرگ یونانی، ارشمیدس، توپی ساخت که با استفاده از بخار شلیک می کرد. نقاشی توپ ارشمیدس و شرح آن 18 قرن بعد در دست نوشته های دانشمند، مهندس و هنرمند بزرگ ایتالیایی لئوناردو داوینچی یافت شد.

این تفنگ چطور شلیک کرد؟ یک سر بشکه به شدت روی آتش گرم شده بود. سپس در قسمت گرم شده بشکه آب ریخته شد. آب فورا تبخیر شد و به بخار تبدیل شد. بخار، در حال انبساط، هسته را با قدرت و غرش بیرون می زند. آنچه در اینجا برای ما جالب است این است که لوله توپ یک استوانه بود که گلوله توپ مانند یک پیستون در امتداد آن می لغزید.

حدود سه قرن بعد، در اسکندریه، شهری فرهنگی و ثروتمند در سواحل آفریقایی دریای مدیترانه، دانشمند برجسته هرون، که مورخان او را هرون اسکندریه می نامند، زندگی و کار کرد. هرون چندین اثر از خود به جای گذاشته که به دست ما رسیده است که در آنها شرح داده است ماشین آلات مختلف، دستگاه ها، مکانیسم های شناخته شده در آن روزها.

در نوشته های هرون درباره وسیله جالبی که امروزه توپ هرون نامیده می شود، توضیح داده شده است. این یک توپ آهنی توخالی است که به گونه ای ثابت شده است که بتواند حول یک محور افقی بچرخد. از یک دیگ بسته با آب جوش، بخار از طریق یک لوله وارد توپ می شود؛ از طریق لوله های منحنی از توپ خارج می شود و توپ شروع به چرخش می کند. انرژی داخلی بخار به انرژی مکانیکی چرخش توپ تبدیل می شود. توپ هرون نمونه اولیه موتورهای جت مدرن است.

در آن زمان، اختراع هرون مورد استفاده قرار نگرفت و فقط سرگرم کننده باقی ماند. 15 قرن گذشت. لئوناردو داوینچی در طول شکوفایی جدید علم و فناوری که پس از قرون وسطی به وجود آمد، به استفاده از انرژی درونی یک زوج فکر کرد. دست نوشته های او شامل چندین طرح از یک استوانه و یک پیستون است. در سیلندر زیر پیستون آب وجود دارد و خود سیلندر گرم می شود. لئوناردو داوینچی فرض می‌کرد که بخار ایجاد شده در نتیجه گرم شدن آب، انبساط و افزایش حجم، به دنبال راهی برای خروج است و پیستون را به سمت بالا فشار می‌دهد. پیستون در طول حرکت به سمت بالا می تواند کار مفیدی انجام دهد.

جیووانی برانکا، که در قرن لئوناردو بزرگ زندگی می‌کرد، موتوری را که از انرژی بخار استفاده می‌کرد تا حدودی متفاوت تصور می‌کرد. چرخی بود با
تیغه ها، یک جت بخار با قدرت به تیغه دوم برخورد کرد و باعث شد چرخ شروع به چرخش کند. در اصل، این اولین توربین بخار بود.

در قرن های 17-18، انگلیسی ها توماس ساوری (1650-1715) و توماس نیوکومن (1663-1729)، فرانسوی دنیس پاپین (1647-1714)، دانشمند روسی ایوان ایوانوویچ پولزونوف (1728-1766) و دیگران روی اختراع ماشین بخار

پاپین سیلندری ساخت که در آن پیستون آزادانه بالا و پایین حرکت می کرد. پیستون توسط کابلی که روی یک بلوک پرتاب شده بود به باری متصل می شد که به دنبال پیستون نیز بالا و پایین می رفت. به گفته پاپین، پیستون را می توان به ماشینی متصل کرد، مثلاً یک پمپ آب، که آب را پمپاژ می کند. پاپوکس را در قسمت لولایی پایین سیلندر ریختند و سپس آن را آتش زدند. گازهای حاصل، در تلاش برای انبساط، پیستون را به سمت بالا هل دادند. پس از این، سیلندر و پیستون با آب دیود از بیرون پاشیده شدند. گازهای داخل سیلندر خنک شده و فشار آنها روی پیستون کاهش می یابد. پیستون در حال عمل وزن خودو فشار اتمسفر خارجی کاهش یافت و بار را افزایش داد. موتور کار مفیدی انجام می داد. برای اهداف عملی، نامناسب بود: چرخه تکنولوژیکی عملکرد آن بسیار پیچیده بود (پر کردن و احتراق باروت، خیس کردن با آب، و این در کل عملکرد موتور!). علاوه بر این، استفاده از موتور مشابهدور از امنیت بود

با این حال، نمی توان در اولین خودروی پالن ویژگی های یک موتور احتراق داخلی مدرن را مشاهده نکرد.

پاپین در موتور جدید خود به جای باروت از آب استفاده کرد. داخل سیلندر زیر پیستون ریخته می شد و خود سیلندر از زیر گرم می شد. بخار حاصل، پیستون را بلند کرد. سپس سیلندر خنک شد و بخار موجود در آن متراکم شد و دوباره به آب تبدیل شد. پیستون، مانند موتور پودر، تحت تأثیر وزن و فشار اتمسفر به پایین سقوط کرد. این موتور بهتر از یک موتور پودر کار می کرد اما برای جدی استفاده عملیهمچنین فایده چندانی نداشت: روشن و خاموش کردن آتش، تامین آب خنک، صبر کردن برای متراکم شدن بخار، خاموش کردن آب و غیره ضروری بود.

تمام این معایب به این دلیل بود که تهیه بخار لازم برای کار موتور در خود سیلندر انجام می شد. اما اگر بخار آماده، به عنوان مثال، در یک دیگ بخار جداگانه، به سیلندر وارد شود، چه؟ سپس کافی است به طور متناوب بخار و آب خنک شده را به داخل سیلندر وارد کنیم و موتور با سرعت بالاترو مصرف سوخت کمتر

توماس سوری، هم عصر دنیس پالن، انگلیسی، این را حدس زد و یک پمپ بخار برای پمپاژ آب از معدن ساخت. در دستگاه او، بخار خارج از سیلندر - در دیگ بخار تهیه می شد.

به دنبال سوری، آهنگر انگلیسی توماس نیوکامن یک موتور بخار ساخت (همچنین برای پمپاژ آب از معدن مناسب شده بود). او به طرز ماهرانه ای از بسیاری از آنچه که قبل از او اختراع شده بود استفاده کرد. نیوکامن یک سیلندر با پیستون پاپن گرفت، اما بخار برای بلند کردن پیستون، مانند Severi، در یک دیگ بخار دریافت کرد.

ماشین نیوکومن، مانند تمام پیشینیان خود، به طور متناوب کار می کرد - بین دو ضربه کاری پیستون مکث وجود داشت. ارتفاع آن به اندازه یک ساختمان چهار تا پنج طبقه بود و بنابراین منحصراً<прожорлива>: پنجاه اسب به سختی وقت داشتند که به او سوخت برسانند. پرسنل خدمات متشکل از دو نفر بودند: آتش نشان به طور مداوم زغال سنگ را به داخل پرتاب می کرد<ненасытную пасть>جعبه های آتش، و مکانیک دریچه هایی را که بخار و آب سرد را وارد سیلندر می کردند کار می کرد.

50 سال دیگر طول کشید تا یک موتور بخار جهانی ساخته شود. این اتفاق در روسیه ، در یکی از حومه های دور افتاده آن - آلتای رخ داد ، جایی که در آن زمان مخترع درخشان روسی ، پسر سرباز ایوان پولزونوف ، کار می کرد.

پولزونوف خود را ساخت<огнедействующую машину>در یکی از کارخانه های بارنائول. این اختراع کار زندگی او بود و شاید بتوان گفت به قیمت جان او تمام شد.در آوریل 1763 پولزونف محاسبات خود را تکمیل کرد و پروژه را برای بررسی ارائه کرد. برخلاف پمپ‌های بخار Severy و Newcomen که پولزونوف از آنها می‌دانست و کاستی‌های آن را به وضوح تشخیص می‌داد، این یک پروژه بود. ماشین جهانیعمل مستمر این دستگاه برای دمیدن دم، پمپاژ هوا به داخل کوره های ذوب در نظر گرفته شده بود. ویژگی اصلی آن این بود که شفت کار به طور مداوم و بدون مکث بیکار می چرخید. این با این واقعیت حاصل شد که پولزونوف به جای یک سیلندر، همانطور که در دستگاه نیوکامن اتفاق افتاد، دو سیلندر به طور متناوب کار می کردند. در حالی که در یک سیلندر پیستون تحت تأثیر بخار به سمت بالا بالا می رود، در دیگری بخار متراکم شده و پیستون پایین می آید. هر دو پیستون توسط یک محور کار به هم متصل می شدند که به طور متناوب آن را در یک جهت یا جهت دیگر می چرخاندند. ضربه کار دستگاه نه به دلیل فشار اتمسفر، مانند نیوکامن، بلکه به دلیل کار بخار در سیلندرها انجام شد.

در بهار 1766، شاگردان پولزونوف، یک هفته پس از مرگ او (او در 38 سالگی درگذشت)، دستگاه را آزمایش کردند. 43 روز کار کرد و دم سه کوره ذوب را به حرکت درآورد. سپس دیگ شروع به نشت کرد. چرمی که پیستون ها با آن پوشانده شده بودند (برای کاهش فاصله بین دیواره سیلندر و پیستون) فرسوده شد و ماشین برای همیشه متوقف شد. هیچ کس دیگری روی آن کار نمی کرد.

خالق موتور بخار جهانی دیگری که فراگیر شد، مکانیک انگلیسی جیمز وات (1736-1819) بود. او که برای بهبود ماشین نیوکامن کار می کرد، در سال 1784 موتوری ساخت که برای هر نیازی مناسب بود. اختراع وات با سر و صدا مورد استقبال قرار گرفت. در پیشرفته ترین کشورهای اروپایی، کار یدی در کارخانه ها و کارخانه ها به طور فزاینده ای با کار ماشینی جایگزین شد. موتور یونیورسالبرای تولید ضروری شد و ایجاد شد.

موتور وات از مکانیزم به اصطلاح میل لنگ استفاده می کند که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به
حرکت چرخشی چرخ

فقط بعداً اختراع شد<двойное действие>ماشین‌ها: وات با هدایت متناوب بخار به زیر پیستون و سپس بالای پیستون، هر دو حرکت خود (بالا و پایین) را به ضربات کار تبدیل کرد. ماشین قدرتمندتر شده است. بخار توسط مکانیزم توزیع بخار مخصوص به قسمت های بالایی و پایینی سیلندر هدایت می شود که متعاقباً بهبود یافته و نامیده می شود.<золотником>.

سپس وات به این نتیجه رسید که در تمام مدت زمانی که پیستون در حال حرکت است، به هیچ وجه نیازی به تامین بخار به سیلندر نیست. کافی است مقداری بخار به داخل سیلندر برود و به پیستون حرکت کند و سپس این بخار شروع به انبساط کرده و پیستون را به موقعیت انتهایی خود برساند. این امر باعث شد تا خودرو مقرون به صرفه تر شود: بخار کمتر مورد نیاز بود، سوخت کمتری مصرف شد.

امروزه یکی از رایج ترین موتورهای حرارتی موتور احتراق داخلی (ICE) است. روی ماشین ها، کشتی ها، تراکتورها، قایق های موتوری و غیره نصب می شود، صدها میلیون از این نوع موتورها در سراسر جهان وجود دارد.

برای نرخ موتور گرماییمهم است که بدانیم چه مقدار از انرژی آزاد شده توسط سوخت به کار مفید تبدیل می شود. هر چه این بخش از انرژی بیشتر باشد، موتور اقتصادی تر است.

برای توصیف کارایی، مفهوم ضریب معرفی شده است اقدام مفید(بهره وری).

راندمان یک موتور حرارتی نسبت آن بخشی از انرژی است که برای انجام کار مفید موتور صرف می شود به کل انرژی آزاد شده در طی احتراق سوخت.

اولین موتور دیزل (1897) بازدهی 22 درصدی داشت. موتور بخار Watt (1768) - 3-4٪، دیزل ثابت مدرن دارای راندمان 34-44٪ است.

2. تاریخچه خودروسازی در روسیه

حمل و نقل جاده ای در روسیه به تمام بخش های اقتصاد ملی خدمت می کند و یکی از مکان های پیشرو در سیستم حمل و نقل یکپارچه کشور را اشغال می کند. حمل و نقل جاده ای بیش از 80 درصد از محموله های حمل شده توسط همه روش های حمل و نقل و بیش از 70 درصد از حمل و نقل مسافر را تشکیل می دهد.

حمل و نقل جاده ای در نتیجه توسعه ایجاد شد صنعت جدیداقتصاد ملی - صنعت خودروسازی که در مرحله حاضر یکی از حلقه های اصلی مهندسی مکانیک داخلی است.

ایجاد یک ماشین بیش از دویست سال پیش آغاز شد (نام "ماشین" از کلمه یونانی autos - "خود" و لاتین mobilis - "موبایل" گرفته شده است)، زمانی که آنها شروع به تولید چرخ دستی های "خودرو" کردند. آنها برای اولین بار در روسیه ظاهر شدند. در سال 1752، یک مکانیک روسی خودآموخته، دهقان ال. شمشورنکوف، یک "کالسکه خودگردان" را ساخت که برای زمان خود کاملاً عالی بود که با نیروی دو نفر هدایت می شد. بعداً، مخترع روسی I.P. Kulibin یک "گاری اسکوتر" با یک درایو پدال ایجاد کرد. با ظهور ماشین بخار، ایجاد واگن های خودکششی به سرعت پیشرفت کرد. در 1869-1870 J. Cugnot در فرانسه و چند سال بعد در انگلستان ساخته شد ماشین های بخار. استفاده گسترده از خودرو به عنوان وسیله حمل و نقل با ظهور موتور احتراق داخلی پرسرعت آغاز شد. در سال 1885، G. Daimler (آلمان) یک موتور سیکلت با موتور بنزینی، و در سال 1886، K. Benz - یک چرخ دستی سه چرخ ساخت. تقریباً در همان زمان، اتومبیل هایی با موتورهای احتراق داخلی در کشورهای صنعتی (فرانسه، بریتانیا، ایالات متحده آمریکا) ایجاد شدند.

در پایان قرن نوزدهم، صنعت خودرو در تعدادی از کشورها ظهور کرد. در روسیه تزاری، بارها و بارها تلاش شد تا مهندسی مکانیک خود را سازماندهی کنند. در سال 1908، تولید خودرو در کارخانه حمل و نقل روسیه-بالتیک در ریگا سازماندهی شد. به مدت شش سال در اینجا اتومبیل هایی تولید می شد که عمدتاً از قطعات وارداتی مونتاژ می شدند. در مجموع، این کارخانه 451 خودروی سواری و تعداد کمی کامیون ساخت. در سال 1913 پارکینگ ماشیندر روسیه حدود 9000 خودرو وجود داشت که بیشتر آنها ساخت خارجی بودند.

پس از انقلاب کبیر سوسیالیستی اکتبر، ما مجبور بودیم یک داخلی ایجاد کنیم صنعت خودرو. آغاز توسعه صنعت خودروسازی روسیه به سال 1924 باز می گردد، زمانی که اولین کامیون های AMO-F-15 در مسکو در کارخانه AMO ساخته شد.

در دوره 1931-1941. در مقیاس بزرگ و تولید انبوهماشین ها. در سال 1931 تولید انبوه کامیون ها در کارخانه AMO آغاز شد. در سال 1932، کارخانه GAZ به بهره برداری رسید.

در سال 1940، کارخانه خودروهای کوچک مسکو تولید خودروهای کوچک را آغاز کرد. کمی بعد اورال کارخانه خودروسازی. در طول سال های برنامه های پنج ساله پس از جنگ، کارخانه های خودروسازی کوتایسی، کرمنچوگ، اولیانوفسک و مینسک به بهره برداری رسیدند. از اواخر دهه 60، توسعه صنعت خودرو با سرعت ویژه ای مشخص شده است. در سال 1971، کارخانه خودروسازی ولژسکی به نام خود نامگذاری شد. پنجاهمین سالگرد اتحاد جماهیر شوروی.

همانطور که در بالا ذکر شد، انبساط حرارتی در موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود. اما با استفاده از مثالی از عملکرد موتور احتراق داخلی پیستونی به نحوه استفاده و عملکرد آن خواهیم پرداخت. موتور ماشینی است که هر انرژی را به کار مکانیکی تبدیل می کند. موتورهایی که در آنها کار مکانیکی در نتیجه تبدیل انرژی حرارتی ایجاد می شود حرارتی نامیده می شود. انرژی حرارتی با سوزاندن هر سوختی به دست می آید. موتور حرارتی که در آن بخشی از انرژی شیمیایی سوختی که در حفره کار می سوزد به انرژی مکانیکی تبدیل می شود، موتور احتراق داخلی پیستونی نامیده می شود. (فرهنگ دایره المعارف شوروی)

همانطور که در بالا ذکر شد، به عنوان نیروگاه برای خودروها بیشترین توزیعموتورهای احتراق داخلی آموزش داده می شود که در آن فرآیند احتراق سوخت با آزاد شدن گرما و تبدیل آن به کار مکانیکی به طور مستقیم در سیلندرها اتفاق می افتد. اما اکثر خودروهای مدرن دارای موتورهای احتراق داخلی هستند که بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی می شوند: با توجه به روش تشکیل مخلوط - موتورهایی با تشکیل مخلوط خارجی که در آن مخلوط قابل احتراق خارج از سیلندرها (کاربراتور و گاز) تهیه می شود و موتورهای با تشکیل مخلوط داخلی(مخلوط کار در داخل سیلندرها تشکیل می شود) - موتورهای دیزل؛ با توجه به روش اجرای چرخه کاری - چهار زمانه و دو زمانه. با تعداد سیلندرها - تک سیلندر، دو سیلندر و چند سیلندر؛ با توجه به چینش سیلندرها - موتورهایی با آرایش عمودی یا مایل سیلندرها در یک ردیف، V شکل با آرایش سیلندرها در زاویه (با آرایش سیلندرها در زاویه 180، موتور نامیده می شود. موتور با سیلندرهای مخالف یا مخالف)؛ با توجه به روش خنک کننده - برای موتورهای با مایع یا هوا خنک شده; بر اساس نوع سوخت مورد استفاده - بنزین، گازوئیل، گاز و چند سوخت؛ بر اساس نسبت تراکم. بسته به درجه فشرده سازی، وجود دارد

موتورهای تراکمی بالا (E=12...18) و کم (E=4...9). با توجه به روش پر کردن سیلندر با شارژ تازه: الف) موتورهای تنفس طبیعی که در آنها هوا یا مخلوط قابل احتراق به دلیل خلاء موجود در سیلندر در حین مکش پیستون جذب می شود؛) موتورهای سوپرشارژ. ، که در آن ورود هوا یا مخلوط قابل احتراق به سیلندر کار تحت فشار ایجاد شده توسط کمپرسور به منظور افزایش شارژ و افزایش قدرت موتور اتفاق می افتد. با سرعت چرخش: سرعت کم، سرعت بالا، سرعت بالا؛ موتورها از نظر هدف بین ثابت، تراکتور خودکار، دریایی، لوکوموتیو دیزلی، هوانوردی و غیره متمایز می شوند.

موتورهای احتراق داخلی پیستونی از مکانیسم‌ها و سیستم‌هایی تشکیل شده‌اند که عملکردهای تعیین شده خود را انجام می‌دهند و با یکدیگر تعامل دارند. قطعات اصلی چنین موتوری مکانیسم میل لنگ و مکانیسم توزیع گاز و همچنین سیستم های قدرت، خنک کننده، احتراق و روانکاری است.

مکانیسم میل لنگ، حرکت رفت و برگشتی خطی پیستون را به حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل می کند.

مکانیسم توزیع گاز ورود به موقع مخلوط قابل احتراق به سیلندر و حذف محصولات احتراق از آن را تضمین می کند.

سیستم قدرت برای تهیه و تامین مخلوط قابل احتراق به سیلندر و همچنین حذف محصولات احتراق طراحی شده است.

سیستم روانکاری به منظور کاهش نیروی اصطکاک و خنک کردن جزئی آنها، روغن را به قطعات در حال تعامل می رساند؛ در عین حال، گردش روغن منجر به شستن رسوبات کربن و از بین بردن محصولات سایش می شود.

سیستم خنک کننده حالت عادی خود را حفظ می کند رژیم دماعملکرد موتور، حصول اطمینان از حذف گرما از قسمت های سیلندر گروه پیستون و مکانیزم سوپاپ، که در هنگام احتراق مخلوط کاری بسیار داغ هستند.

سیستم جرقه زنی برای مشتعل کردن مخلوط کار در سیلندر موتور طراحی شده است.

بنابراین، یک موتور پیستونی چهار زمانه از یک سیلندر و یک میل لنگ تشکیل شده است که در قسمت پایین با یک مخزن پوشانده شده است. یک پیستون با حلقه های فشاری (آب بندی) در داخل سیلندر حرکت می کند که به شکل یک لیوان است که در قسمت بالایی آن ته دارد. پیستون از طریق پین پیستونو شاتون متصل است میل لنگ، که در بلبرینگ های اصلی واقع در میل لنگ می چرخد. میل لنگ از ژورنال های اصلی، گونه ها و ژورنال شاتون تشکیل شده است. سیلندر، پیستون، شاتون و میل لنگ به اصطلاح مکانیزم میل لنگ را تشکیل می دهند. بالای سیلندر با یک سر با سوپاپ هایی پوشانده شده است که باز و بسته شدن آن کاملاً با چرخش میل لنگ و در نتیجه با حرکت پیستون هماهنگ است.

حرکت پیستون به دو موقعیت افراطی که سرعت آن صفر است محدود می شود. بالاترین موقعیت پیستون را نقطه مرگ بالا (TDC) و پایین ترین موقعیت آن را نقطه مرگ پایین (BDC) می نامند.

حرکت بدون توقف پیستون از طریق نقاط مردهتوسط یک چرخ لنگر به شکل یک دیسک با یک لبه عظیم ارائه می شود. مسافت طی شده توسط پیستون از TDC تا BDC را کورس پیستون S می نامند که برابر با دو برابر شعاع R میل لنگ است: S=2R.

فضای بالای پایین پیستون زمانی که در TDC قرار دارد، محفظه احتراق نامیده می شود. حجم آن با Vс نشان داده می شود. فضای سیلندر بین دو نقاط مرده(BDC و TDC) جابجایی آن نامیده می شود و Vh تعیین می شود. مجموع حجم محفظه احتراق Vс و حجم کار Vh حجم کل سیلندر Va است: Va=Vс+Vh. حجم کار استوانه (بر حسب سانتی متر یا متر مکعب اندازه گیری می شود): Vh=пД^3*S/4 که D قطر سیلندر است. مجموع تمام جابجایی های سیلندر موتور چند سیلندرجابجایی موتور نامیده می شود، با فرمول تعیین می شود: Vр=(пД^2*S)/4*i، که i تعداد سیلندرها است. نسبت حجم کل سیلندر Va به حجم محفظه احتراق Vc را نسبت تراکم می گویند: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. نسبت تراکم است پارامتر مهمموتورهای احتراق داخلی، زیرا به شدت بر کارایی و قدرت آن تأثیر می گذارد.

عملکرد یک موتور احتراق داخلی پیستونی مبتنی بر استفاده از کار انبساط حرارتی گازهای گرم شده در طول حرکت پیستون از TDC به BDC است. گرمایش گازها در موقعیت TDC در نتیجه احتراق سوخت مخلوط با هوا در سیلندر حاصل می شود. این باعث افزایش دما و فشار گاز می شود. از آنجایی که فشار زیر پیستون برابر با فشار اتمسفر است و در سیلندر بسیار بیشتر است، پس تحت تأثیر اختلاف فشار، پیستون به سمت پایین حرکت می کند، در حالی که گازها منبسط می شوند و کار مفیدی انجام می دهند. این جایی است که انبساط حرارتی گازها خود را احساس می کند و عملکرد تکنولوژیکی آن در اینجاست: فشار روی پیستون. برای اینکه موتور دائماً انرژی مکانیکی تولید کند، سیلندر باید به طور دوره‌ای با قسمت‌های جدید هوا از طریق سوپاپ ورودی و سوخت از طریق انژکتور پر شود، یا مخلوطی از هوا و سوخت باید از طریق سوپاپ ورودی تامین شود. محصولات حاصل از احتراق سوخت پس از انبساط آنها از طریق دریچه ورودی از سیلندر خارج می شوند. این وظایف توسط مکانیزم توزیع گاز که باز و بسته شدن سوپاپ ها را کنترل می کند و سیستم تامین سوخت انجام می شود.

چرخه کارکرد موتور یک سری فرآیندهای متوالی تکرارشونده است که در هر سیلندر موتور اتفاق می افتد و باعث تبدیل انرژی حرارتی به کار مکانیکی می شود. اگر سیکل کار در دو حرکت پیستون کامل شود، یعنی. در هر چرخش میل لنگ، چنین موتوری موتور دو زمانه نامیده می شود.

موتورهای خودرو به طور معمول در یک چرخه چهار زمانه کار می کنند که در دو دور چرخش میل لنگ یا چهار حرکت پیستون کامل می شود و شامل مکش، فشرده سازی، انبساط (کورس قدرت) و کورس اگزوز است.

در یک موتور تک سیلندر چهار زمانه کاربراتوری، چرخه عملکرد به شرح زیر است:

1. ضربه ورودی هنگامی که میل لنگ موتور نیم چرخش خود را انجام می دهد، پیستون از TDC به BDC حرکت می کند، دریچه ورودی باز است، دریچه خروجی بسته است. خلاء 0.07 - 0.095 مگاپاسکال در سیلندر ایجاد می شود که در نتیجه آن شارژ تازهیک مخلوط قابل احتراق متشکل از بخار بنزین و هوا از طریق خط لوله گاز ورودی به سیلندر مکیده می شود و با مخلوط شدن با گازهای خروجی باقیمانده، یک مخلوط کار را تشکیل می دهد.

2. سکته فشاری. پس از پر کردن سیلندر با مخلوط قابل احتراق، با چرخش بیشتر میل لنگ (نیم چرخش دوم)، پیستون با بسته شدن سوپاپ ها از BDC به TDC حرکت می کند. با کاهش حجم، دما و فشار مخلوط کار افزایش می یابد.

3. سکته مغزی انبساط یا استروک قدرت. در پایان کورس تراکم، مخلوط کار با جرقه الکتریکی مشتعل شده و به سرعت می سوزد، در نتیجه دما و فشار گازهای حاصل به شدت افزایش می یابد، در حالی که پیستون از TDC به BDC حرکت می کند.در طول کورس انبساط میله اتصال که به صورت محوری به پیستون متصل می شود حرکت پیچیده ای را انجام می دهد و از طریق میل لنگ به چرخش میل لنگ حرکت می کند. هنگام انبساط، گازها کار مفیدی انجام می دهند، بنابراین حرکت پیستون در نیمه سوم چرخش میل لنگ، کورس قدرت نامیده می شود. در پایان حرکت پیستون، هنگامی که نزدیک BDC است، دریچه اگزوز باز می شود، فشار در سیلندر به 0.3 -0.75 MPa و دما به 950 - 1200 C کاهش می یابد. 4. کورس اگزوز. در طی چرخش نیمه چهارم میل لنگ، پیستون از BDC به TDC حرکت می کند. در این حالت، دریچه اگزوز باز است و محصولات احتراق از طریق خط لوله گاز اگزوز از سیلندر به اتمسفر رانده می شوند.

در یک موتور چهار زمانه، فرآیندهای کاری به شرح زیر انجام می شود:

1. سکته مغزی مصرفی. هنگامی که پیستون از TDC به BDC حرکت می کند، به دلیل خلاء حاصل، هوا از پاک کننده هوا از طریق دریچه باز ورودی به داخل حفره سیلندر جریان می یابد. هوای جوی. فشار هوا در سیلندر 0.08 - 0.095 MPa و دما 40 - 60 درجه سانتیگراد است.

2. سکته فشاری. پیستون از BDC به TDC حرکت می کند. دریچه های ورودی و خروجی بسته هستند، در نتیجه پیستون در حال حرکت به سمت بالا، هوای ورودی را فشرده می کند. برای احتراق سوخت، دما باید باشد هوای فشردهبالاتر از دمای اشتعال خودکار سوخت بود. هنگامی که پیستون به سمت TDC حرکت می کند، سیلندر از طریق نازل تزریق می شود سوخت دیزلیتوسط پمپ بنزین عرضه می شود.

3. سکته مغزی انبساط، یا استروک قدرت. سوخت تزریق شده در پایان ضربه فشرده سازی، مخلوط با هوای گرم شده، مشتعل می شود و فرآیند احتراق آغاز می شود که با افزایش سریع دما و فشار مشخص می شود. در عین حال حداکثر

فشار گاز به 6 - 9 مگاپاسکال و دمای 1800 - 2000 درجه سانتیگراد می رسد. تحت تأثیر فشار گاز، پیستون 2 از TDC به BDC حرکت می کند - یک ضربه کار رخ می دهد. در اطراف BDC، فشار به 0.3 - 0.5 مگاپاسکال و دما به 700 - 900 C کاهش می یابد.

4. سکته مغزی را رها کنید. پیستون از BDC به TDC حرکت می کند و از طریق دریچه اگزوز باز 6، گازهای خروجی از سیلندر به بیرون رانده می شوند. فشار گاز به 0.11 - 0.12 مگاپاسکال و دما به 500-700 C کاهش می یابد. پس از پایان کورس اگزوز، با چرخش بیشتر میل لنگ، چرخه کار به همان ترتیب تکرار می شود. برای تعمیم، نمودارهای چرخه عملکرد موتورهای کاربراتوری و موتورهای دیزل نشان داده شده است.

تفاوت موتورهای دو زمانه با موتورهای چهار زمانه در این است که سیلندرها با مخلوطی قابل احتراق یا هوا در ابتدای حرکت تراکم پر می شوند و سیلندرها از گازهای خروجی در انتهای سکته انبساط پاک می شوند. فرآیندهای اگزوز و مکش بدون ضربات مستقل پیستون انجام می شود. فرآیند کلیبرای انواع دو زمانه

موتورها - پاکسازی، یعنی. فرآیند حذف گازهای خروجی از سیلندر با استفاده از جریانی از مخلوط قابل احتراق یا هوا. بنابراین این نوع موتور دارای کمپرسور (پمپ پاکسازی) می باشد. بیایید عملکرد یک موتور کاربراتوری دو زمانه با پاکسازی محفظه میل لنگ را در نظر بگیریم. این نوع موتورها سوپاپ ندارند و نقش آنها را یک پیستون ایفا می کند که هنگام حرکت، پنجره های ورودی، اگزوز و تخلیه را می بندد. از طریق این پنجره ها سیلندر در لحظات خاصی با خطوط لوله ورودی و خروجی و محفظه میل لنگ (محل لنگ) ارتباط برقرار می کند که ارتباط مستقیمی با جو ندارد. سیلندر در قسمت میانی دارای سه پنجره ورودی، اگزوز 6 و تخلیه است که توسط یک سوپاپ به محفظه میل لنگ موتور متصل می شود.

چرخه کار در موتور در دو زمان انجام می شود:

1. سکته فشاری. پیستون از BDC به TDC حرکت می کند و ابتدا پاکسازی و سپس پنجره خروجی 6 را مسدود می کند. پس از بسته شدن پنجره اگزوز در سیلندر توسط پیستون، فشرده سازی مخلوط قابل احتراق که قبلاً وارد آن شده است آغاز می شود. در عین حال، به دلیل سفتی آن، خلاء در محفظه لنگ ایجاد می شود که تحت تأثیر آن، مخلوط قابل احتراق از کاربراتور از طریق پنجره ورودی باز وارد محفظه میل لنگ می شود.

2. پاور سکته مغزی. هنگامی که پیستون در نزدیکی TDC قرار می گیرد، مخلوط کاری فشرده شده توسط یک جرقه الکتریکی از شمع مشتعل می شود که در نتیجه دما و فشار گازها به شدت افزایش می یابد. تحت تأثیر انبساط حرارتی گازها، پیستون به سمت BDC حرکت می کند، در حالی که گازهای در حال انبساط کار مفیدی انجام می دهند. در همان زمان، پیستون نزولی پنجره ورودی را می بندد و مخلوط قابل احتراق را در محفظه میل لنگ فشرده می کند.

هنگامی که پیستون به پنجره اگزوز می رسد، باز می شود و گازهای خروجی شروع به انتشار در جو می کنند، فشار در سیلندر کاهش می یابد. با حرکت بیشتر، پیستون پنجره تصفیه را باز می کند و مخلوط قابل احتراق فشرده شده در محفظه میل لنگ از طریق کانال جریان می یابد و سیلندر را پر می کند و آن را از باقی مانده گازهای خروجی پاک می کند.

چرخه وظیفه دو زمانه موتور دیزلبا چرخه عملکرد یک موتور کاربراتوری دو زمانه تفاوت دارد زیرا در موتور دیزل، هوا به جای یک مخلوط قابل احتراق، وارد سیلندر می شود و در پایان فرآیند تراکم، سوخت ریز اتمیزه شده تزریق می شود.

قدرت یک موتور دو زمانه با ابعاد سیلندر و سرعت شفت یکسان از نظر تئوری دو برابر موتورهای چهار زمانه به دلیل تعداد سیکل های کاری بیشتر است. با این حال، استفاده ناقص از سکته پیستون برای انبساط، رهاسازی ضعیف سیلندر از گازهای باقیمانده و صرف بخشی از توان تولید شده برای حرکت کمپرسور پاکسازی منجر به افزایش توان تنها 60 تا 70 درصد می شود.

چرخه کار یک موتور چهار زمانه شامل پنج فرآیند است: مکش، فشرده سازی، احتراق، انبساط و اگزوز که در چهار حرکت یا دو دور چرخش میل لنگ رخ می دهد.

یک نمایش گرافیکی از فشار گاز هنگامی که حجم سیلندر موتور در طول هر یک از چهار چرخه تغییر می کند نمودار نشانگر. می توان آن را بر اساس داده های محاسبات حرارتی ساخت یا در حالی که موتور در حال کار است با استفاده از یک دستگاه خاص - یک نشانگر حذف کرد.

فرآیند مصرف مخلوط قابل احتراق پس از خروج گازهای خروجی از چرخه قبلی از سیلندرها پذیرفته می شود. سوپاپ ورودی با مقداری پیشروی قبل از TDC باز می شود تا زمانی که پیستون به TDC می رسد، سطح جریان بزرگتری در شیر بدست آید. مصرف مخلوط قابل احتراق در دو دوره انجام می شود. در اولین دوره زمانی که پیستون به دلیل خلاء ایجاد شده در سیلندر از TDC به BDC حرکت می کند، مخلوط وارد می شود. در دوره دوم، هنگامی که پیستون برای مدتی از BDC به TDC حرکت می کند، مخلوط تزریق می شود که مربوط به 40 - 70 چرخش میل لنگ به دلیل اختلاف فشار و فشار سرعت مخلوط است. ورودی مخلوط قابل احتراق با بسته شدن دریچه ورودی به پایان می رسد.مخلوط احتراق وارد شده به سیلندر با گازهای باقی مانده از چرخه قبلی مخلوط شده و مخلوطی قابل احتراق را تشکیل می دهد. فشار مخلوط در سیلندر در طول فرآیند آبگیری 70 - 90 کیلو پاسکال است و به تلفات هیدرولیکی در طول فرآیند آبگیری بستگی دارد. سیستم ورودیموتور دمای مخلوط در پایان فرآیند آبگیری به دلیل تماس با قطعات موتور گرم شده و مخلوط شدن با آن به 340 - 350 کلوین می رسد.

گازهای باقیمانده با دمای 900 تا 1000 کلوین.

فرآیند فشرده سازی فشرده سازی مخلوط کار در سیلندر موتور زمانی اتفاق می افتد که سوپاپ ها بسته می شوند و پیستون حرکت می کند. فرآیند فشرده سازی در حضور تبادل حرارت بین مخلوط کار و دیواره ها (سیلندر، سر و پایین پیستون) رخ می دهد. در ابتدای فشرده سازی، دمای مخلوط کار کمتر از دمای دیواره ها است، بنابراین گرما از دیواره ها به مخلوط منتقل می شود. با ادامه فشرده سازی، دمای مخلوط افزایش می یابد و از دمای دیواره ها بیشتر می شود، بنابراین گرمای مخلوط به دیواره ها منتقل می شود. بنابراین، فرآیند فشرده سازی با استفاده از پلی تروپ انجام می شود که میانگین آن n=1.33...1.38 است. فرآیند فشرده سازی در لحظه مشتعل شدن مخلوط کار به پایان می رسد. فشار مخلوط کاری در سیلندر در پایان فشرده سازی 0.8 - 1.5 مگاپاسکال و دما 600 - 750 K است.

فرآیند احتراق. احتراق مخلوط کاری قبل از رسیدن پیستون به TDC آغاز می شود، یعنی. هنگامی که یک مخلوط فشرده توسط جرقه الکتریکی مشتعل می شود. پس از احتراق، جلوی شعله یک شمع سوزان از شمع در کل حجم محفظه احتراق با سرعت 40 - 50 متر بر ثانیه پخش می شود. با وجود چنین سرعت احتراق بالایی، مخلوط در طول مدت زمانی که میل لنگ به 30 - 35 تبدیل شود، می سوزد. وقتی مخلوط کار می سوزد، مقدار زیادی گرما در ناحیه مربوط به 10 - 15 قبل از TDC و 15 - آزاد می شود. 20 بعد از BDC، در نتیجه فشار و دمای گازهای تشکیل شده در سیلندر به سرعت افزایش می یابد. در پایان احتراق، فشار گاز به 3 - 5 مگاپاسکال و دمای 2500 - 2800 کلوین می رسد.

فرآیند گسترش انبساط حرارتی گازهای موجود در سیلندر موتور پس از پایان فرآیند احتراق زمانی که پیستون به سمت BDC حرکت می کند، رخ می دهد. وقتی گازها منبسط می شوند، کار مفیدی انجام می دهند. فرآیند انبساط حرارتی با تبادل حرارت شدید بین گازها و دیوارها (سیلندر، سر و پایین پیستون) اتفاق می افتد. در ابتدای انبساط، مخلوط کار می سوزد، در نتیجه گازهای حاصل گرما دریافت می کنند. گازها در طول کل فرآیند انبساط حرارتی به دیوارها گرما می دهند. دمای گازها در طول فرآیند انبساط کاهش می یابد، بنابراین، اختلاف دمای بین گازها و دیواره ها تغییر می کند. فرآیند انبساط حرارتی که با باز شدن دریچه اگزوز به پایان می رسد. فرآیند انبساط حرارتی در طول یک پلی متر اتفاق می افتد که میانگین آن n2 = 1.23 ... 1.31 است. فشار گاز در سیلندر در انتهای انبساط 0.35 - 0.5 مگاپاسکال و دما 1200 - 1500 کلوین است.

فرآیند انتشار آزاد شدن گازهای خروجی با باز شدن دریچه اگزوز آغاز می شود، یعنی. 40 - 60 قبل از اینکه پیستون به BDC برسد. خروج گازها از سیلندر در دو دوره انجام می شود. در دوره اول، به دلیل اینکه فشار گاز در سیلندر به طور قابل توجهی بیشتر از فشار اتمسفر است، با حرکت پیستون به BDC، گازها آزاد می شوند. در این مدت حدود 60 درصد گازهای خروجی با سرعت 500 تا 600 متر بر ثانیه از سیلندر خارج می شود. در دوره دوم، با حرکت پیستون از BDC به سمت بسته شدن دریچه اگزوز، به دلیل فشار دادن پیستون و اینرسی گازهای متحرک، گازها آزاد می شوند. انتشار گازهای خروجی در لحظه بسته شدن سوپاپ اگزوز به پایان می رسد، یعنی 10 تا 20 پس از رسیدن پیستون به TDC. فشار گاز در سیلندر در طول فرآیند جهش 0.11 - 0.12 مگاپاسکال است، دمای گاز در پایان فرآیند جهش 90 - 1100 K است.

چرخه کار یک موتور دیزل به طور قابل توجهی با چرخه کار موتور کاربراتوری در نحوه تشکیل و احتراق مخلوط کاری متفاوت است.

فرآیند مصرف ورودی هوا زمانی شروع می شود که ورودی باز باشد

دریچه و با بسته شدن به پایان می رسد. فرآیند مکش هوا مانند ورودی یک مخلوط قابل احتراق در موتور کاربراتوری اتفاق می افتد.فشار هوا در سیلندر در طول فرآیند مکش 80 - 95 کیلو پاسکال است و به تلفات هیدرولیکی در سیستم ورودی موتور بستگی دارد. دمای هوا در پایان فرآیند اگزوز به دلیل تماس آن با قطعات موتور گرم شده و مخلوط شدن با گازهای باقیمانده به 320 - 350 کلوین می رسد.

فرآیند فشرده سازی فشرده سازی هوای سیلندر پس از بسته شدن دریچه ورودی شروع می شود و در لحظه تزریق سوخت به محفظه احتراق پایان می یابد.فشار هوا در سیلندر در انتهای تراکم 3.5 - 6 MPa و دما 820 - 980 است. ک.

فرآیند احتراق. احتراق سوخت از لحظه ای که سوخت به سیلندر می رسد، یعنی. 15 - 30 قبل از اینکه پیستون به TDC برسد. در این لحظه دمای هوای فشرده 150 تا 200 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای خود اشتعال است. سوختی که در حالت ریز اتمیزه وارد سیلندر می شود، فورا مشتعل نمی شود، اما با تأخیر زمانی (0.001 - 0.003 ثانیه)، که دوره تاخیر احتراق نامیده می شود. در این دوره، سوخت گرم می شود، با هوا مخلوط می شود و تبخیر می شود، یعنی. مخلوط کاری تشکیل می شود. سوخت آماده شده مشتعل می شود و می سوزد. در پایان احتراق، فشار گاز به 5.5 - 11 مگاپاسکال و دمای 1800 - 2400 کلوین می رسد.

فرآیند گسترش انبساط حرارتی گازها در سیلندر پس از پایان فرآیند احتراق آغاز می شود و با بسته شدن دریچه خروجی به پایان می رسد. در ابتدای انبساط، سوخت می سوزد. فرآیند انبساط حرارتی مشابه فرآیند انبساط حرارتی گازها در موتور کاربراتوری پیش می رود.فشار گاز در سیلندر در انتهای انبساط 0.3 - 0.5 مگاپاسکال و دما 1000 - 1300 K است.

فرآیند انتشار انتشار گازهای خروجی با باز شدن سوپاپ اگزوز آغاز می شود و با بسته شدن دریچه اگزوز به پایان می رسد. فرآیند رهاسازی گازهای خروجی از اگزوز همانند فرآیند رهاسازی گازها در موتور کاربراتوری انجام می شود. فشار گاز در سیلندر در طول فرآیند جهش 0.11 - 0.12 مگاپاسکال است، دمای گاز در پایان فرآیند جهش 700 - 900 K است.

چرخه کار یک موتور دو زمانه در دو زمان یا یک دور میل لنگ کامل می شود. بیایید چرخه کار یک موتور کاربراتوری دو زمانه با محفظه میل لنگ را در نظر بگیریم.

فرآیند فشرده سازی مخلوط قابل احتراق واقع در سیلندر از لحظه ای که پیستون پنجره های سیلندر را می بندد، زمانی که پیستون از BDC به TDC حرکت می کند، آغاز می شود. فرآیند تراکم به همان روشی که در یک موتور کاربراتوری چهار زمانه انجام می شود، ادامه می یابد.

فرآیند احتراق مشابه فرآیند احتراق در موتور کاربراتوری چهار زمانه است.

فرآیند انبساط حرارتی گازها در سیلندر پس از پایان فرآیند احتراق آغاز می شود و با باز شدن پنجره های اگزوز به پایان می رسد. فرآیند انبساط حرارتی مشابه فرآیند انبساط گازها در موتور کاربراتوری چهار زمانه اتفاق می‌افتد. 60 - 65 قبل از رسیدن پیستون به BDC، و 60 - 65 پس از عبور پیستون از BDC، که در نمودار با خط 462 نشان داده شده است، به پایان می رسد. با باز شدن پنجره اگزوز، فشار در سیلندر به شدت کاهش می یابد، و 50 - 55 قبل از رسیدن پیستون. BDC، پنجره های پاکسازی باز می شود و مخلوط قابل احتراق که قبلاً وارد محفظه میل لنگ شده و توسط پیستون نزولی فشرده شده است، شروع به ورود به سیلندر می کند. دوره ای که طی آن

دو فرآیند به طور همزمان رخ می دهد - جذب مخلوط قابل احتراق و خروج گازهای خروجی - به نام پاکسازی. در طول تصفیه، مخلوط قابل احتراق گازهای خروجی را جابجا می کند و تا حدی همراه با آنها دور می شود. با حرکت بیشتر به سمت TDC، پیستون ابتدا درگاه های تصفیه را مسدود می کند و دسترسی مخلوط قابل احتراق به داخل سیلندر از محفظه میل لنگ و سپس درگاه های اگزوز را متوقف می کند و فرآیند فشرده سازی در سیلندر آغاز می شود.

بنابراین، می بینیم که موتورهای احتراق داخلی مکانیزم بسیار پیچیده ای هستند. و عملکرد انجام شده توسط انبساط حرارتی در موتورهای احتراق داخلی به آن سادگی که در نگاه اول به نظر می رسد نیست. و موتورهای احتراق داخلی بدون استفاده از انبساط حرارتی گازها وجود ندارند. و ما با بررسی دقیق اصل عملکرد موتورهای احتراق داخلی، چرخه عملکرد آنها به راحتی در این مورد متقاعد می شویم - تمام کار آنها بر اساس استفاده از انبساط حرارتی گازها است. اما موتورهای احتراق داخلی تنها یک کاربرد خاص از انبساط حرارتی هستند. و با قضاوت بر اساس مزایایی که انبساط حرارتی از طریق یک موتور احتراق داخلی برای مردم به ارمغان می آورد، می توان مزایای این پدیده را در سایر زمینه های فعالیت انسانی قضاوت کرد.

و بگذار دوران موتور احتراق داخلی بگذرد، کاستی های زیادی داشته باشند، موتورهای جدیدی ظاهر شوند که محیط داخلی را آلوده نمی کنند و از عملکرد انبساط حرارتی استفاده نمی کنند، اما اولین ها برای مدت طولانی به نفع مردم خواهند بود. مردم پس از صدها سال در مورد آنها با مهربانی صحبت خواهند کرد، زیرا آنها بشریت را به سطح جدیدی از توسعه رساندند و با پشت سر گذاشتن آن، بشریت حتی بالاتر رفت.

این قسمت مقدماتی از مجموعه مقالاتی است که به آن اختصاص یافته است موتور احتراق داخلی، که است یک گردش کوتاهبه داستانی در مورد تکامل موتور احتراق داخلی. همچنین، این مقاله به اولین اتومبیل ها می پردازد.

در بخش های زیر به طور مفصل انواع موتورهای احتراق داخلی توضیح داده شده است:

شاتون و پیستون
روتاری
توربوجت
جت

موتور بر روی یک قایق نصب شده بود که می توانست از رودخانه ساون عبور کند. یک سال بعد، برادران پس از آزمایش، حق اختراع خود را با امضای ناپلئون بونوپارت برای مدت 10 سال دریافت کردند.

درست تر است که این موتور را موتور جت بنامیم، زیرا وظیفه آن بیرون راندن آب از لوله ای بود که در زیر قایق قرار داشت ...

موتور شامل یک محفظه احتراق و یک محفظه احتراق، یک دم برای تزریق هوا، یک توزیع کننده سوخت و یک دستگاه احتراق بود. سوخت موتور گرد و غبار زغال سنگ بود.

دم‌ها جریانی از هوا را با گرد و غبار زغال سنگ به داخل محفظه اشتعال تزریق می‌کنند که در آن فتیله در حال دود کردن مخلوط را مشتعل می‌کند. پس از این، مخلوط نیمه مشتعل شده (گرد و غبار زغال سنگ نسبتاً آهسته می سوزد) وارد محفظه احتراق شد و در آنجا کاملاً سوخت و انبساط رخ داد.
سپس فشار گازها آب را از لوله اگزوز خارج کرد که قایق را مجبور به حرکت کرد و پس از آن چرخه تکرار شد.
موتور در حال کار بود حالت پالسبا فرکانس ~12 من در دقیقه.

پس از مدتی، برادران با افزودن رزین به سوخت، سوخت را بهبود بخشیدند و بعداً آن را با روغن جایگزین کردند و یک سیستم تزریق ساده طراحی کردند.
طی ده سال آینده، این پروژه هیچ پیشرفتی دریافت نکرد. کلود برای ترویج ایده موتور به انگلستان رفت، اما همه پول را هدر داد و به چیزی نرسید، و جوزف به عکاسی پرداخت و نویسنده اولین عکس جهان، "منظره از یک پنجره" شد.

در فرانسه، در خانه-موزه نیپس، یک ماکت از "Pyreolophore" به نمایش گذاشته شده است.

کمی بعد، دی ریوا موتور خود را بر روی یک گاری چهار چرخ سوار کرد که به گفته مورخان، اولین خودرو با موتور احتراق داخلی شد.

درباره الساندرو ولتا

ولتا برای اولین بار صفحات روی و مس را در اسید قرار داد تا یک جریان الکتریکی پیوسته تولید کند و اولین بار در جهان ایجاد شود منبع شیمیاییجاری ("ستون ولتا").

در سال 1776، ولتا یک تپانچه گازی اختراع کرد - "تپانچه ولتا"، که در آن گاز از یک جرقه الکتریکی منفجر شد.

در سال 1800 او یک باتری شیمیایی ساخت که امکان تولید الکتریسیته با استفاده از واکنش های شیمیایی را فراهم کرد.

واحد اندازه گیری ولتاژ الکتریکی - ولت - به نام ولتا نامگذاری شده است.

آ- سیلندر، ب- "شمع موتور، سی- پیستون، D- "بالون" با هیدروژن، E- جغجغه، اف- دریچه تخلیه گاز اگزوز، جی- دستگیره برای کنترل شیر.

هیدروژن در یک "بالون" که توسط یک لوله به یک سیلندر متصل است ذخیره می شد. تامین سوخت و هوا و همچنین احتراق مخلوط و انتشار گازهای خروجی به صورت دستی و با استفاده از اهرم انجام شد.

اصل عمل:

هوا از طریق دریچه تخلیه گاز خروجی وارد محفظه احتراق می شد.
دریچه در حال بسته شدن بود.
دریچه تامین هیدروژن از بالون باز شد.
شیر آب در حال بسته شدن بود.
با فشار دادن دکمه، تخلیه الکتریکی به "شمع" اعمال شد.
مخلوط شعله ور شد و پیستون را بلند کرد.
دریچه تخلیه گاز خروجی باز شد.
پیستون زیر وزن خودش افتاد (سنگین بود) و طنابی را کشید که چرخ ها را از طریق بلوک می چرخاند.

پس از این، چرخه تکرار شد.

در سال 1813، دی ریوا ماشین دیگری ساخت. این گاری حدوداً شش متر طول داشت و چرخ هایی به قطر دو متر و وزن تقریباً یک تن داشت.
این خودرو با باری از سنگ توانست 26 متر را طی کند (حدود 700 پوند)و چهار مرد، با سرعت 3 کیلومتر در ساعت.
با هر چرخه، دستگاه 4-6 متر حرکت می کرد.

تعداد کمی از معاصران او این اختراع را جدی گرفتند و آکادمی علوم فرانسه استدلال کرد که موتور احتراق داخلی هرگز در عملکرد با موتور بخار رقابت نخواهد کرد.

در سال 1833, مخترع آمریکاییلموئل ولمن رایت، پتنتی را برای یک موتور گازسوز درون سوز دو زمانه با آب خنک به ثبت رساند.
(پایین را ببینید)او در کتاب "موتورهای گاز و نفت" در مورد موتور رایت چنین نوشت:

"نقاشی موتور بسیار کاربردی است و جزئیات با دقت کار شده است. انفجار مخلوط مستقیماً روی پیستون عمل می کند که میل لنگ را از طریق یک میله اتصال می چرخاند. موتور از نظر ظاهری شبیه یک موتور بخار پرفشار است که در آن گاز و هوا توسط پمپ هایی از مخازن جداگانه تامین می شود. مخلوط واقع در ظروف کروی در حالی که پیستون به سمت TDC (نقطه مرده بالایی) بالا می رفت و آن را به سمت پایین/بالا هل می داد، مشتعل شد. در پایان سکته مغزی، دریچه باز شد و گازهای خروجی اگزوز را به اتمسفر آزاد کرد.

مشخص نیست که آیا این موتور تا به حال ساخته شده است یا خیر، اما یک نقاشی از آن وجود دارد:

در سال 1838، مهندس انگلیسی ویلیام بارنت حق ثبت اختراع سه موتور احتراق داخلی را دریافت کرد.

موتور اول دو زمانه تک اثره است (سوخت فقط در یک طرف پیستون سوخت)دارای پمپ مجزا برای گاز و هوا. مخلوط در یک استوانه جداگانه مشتعل شد و سپس مخلوط سوخته به داخل سیلندر کار جریان یافت. ورودی و خروجی از طریق دریچه های مکانیکی انجام می شد.

موتور دوم موتور اول را تکرار کرد، اما دو اثره بود، یعنی احتراق به طور متناوب در دو طرف پیستون رخ می داد.

موتور سوم نیز دو کاره بود، اما دارای پنجره‌های ورودی و خروجی در دیواره‌های سیلندر بود که با رسیدن پیستون به نقطه افراطی باز می‌شد (مانند موتورهای دو زمانه مدرن). این امکان آزادسازی خودکار گازهای خروجی و پذیرش شارژ جدید مخلوط را فراهم کرد.

ویژگی متمایز موتور بارنت این بود که مخلوط تازه قبل از احتراق توسط پیستون فشرده می شد.

نقاشی یکی از موتورهای بارنت:

در 1853-57، مخترعان ایتالیایی Eugenio Barzanti و Felice Matteucci یک موتور احتراق داخلی دو سیلندر با قدرت 5 لیتر در ثانیه توسعه داده و به ثبت رساندند.
این پتنت توسط دفتر لندن صادر شد زیرا قوانین ایتالیا نمی توانست حمایت کافی را تضمین کند.

ساخت نمونه اولیه به Bauer & Co سپرده شد. میلان" (هلوتیکا)و در اوایل سال 1863 تکمیل شد. موفقیت موتور که بسیار کارآمدتر از موتور بخار، معلوم شد آنقدر بزرگ است که شرکت شروع به دریافت سفارشات از سراسر جهان کرد.

موتور تک سیلندر اولیه بارزانتی ماتوچی:

مدل موتور دو سیلندر Barzanti-Matteucci:

ماتئوچی و بارزانتی برای تولید موتور با یکی از شرکت های بلژیکی به توافق رسیدند. بارزانتی برای نظارت شخصی بر کار به بلژیک رفت و به طور ناگهانی بر اثر بیماری تیفوس درگذشت. با مرگ بارزانتی، تمام کار روی موتور متوقف شد و ماتئوچی به شغل قبلی خود به عنوان مهندس هیدرولیک بازگشت.

در سال 1877، ماتئوچی ادعا کرد که او و بارزانتی خالقان اصلی موتور احتراق داخلی بودند و موتور ساخته شده توسط آگوست اتو بسیار شبیه به موتور بارزانتی-ماتئوچی بود.

اسناد مربوط به پتنت های بارزانتی و ماتئوچی در آرشیو کتابخانه موزه گالیله در فلورانس نگهداری می شود.

مهمترین اختراع نیکولاس اتو موتور با چرخه چهار زمانه- چرخه اتو این چرخه هنوز هم زیربنای کار اکثر موتورهای گازسوز و بنزینی امروزی است.

چرخه چهار زمانه بزرگترین دستاورد فنی اتو بود، اما به زودی مشخص شد که چند سال قبل از اختراع آن، دقیقاً همان اصل کار موتور توسط مهندس فرانسوی Beau de Rochas توصیف شده است. (بالا را ببین). گروهی از صنعتگران فرانسوی حق ثبت اختراع اتو را در دادگاه به چالش کشیدند و دادگاه استدلال های آنها را قانع کننده یافت. حقوق اتو تحت اختراع او به میزان قابل توجهی کاهش یافت، از جمله لغو انحصار او در چرخه چهار زمانه.

با وجود این واقعیت که رقبا شروع به تولید موتورهای چهار زمانه کردند، مدل Otto که با سالها تجربه ثابت شده بود، هنوز بهترین بود و تقاضا برای آن متوقف نشد. تا سال 1897 حدود 42 هزار دستگاه از این موتورها تولید شد قدرت متفاوت. با این حال، این واقعیت که از گاز روشن کننده به عنوان سوخت استفاده می شد، دامنه کاربرد آنها را بسیار محدود کرد.
تعداد نیروگاه های روشنایی و گاز حتی در اروپا ناچیز بود و در روسیه فقط دو مورد از آنها وجود داشت - در مسکو و سن پترزبورگ.

در سال 1865ممخترع فرانسوی، پیر هوگو، حق ثبت اختراع ماشینی را دریافت کرد که یک موتور عمودی، تک سیلندر و دو کاره بود که از دو پمپ لاستیکی که توسط میل لنگ به حرکت در می‌آمدند، برای تامین مخلوط استفاده می‌کرد.

هوگو بعدها طراحی کرد موتور افقیمشابه موتور لنوار.

موزه علوم، لندن.

در سال 1870ساموئل مارکوس زیگفرید، مخترع اتریش-مجارستانی، موتور احتراق داخلی را طراحی کرد که با سوخت مایع کار می کرد و آن را روی یک گاری چهار چرخ نصب کرد.

امروزه این خودرو به عنوان "اولین ماشین مارکوس" شناخته می شود.

در سال 1887 مارکوس با همکاری بروموفسکی و شولز ماشین دومی به نام ماشین دوم مارکوس ساخت.

در سال 1872میک مخترع آمریکایی یک موتور احتراق داخلی دو سیلندر با فشار ثابت که بر روی نفت سفید کار می کند را به ثبت رساند.
برایتون موتور خود را "موتور آماده" نامید.

اولین سیلندر به عنوان یک کمپرسور عمل می کرد و هوا را به داخل محفظه احتراق می فرستاد که نفت سفید به طور مداوم به آن وارد می شد. در محفظه احتراق، مخلوط مشتعل شد و از طریق مکانیسم قرقره وارد دومین - سیلندر کار شد. تفاوت قابل توجهی با موتورهای دیگر این بود مخلوط هوا و سوختبه تدریج و با فشار ثابت می سوزد.

علاقه مندان به جنبه های ترمودینامیکی موتور می توانند در مورد چرخه برایتون مطالعه کنند.

در سال 1878، مهندس اسکاتلندی آقا (شوالیه در سال 1917)اولین را توسعه داد موتور دو زمانهبا احتراق مخلوط فشرده. او آن را در سال 1881 در انگلستان به ثبت رساند.

موتور به طرز عجیبی کار می کرد: هوا و سوخت به سیلندر سمت راست می رسید، جایی که مخلوط می شد و این مخلوط به سیلندر سمت چپ فشار می آورد، جایی که مخلوط توسط یک شمع مشتعل می شد. انبساط رخ داد، هر دو پیستون از سیلندر سمت چپ افتادند (از طریق لوله سمت چپ)گازهای اگزوز آزاد شد و بخش جدیدی از هوا و سوخت به سیلندر سمت راست مکیده شد. به دنبال اینرسی، پیستون ها بالا رفتند و چرخه تکرار شد.

در سال 1879م، یک بنزین کاملا قابل اعتماد ساخته است دو زمانهموتور و ثبت اختراع برای آن دریافت کرد.

با این حال، نبوغ واقعی بنز در این واقعیت آشکار شد که در پروژه های بعدی او توانست ترکیب کند دستگاه های مختلف (دریچه گاز، جرقه زنی باتری، شمع، کاربراتور، کلاچ، گیربکس و رادیاتور)روی محصولاتشان که به نوبه خود استانداردی برای کل صنعت مهندسی مکانیک شد.

در سال 1883، بنز شرکت "Benz & Cie" را برای تولید تاسیس کرد موتورهای گازسوزو در سال 1886 ثبت اختراع شد چهار زمانهموتوری که در ماشین هایش استفاده می کرد.

به لطف موفقیت Benz & Cie، بنز توانست کالسکه های بدون اسب را طراحی کند. او با ترکیب تجربه خود در ساخت موتور و سرگرمی طولانی مدت خود در طراحی دوچرخه، در سال 1886 اولین اتومبیل خود را ساخت و آن را "Benz Patent Motorwagen" نامید.

طراحی به شدت شبیه یک سه چرخه است.

موتور تک سیلندر چهار زمانه احتراق داخلی با حجم کاری 954 سانتی متر مکعب نصب شده بر روی " بنز پتنت موتورواگن".

موتور مجهز به یک چرخ طیار بزرگ (که نه تنها برای چرخش یکنواخت، بلکه برای راه اندازی نیز استفاده می شود)، یک مخزن گاز 4.5 لیتری، یک کاربراتور نوع تبخیری و دریچه قرقره، که از طریق آن سوخت وارد محفظه احتراق می شد. جرقه زنی توسط یک شمع جرقه زنی با طراحی خود بنز تولید می شد که ولتاژ آن از یک سیم پیچ Ruhmkorff تامین می شد.

خنک کننده آب بود، اما چرخه بسته نبود، بلکه تبخیری بود. بخار به اتمسفر فرار کرد، بنابراین ماشین باید نه تنها با بنزین، بلکه با آب نیز سوخت گیری می شد.

قدرت موتور 0.9 اسب بخار بود. در 400 دور در دقیقه و شتاب خودرو تا 16 کیلومتر در ساعت.

کارل بنز پشت فرمان ماشینش.

کمی بعد، در سال 1896، کارل بنز موتور باکسر را اختراع کرد. (یا موتور تخت)، که در آن پیستون ها همزمان به نقطه مرگ بالا می رسند و در نتیجه یکدیگر را متعادل می کنند.

موزه مرسدس بنز در اشتوتگارت.

در سال 1882ممهندس انگلیسی جیمز اتکینسون چرخه اتکینسون و موتور اتکینسون را اختراع کرد.

موتور اتکینسون در اصل یک موتور چهار زمانه است. چرخه اتو، اما با مکانیزم میل لنگ اصلاح شده. تفاوت این بود که در موتور اتکینسون، هر چهار حرکت در یک دور میل لنگ اتفاق افتاد.

استفاده از چرخه اتکینسون در موتور باعث کاهش مصرف سوخت و کاهش صدای کار به دلیل فشار کمتر اگزوز شد. علاوه بر این، این موتور برای به حرکت درآوردن مکانیسم توزیع گاز نیازی به گیربکس نداشت، زیرا باز شدن سوپاپ ها میل لنگ را به حرکت در می آورد.

با وجود یکسری مزایا (از جمله دور زدن اختراعات اتو)موتور به دلیل پیچیدگی ساخت و برخی کاستی های دیگر به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت.
چرخه اتکینسون اجازه می دهد تا عملکرد و کارایی محیطی بهتری داشته باشد، اما نیاز دارد سرعت بالا. در سرعت های پایین، گشتاور نسبتا کمی تولید می کند و ممکن است متوقف شود.

اکنون موتور اتکینسون روشن است خودروهای هیبریدیتویوتا پریوس و لکسوس HS 250h.

در سال 1884مهندس بریتانیایی ادوارد باتلر در نمایشگاه دوچرخه لندن "Stanley Cycle Show" نقاشی هایی از یک ماشین سه چرخ با موتور احتراق داخلی بنزینیو در سال 1885 آن را ساخت و در همان نمایشگاه به نمایش گذاشت و آن را Velocycle نامید. همچنین باتلر اولین کسی بود که از این کلمه استفاده کرد بنزین.

حق اختراع "Velocycle" در سال 1887 صادر شد.

Velocycle مجهز به یک سیلندر چهار زمانه بود موتور احتراق داخلی بنزینیمجهز به کویل احتراق، کاربراتور، دریچه گاز و مایع خنک شده. این موتور قدرتی در حدود 5 اسب بخار داشت. با حجم 600 سانتی متر مکعب و شتاب خودرو را به 16 کیلومتر در ساعت رساند.

با گذشت سالها، باتلر عملکرد وسیله نقلیه خود را بهبود بخشید، اما به دلیل "قانون پرچم قرمز" از آزمایش آن منع شد. (منتشر شده در سال 1865)بر اساس آن وسایل نقلیه نباید از سرعت بیش از 3 کیلومتر در ساعت تجاوز کنند. علاوه بر این، باید سه نفر در ماشین حضور داشتند که یکی از آنها باید با پرچم قرمز جلوی ماشین می رفت. (اینها تدابیر امنیتی هستند) .

باتلر در مجله انگلیسی Mechanic در سال 1890 نوشت: "مقامات استفاده از خودرو را در جاده ها ممنوع کرده اند و در نتیجه من از توسعه بیشتر خودداری می کنم."

به دلیل عدم علاقه عمومی به خودرو، باتلر آن را کنار گذاشت و حقوق ثبت اختراع را به هری جی لاوسون فروخت. (تولید کننده دوچرخه)، که به تولید موتور برای استفاده در قایق ها ادامه داد.

خود باتلر به سمت ایجاد ثابت و موتورهای کشتی.

در سال 1891هربرت آیکروید استوارت با همکاری ریچارد هورنسبی و پسران موتور Hornsby-Akroyd را ساخت که در آن سوخت (نفت سفید) تحت فشار به داخل آن تزریق می شد. دوربین اضافی (به دلیل شکل آن توپ داغ نامیده می شود)، روی سرسیلندر نصب شده و از طریق یک گذرگاه باریک به محفظه احتراق متصل می شود. سوخت از دیواره های داغ محفظه اضافی مشتعل شده و به داخل محفظه احتراق می رود.

1. دوربین اضافی (توپ داغ).
2. سیلندر.
3. پیستون.
4. کارتر.

برای روشن کردن موتور، از یک دمنده برای گرم کردن محفظه اضافی استفاده شد (بعد از راه اندازی با گازهای اگزوز گرم می شود). به همین دلیل موتور Hornsby-Akroyd که سلف موتور دیزلی طراحی شده توسط رودولف دیزل بود، اغلب "نیمه دیزل" نامیده می شود. با این حال، یک سال بعد، Aykroyd موتور خود را با افزودن یک "جلف آب" به آن بهبود بخشید (اختراع 1892) که امکان افزایش دما در محفظه احتراق را با افزایش نسبت تراکم ممکن کرد و اکنون دیگر نیازی به منبع گرمایش اضافی

در سال 1893رودولف دیزل اختراعات یک موتور حرارتی و یک "چرخه کارنو" اصلاح شده را با عنوان "روش و دستگاه تبدیل" دریافت کرد. درجه حرارت بالابرای کار."

در سال 1897، در آگسبورگ کارخانه ماشین سازی» (از سال 1904 مرداد)با مشارکت مالی شرکت های فردریش کروپ و برادران سولزر، اولین موتور دیزلی کارآمد رودولف دیزل ایجاد شد.
قدرت موتور 20 بود قدرت اسبدر 172 دور در دقیقه، بازده 26.2 درصد و وزن پنج تن.
این نسبت به موتورهای اتو و موتورهای دریایی با راندمان 20 درصدی بسیار برتر بود. توربین های بخاربا بازده 12 درصد که علاقه شدید صنعت را برانگیخت کشورهای مختلف.

موتور دیزل چهار زمانه بود. مخترع دریافت که راندمان یک موتور احتراق داخلی با افزایش نسبت تراکم مخلوط قابل احتراق افزایش می یابد. اما فشرده کردن بیش از حد مخلوط قابل احتراق غیرممکن است، زیرا در این صورت فشار و دما افزایش می یابد و خود به خود زودتر مشتعل می شود. بنابراین، دیزل تصمیم گرفت نه مخلوط قابل احتراق، بلکه هوای تمیز را فشرده کند و در پایان تراکم، سوخت را تحت فشار شدید به داخل سیلندر تزریق کند.
از آنجایی که دمای هوای فشرده به 600-650 درجه سانتیگراد رسید، سوخت خود به خود مشتعل شد و گازها با انبساط، پیستون را حرکت دادند. بنابراین، دیزل موفق شد راندمان موتور را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، از شر سیستم احتراق خلاص شود و به جای کاربراتور از پمپ سوخت پرفشار استفاده کند.
در سال 1933، الینگ به طور پیشگوئی نوشت: «وقتی شروع به کار کردم توربین گازیدر سال 1882، من کاملاً متقاعد شده بودم که اختراع من در صنعت هواپیماسازی مورد تقاضا خواهد بود.

متأسفانه، الینگ در سال 1949، قبل از ظهور عصر هوانوردی توربوجت، درگذشت.

تنها عکسی که تونستم پیدا کنم

شاید کسی چیزی در مورد این مرد در موزه فناوری نروژ پیدا کند.

در سال 1903کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی در مجله "Scientific Review" مقاله ای با عنوان "کاوش در فضاهای جهان با ابزار جت" منتشر کرد که در آن برای اولین بار ثابت کرد که موشک وسیله ای است که قادر به پرواز فضایی است. این مقاله همچنین اولین طراحی یک موشک دوربرد را پیشنهاد کرد. بدنه آن محفظه فلزی مستطیلی بود که مجهز به آن بود مایع موتور جت (که یک موتور احتراق داخلی نیز هست). او استفاده از هیدروژن مایع و اکسیژن را به ترتیب به عنوان سوخت و اکسید کننده پیشنهاد کرد.

از آنجایی که قرن بیستم فرا رسید و موتورهای احتراق داخلی در همه جا شروع به تولید کردند، احتمالاً ارزش پایان بخشیدن به بخش تاریخی را در این یادداشت فضایی موشکی دارد.

پسگفتار فلسفی...

K.E. تسیولکوفسکی معتقد بود که در آینده قابل پیش بینی مردم یاد خواهند گرفت که اگر نه برای همیشه، حداقل برای مدت طولانی زندگی کنند. در این راستا فضای (منابع) کمی روی زمین وجود خواهد داشت و کشتی ها برای حرکت به سیارات دیگر مورد نیاز خواهند بود. متأسفانه در این دنیا اشتباهی رخ داد و مردم با کمک اولین موشک ها تصمیم گرفتند به سادگی هم نوع خود را نابود کنند...

با تشکر از همه کسانی که خواندند.

کلیه حقوق محفوظ است © 2016
هرگونه استفاده از مطالب فقط با لینک فعال به منبع مجاز است.

اولین موتور احتراق داخلی واقعا کارآمد (ICE) در آلمان در سال 1878 ظاهر شد. اما تاریخ ایجاد موتورهای احتراق داخلیریشه در فرانسه دارد. که در 1860 مخترع فرانسوی Etwen Lenoirاختراع کرد اولین موتور احتراق داخلی. اما این واحد ناقص و با راندمان پایین بود و در عمل قابل استفاده نبود. یک مخترع فرانسوی دیگر به کمک آمد بو دو روشا، که در سال 1862 استفاده از چرخه چهار زمانه را در این موتور پیشنهاد کرد:
1. مکش
2. فشرده سازی
3. احتراق و انبساط
4. اگزوز
این طرحی بود که توسط مخترع آلمانی استفاده شد نیکولاس اتو، ساخته شده در سال 1878 اولین موتور چهار زمانهاحتراق داخلی،راندمان آن به 22٪ رسید که به طور قابل توجهی از مقادیر به دست آمده با استفاده از موتورهای انواع قبلی فراتر رفت.

اولین خودرو با موتور احتراق داخلی چهار زمانه، کالسکه سه چرخ کارل بنز بود که در سال 1885 ساخته شد. یک سال بعد (1886) یک گزینه ظاهر شد

او حق اختراع استفاده و روش تولید گاز روشن کننده با تقطیر خشک چوب یا زغال سنگ را دریافت کرد. این کشف در درجه اول برای توسعه فناوری روشنایی اهمیت زیادی داشت. خیلی زود در فرانسه و سپس در سایر کشورهای اروپایی، لامپ های گازی با موفقیت با شمع های گران قیمت رقابت کردند. با این حال، گاز روشن نه تنها برای روشنایی مناسب بود.

ثبت اختراع طراحی موتور گازی

لنوار به موفقیت فوری دست پیدا نکرد. بعد از اینکه امکان ساخت تمام قطعات و مونتاژ دستگاه فراهم شد، برای مدت بسیار کوتاهی کار کرد و متوقف شد، زیرا در اثر گرم شدن، پیستون منبسط شده و در سیلندر گیر کرده بود. Lenoir موتور خود را با توسعه یک سیستم خنک کننده آب بهبود بخشید. با این حال، پرتاب دوم نیز به دلیل حرکت ضعیف پیستون شکست خورد. Lenoir طراحی خود را با یک سیستم روانکاری تکمیل کرد. تنها پس از آن موتور شروع به کار کرد.

آگوست اتو

جستجو برای سوخت جدید

بنابراین، جستجو برای سوخت جدید برای موتور احتراق داخلی متوقف نشد. برخی از مخترعان سعی کردند از بخار سوخت مایع به عنوان گاز استفاده کنند. در سال 1872، برایتون آمریکایی سعی کرد برای این منظور از نفت سفید استفاده کند. با این حال، نفت سفید به خوبی تبخیر نشد و برایتون به یک محصول نفتی سبک تر - بنزین تبدیل شد. اما برای اینکه یک موتور سوخت مایع با موفقیت با یک موتور گازی رقابت کند، ایجاد آن ضروری بود دستگاه خاصبرای تبخیر بنزین و به دست آوردن مخلوط قابل اشتعال آن با هوا.

برایتون، در همان سال 1872، یکی از اولین کاربراتورهای به اصطلاح "تبخیری" را ارائه کرد، اما به طور رضایت بخش کار کرد.

موتور گازسوز

یک موتور بنزینی کارآمد تنها ده سال بعد ظاهر شد. مخترع آن مهندس آلمانی گوتلیب دایملر بود. او سال ها برای شرکت اتو کار می کرد و عضو هیئت مدیره آن بود. در اوایل دهه 80، او پروژه ای را برای یک موتور بنزینی فشرده که می تواند در حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرد، به رئیس خود پیشنهاد کرد. اتو به پیشنهاد دایملر واکنش سردی نشان داد. سپس دایملر به همراه دوستش ویلهلم مایباخ تصمیم جسورانه ای گرفتند - در سال 1882 آنها شرکت اتو را ترک کردند، یک کارگاه کوچک در نزدیکی اشتوتگارت به دست آوردند و شروع به کار بر روی پروژه خود کردند.

مشکلی که دایملر و مایباخ با آن روبه‌رو بودند، مشکل ساده‌ای نبود: آن‌ها تصمیم گرفتند موتوری بسازند که به ژنراتور گاز نیاز نداشته باشد، بسیار سبک و جمع‌وجور باشد، اما در عین حال به اندازه‌ای قدرتمند باشد که بتواند خدمه را به حرکت درآورد. دایملر انتظار داشت با افزایش سرعت شفت به افزایش قدرت دست یابد، اما برای این کار لازم بود فرکانس احتراق مورد نیاز مخلوط را تضمین کرد. در سال 1883، اولین موتور بنزینی با احتراق از یک لوله توخالی داغ که به داخل سیلندر باز می شد، ایجاد شد.

اولین مدل موتور بنزینی برای نصب ثابت صنعتی در نظر گرفته شده بود.

فرآیند تبخیر سوخت مایع در اول موتورهای بنزینیچیزهای زیادی باقی مانده است. بنابراین اختراع کاربراتور انقلابی واقعی در موتورسازی ایجاد کرد. مهندس مجارستانی Donat Banki را خالق آن می دانند. در سال 1893، او حق اختراع یک کاربراتور جت را که نمونه اولیه همه کاربراتورهای مدرن بود، به ثبت رساند. بر خلاف پیشینیان خود، بنکس پیشنهاد کرد که بنزین را تبخیر نکنید، بلکه آن را در هوا اسپری کنید. این امر توزیع یکنواخت آن را در سراسر سیلندر تضمین کرد و تبخیر خود در سیلندر تحت تأثیر گرمای فشرده سازی رخ داد. برای اطمینان از اتمیزه شدن، بنزین توسط یک جریان هوا از طریق یک نازل اندازه گیری مکیده شد و قوام ترکیب مخلوط با حفظ سطح ثابت بنزین در کاربراتور به دست آمد. جت به شکل یک یا چند سوراخ در لوله ای عمود بر جریان هوا ساخته می شد. برای حفظ فشار، یک مخزن کوچک با یک شناور در نظر گرفته شده بود که سطح را در ارتفاع مشخصی حفظ می کرد، به طوری که میزان مکش بنزین متناسب با مقدار هوای ورودی بود.

اولین موتورهای احتراق داخلی تک سیلندر بودند و برای افزایش قدرت موتور معمولاً حجم سیلندر را افزایش می دادند. سپس با افزایش تعداد سیلندرها شروع به رسیدن به این هدف کردند.

در پایان قرن نوزدهم، موتورهای دو سیلندر ظاهر شدند و از اوایل قرن، موتورهای چهار سیلندر شروع به گسترش کردند.

همچنین ببینید

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید "تاریخچه ایجاد موتورهای احتراق داخلی" در فرهنگ های دیگر چیست:

نمودار: موتور احتراق داخلی دو زمانه با صدا خفه کن ... ویکی پدیا

موتور دلتا در موزه ملی راه آهن، یورک، انگلستان موتور دلتا (Napier Deltic) یک موتور بریتانیایی با پیشرانه ضد ... ویکی پدیا

ترسیم گاری بخار کوگنو (جاناتان هولگوینیسبورگ) (1769) تاریخچه ماشین در سال 1768 با ایجاد وسایل نقلیه بخار با قابلیت حمل و نقل افراد آغاز شد ... ویکی پدیا

اطلاعات را بررسی کنید بررسی صحت حقایق و قابلیت اطمینان اطلاعات ارائه شده در این مقاله ضروری است. در صفحه بحث باید توضیح داده شود... ویکی پدیا

مطالب 1 اختراع موتور سیکلت 2 موتور سیکلت در قرن 20 و در آغاز قرن 21 ... ویکی پدیا

راه اندازی سفینه فضاییآپولو 11 از مرکز فضایی کندی تا ماه در سال 1969. تاریخ فناوری و صنعتی ایالات متحده شکل گیری قدرتمندترین و تکنو... ویکی پدیا

توسعه اولین موتور احتراق داخلی تقریباً دو قرن به طول انجامید تا زمانی که رانندگان بتوانند نمونه های اولیه را بشناسند. موتورهای مدرن. همه چیز با بنزین شروع شد نه بنزین. از جمله افرادی که در تاریخ خلقت نقش داشته اند می توان به اتو، بنز، مایباخ، فورد و دیگران اشاره کرد. اما آخرین اکتشافات علمی کل دنیای خودرو را زیر و رو کرده است، زیرا پدر اولین نمونه اولیه فرد اشتباهی در نظر گرفته شد.

لئوناردو اینجا هم دست داشت

فرانسوا آیزاک دی ریواز تا سال 2016 بنیانگذار اولین موتور احتراق داخلی به حساب می آمد. اما یک کشف تاریخی که توسط دانشمندان انگلیسی انجام شد، کل جهان را زیر و رو کرد. در حفاری در نزدیکی یکی از صومعه های فرانسوی، نقاشی هایی یافت شد که متعلق به لئوناردو داوینچی بود. در میان آنها نقاشی یک موتور احتراق داخلی بود.

البته، اگر به اولین موتورهایی که اتو و دایملر ساخته اند نگاه کنید، می توانید شباهت هایی در طراحی پیدا کنید، اما آنها دیگر با واحدهای قدرت مدرن وجود ندارند.

داوینچی افسانه ای تقریباً 500 سال از زمان خود جلوتر بود، اما از آنجایی که تکنولوژی زمان خود و همچنین توانایی های مالی او را محدود کرده بود، هرگز نتوانست موتوری بسازد.

با بررسی دقیق نقشه، مورخان مدرن، مهندسان و طراحان مشهور خودرو در جهان به این نتیجه رسیده اند که این واحد قدرتمی تواند کاملاً سازنده کار کند. بنابراین، شرکت فورد شروع به توسعه نمونه اولیه موتور احتراق داخلی، بر اساس نقشه‌های داوینچی کرد. اما این آزمایش تنها نیمی از موفقیت بود. موتور روشن نشد.

اما، برخی از پیشرفت‌های مدرن باعث شد که هنوز به واحد نیرو بخشیده شود. این یک نمونه آزمایشی باقی ماند، اما فورد چیزی برای خودش یاد گرفت - اندازه اتاق های احتراق برای اتومبیل های کلاس B، که 83.7 میلی متر است. همانطور که مشخص شد، این اندازه ایده آل برای احتراق مخلوط هوا و سوخت برای این دسته از موتورها است.

مهندسی و تئوری

مطابق با حقایق تاریخیدر قرن هفدهم، دانشمند و فیزیکدان هلندی کریستین هاگنز اولین موتور احتراق داخلی نظری را بر اساس باروت ساخت. اما او مانند لئوناردو در غل و زنجیر تکنولوژی زمان خود بود و هرگز نتوانست رویای خود را محقق کند.

فرانسه. قرن 19. عصر مکانیزاسیون انبوه و صنعتی شدن آغاز می شود. در این زمان است که می توانید چیزی باورنکردنی خلق کنید. اولین کسی که موفق به مونتاژ یک موتور احتراق داخلی شد، نیکفور نیپس فرانسوی بود که او را پیرائولوفور نامید. او با برادرش کلود کار می کرد و با هم، قبل از ایجاد موتور احتراق داخلی، مکانیسم های مختلفی را ارائه کردند که مشتریان خود را پیدا نکردند.

در سال 1806، اولین موتور در آکادمی ملی فرانسه ارائه شد. روی گرد و غبار زغال سنگ کار می کرد و دارای تعدادی نقص طراحی بود. با وجود تمام کاستی ها، موتور دریافت کرد بررسی های مثبتو توصیه ها در نتیجه، برادران نیپس کمک مالی و یک سرمایه گذار دریافت کردند.

موتور اول به توسعه خود ادامه داد. نمونه اولیه پیشرفته تری روی قایق ها و کشتی های کوچک نصب شد. اما این برای کلود و نیسیفور کافی نبود، آنها می خواستند تمام دنیا را شگفت زده کنند، بنابراین برای بهبود واحد نیرو خود به مطالعه علوم دقیق مختلف پرداختند.

بنابراین، تلاش های آنها با موفقیت به پایان رسید و در سال 1815 Nicephore آثار شیمیدان Lavoisier را یافت که نوشت که "روغن های فرار" که بخشی از فرآورده های نفتی هستند، می توانند در هنگام تعامل با هوا منفجر شوند.

1817 کلود به انگلستان سفر می کند تا یک پتنت جدید برای موتور به دست آورد، زیرا دوره اعتبار در فرانسه به پایان می رسید. در این مرحله برادران از هم جدا می شوند. کلود بدون اطلاع برادرش شروع به کار روی موتور می کند و از او پول می خواهد.

تحولات کلود فقط در تئوری تایید شد. موتور اختراع شده به طور گسترده تولید نشد، بنابراین بخشی از تاریخ مهندسی فرانسه شد و نیپس با یک بنای یادبود جاودانه شد.

پسر فیزیکدان و مخترع معروف سادی کارنو رساله ای منتشر کرد که او را به اسطوره ای در صنعت خودروسازی تبدیل کرد و او را در سراسر جهان شهرت کرد. این اثر 200 نسخه داشت و «بازتاب‌هایی در مورد نیروی محرکه آتش و ماشین‌هایی که قادر به توسعه این نیرو هستند» نام داشت که در سال 1824 منتشر شد. از این لحظه است که تاریخچه ترمودینامیک آغاز می شود.

1858 ژان ژوزف اتین لنوار، دانشمند و مهندس بلژیکی، یک موتور دو زمانه را مونتاژ می کند. عناصر متمایز این بود که کاربراتور و اولین سیستم جرقه زنی داشت. سوخت گاز زغال سنگ بود. اما نمونه اولیه تنها برای چند ثانیه کار کرد و سپس برای همیشه شکست خورد.

این به این دلیل اتفاق افتاد که موتور سیستم های روغن کاری و خنک کننده نداشت. با وجود این شکست، لنویر تسلیم نشد و به کار بر روی نمونه اولیه ادامه داد و در سال 1863، موتور نصب شده بر روی نمونه اولیه 3 چرخ خودرو، 50 مایل اولیه تاریخی را طی کرد.

همه این تحولات آغاز عصر خودروسازی بود. اولین موتورهای احتراق داخلی به توسعه خود ادامه دادند و سازندگان آنها نام آنها را در تاریخ جاودانه کردند. از جمله مهندس اتریشی زیگفرید مارکوس، جورج برایتون و دیگران بودند.

آلمانی های افسانه ای سکان هدایت را در دست می گیرند

در سال 1876، توسعه دهندگان آلمانی شروع به گرفتن باتوم کردند، که نام آنها این روزها با صدای بلند طنین انداز است. اولین موردی که مورد توجه قرار می گیرد نیکلاس اتو و "چرخه اتو" افسانه ای او است. او اولین کسی بود که نمونه اولیه موتور 4 سیلندر را توسعه داد و ساخت. پس از این، قبلاً در سال 1877، او یک موتور جدید را به ثبت رساند که زیربنای اکثر موتورها و هواپیماهای مدرن اوایل قرن بیستم است.

نام دیگری در تاریخ صنعت خودرو که امروزه بسیاری از مردم آن را می شناسند، گوتلیب دایملر است. او و دوست مهندس و برادرش ویلهلم مایباخ یک موتور مبتنی بر گاز ساختند.

سال 1886 نقطه عطفی بود، زیرا دایملر و مایباخ بودند که اولین خودرو با موتور احتراق داخلی را ساختند. واحد نیرو "Reitwagen" نام داشت. این موتور قبلا بر روی دو چرخ نصب شده بود. مایباخ اولین کاربراتور با جت را توسعه داد که برای مدت طولانی نیز مورد استفاده قرار گرفت.

برای ایجاد یک موتور احتراق داخلی کاربردی، مهندسان بزرگ باید نقاط قوت و ذهن خود را ترکیب می کردند. بنابراین، گروهی از دانشمندان، که شامل دایملر، مایباخ و اتو می‌شد، شروع به مونتاژ موتورها با نرخ دو موتور در روز کردند که در آن زمان سرعت بالایی داشت. اما، همانطور که همیشه اتفاق می افتد، مواضع دانشمندان در بهبود واحدهای نیرو از هم جدا شد و دایملر تیم را ترک کرد و شرکت خود را تأسیس کرد. در نتیجه این اتفاقات، مایباخ دوست خود را تعقیب می کند.

1889 دایملر اولین شرکت خودروسازی را با نام Daimler Motoren Gesellschaft تأسیس کرد. در سال 1901، مایباخ اولین مرسدس بنز را مونتاژ کرد که آغازی برای برند افسانه ای آلمانی بود.

یکی دیگر از مخترعان آلمانی به همان اندازه افسانه ای کارل بنز است. جهان اولین نمونه اولیه موتور او را در سال 1886 دید. اما قبل از ایجاد اولین موتور خود، موفق به تأسیس شرکت بنز و شرکت شد. بقیه داستان به سادگی شگفت انگیز است. بنز که تحت تأثیر پیشرفت های دایملر و میباخ قرار گرفته بود، تصمیم گرفت همه شرکت ها را در یک شرکت ادغام کند.

بنابراین، ابتدا "Benz & Company" با "Daimler Motoren Gesellschaft" ادغام می شود و تبدیل به " دایملر-بنز" متعاقباً، این اتصال بر میباخ تأثیر گذاشت و شرکت شروع به نامگذاری "Mersedes-Benz" کرد.

یکی دیگر از رویدادهای مهم در صنعت خودرو در سال 1889 اتفاق افتاد، زمانی که دایملر توسعه یک واحد قدرت V شکل را پیشنهاد کرد. ایده او توسط مایباخ و بنز انتخاب شد و در سال 1902 موتورهای Vشروع به تولید در هواپیماها و بعداً در اتومبیل ها کرد.

پدر، بنیانگذار صنعت خودرو

اما، هر چه می توان گفت، بزرگترین سهم در توسعه صنعت خودرو و توسعه موتور خودرو توسط طراح، مهندس و صرفاً یک افسانه آمریکایی - هنری فورد انجام شد. شعار او: "یک ماشین برای همه" در بین مردم عادی شهرت پیدا کرد که آنها را جذب کرد. او پس از تأسیس شرکت فورد در سال 1903، نه تنها به توسعه نسل جدیدی از موتورها برای خودروی فورد A خود پرداخت، بلکه مشاغل جدیدی را به مهندسان و مردم عادی داد.

در سال 1903، سلدن با فورد مخالفت کرد، او ادعا کرد که اولین کسی است که از توسعه موتور خود استفاده می کند. این محاکمه 8 سال به طول انجامید ، اما هیچ یک از شرکت کنندگان نتوانستند پرونده را برنده شوند ، زیرا دادگاه تصمیم گرفت که حقوق سلدن نقض نشده است و فورد از نوع و طراحی موتور خود استفاده می کند.

در سال 1917، زمانی که ایالات متحده وارد اولین جنگ جهانی، فورد توسعه اولین را آغاز می کند موتور سنگینبرای کامیون با افزایش قدرت. بنابراین ، در پایان سال 1917 ، هنری اولین واحد 8 سیلندر 4 زمانه بنزینی فورد M را معرفی کرد که نصب آن بر روی کامیون ها و متعاقباً در طول جنگ جهانی دوم در برخی از هواپیماهای باری آغاز شد.

زمانی که دیگر خودروسازان روزهای سختی را سپری می‌کردند، شرکت هنری فورد رونق گرفت و توانست گزینه‌های موتور جدیدی را ایجاد کند که در بین طیف گسترده‌ای از خودروهای فورد استفاده می‌شد.

نتیجه

در واقع، اولین موتور احتراق داخلی توسط لئوناردو داوینچی اختراع شد، اما این فقط در تئوری بود، زیرا او توسط فناوری زمان خود محدود شده بود. اما اولین نمونه اولیه توسط هلندی کریستین هاگنس روی پای خود قرار گرفت. سپس تحولات برادران نیپس فرانسوی بود.

اما با این وجود، موتورهای احتراق داخلی با پیشرفت مهندسان بزرگ آلمانی مانند اتو، دایملر و مایباخ، محبوبیت و توسعه گسترده ای پیدا کردند. به طور جداگانه، شایان ذکر است که شایستگی در توسعه موتورهای پدر بنیانگذار صنعت خودرو، هنری فورد، وجود دارد.