最初の内燃エンジンの誕生の歴史 本物の最初のもの
効率的な内燃エンジン (ICE)
1878年にドイツで登場しました。 しかし創造の歴史
ICE のルーツはフランスにあります。
1860年、フランスの発明家エヴァン・ルノワールが
発明した
最初の内燃エンジン。 しかしこのユニットは
不完全で効率が低く、使用できませんでした
練習中。 別のフランス人が助けに来た
発明家ボー・ド・ロシャスは1862年に次のように提案した。
このエンジンでは 4 つのストロークを使用します。
1.入口
2.圧縮
3.作動ストローク
4.排気行程
4ストローク内燃エンジンを搭載した最初の自動車は
1885年に建造されたカール・ベンツの三輪馬車
年。
1年後（1886年）、ゴットリーブ・ダイマーのバージョンが登場しました。
両方の発明者は互いに独立して研究しました。
1926 年に両社は合併し、ダイムラー・ベンツが誕生しました。
A.G.
内燃機関の動作原理
現代の車は、ほとんどの場合、内部エンジンによって駆動される
燃焼。 そのようなエンジンは膨大な数あります。
たくさんの。 ボリュームが違いますが、
シリンダー数、パワー、スピード
回転数、使用燃料（ディーゼル、
ガソリンおよびガス内燃エンジン）。 しかし、基本的には、
内燃機関装置,
のように思える。 このデバイスはどのように機能し、その理由を教えてください。
4ストロークエンジンと呼ばれる
内部燃焼？ 内燃機関について
それは明らかだ。 燃料はエンジン内で燃焼します。 あ
なぜ4ストロークエンジンなのか、それは何ですか？
確かに2ストロークもあります
エンジン。 でも車にも使われてるよ
めったに。 4ストロークエンジン
彼の仕事ができるという理由で呼ばれた
4等分します。
ピストンはシリンダーを 2 回、つまり 4 回通過します。
上に2回、下に2回。 ビートは次から始まります
ピストンが最下位にある、または
一番上のポイント。 自動車整備士の方はこちら
上死点（TDC）と呼ばれる、
下死点 (BDC)。
最初のストロークは吸気ストロークです
最初のストロークは吸気ストロークとも呼ばれ、TDC から開始 (先頭
死点）。 下に移動
ピストンがシリンダーに吸い込まれる
空気と燃料の混合物。 仕事
このタクトは次のときに発生します。
吸気バルブを開けます。 ところで、
を備えたエンジンがたくさんあります
いくつかの吸気バルブ。
その数、大きさ、時間
開いた状態であること
大きな影響を与える可能性があります
エンジンパワー。 食べる
エンジン
ペダルの圧力に応じて
ガス、強制
滞在時間の増加
吸気バルブが開いている
状態。 これはのために作られています
数を増やす
燃料を摂取し、
燃焼後に増加する
エンジンパワー。 自動車、
この場合、おそらくかなりの
より速くスピードアップします。
2番目の行程は圧縮行程です
エンジンの次のストロークは、圧縮ストローク。 ピストンの後
最低点に達した、と彼は始める
上向きに上昇し、それによって圧迫されます
シリンダーにそのまま入った混合物
摂取。 燃料混合物は圧縮されて、
燃焼室の容積。 これは何ですか
そんなカメラ？ フリースペース
ピストンの上部との間
シリンダーの上部にある
ピストンが上死点にある
その点を燃焼室といいます。
エンジン動作のこの行程中のバルブ
完全に閉じた状態。 密度が高いほど
閉じると圧縮が発生します
より良い品質。 非常に重要
この場合、次の条件があります
ピストン、シリンダー、ピストンリング。
大きな隙間がある場合は、
適切な圧縮は機能しませんが、
したがって、そのような力
エンジンはかなり低くなります。 程度
圧縮 - 圧縮、確認できます
特別な装置。 サイズ別
圧縮すると、次のように結論付けることができます。
エンジンの磨耗の程度。
3番目のストロークはパワーストロークです
3番目のビートが効いています。TDC。 彼は労働者と呼ばれています
偶然ではありません。 結局のところ、これはまさにそれです
アクションが起こる
車を強制する
動く。 このビートで仕事に向かう
点火システムがオンになります。 なぜ
それがこのシステムの名前ですか？ はい
彼女には責任があるから
圧縮された燃料混合物の点火
シリンダー内、燃焼室内。
それは非常に簡単に機能します - キャンドル
システムが火花を散らします。 正義
そのために、火花は注目に値します
の点火プラグに発行されました
到達する数度前に
トップポイントピストン。 これら
度、最新のエンジンでは、
自動的に調整される
車の「頭脳」。 その後
燃料が発火すると、それが起こります
爆発 - それは急激に増加します
ボリューム、ピストンを強制する
下に移動。 このストロークのバルブ
エンジンの動作、次のように
前、閉まっています
状態。
4番目のストロークはリリースストロークです
4 ストローク目の作業エンジン、最後
高校卒業。 到達した
最低点、その後
エンジン内のパワーストローク
開き始めます
排気バルブ。 そのような
バルブ、吸気バルブ、
おそらくいくつか。
ピストンを上に動かすと、
このバルブを通して取り除きます
～からの排気ガス
シリンダー - 換気
彼の。 うまくいくほど
排気バルブ
より多くの排気ガス
シリンダーから外しますので、
それによって解放される
新しいバッチの場所
燃料と空気の混合物。
内燃機関の種類
ディーゼル内燃機関
ディーゼルエンジン - ピストン内燃エンジン、
燃焼原理
からの噴霧燃料
圧縮加熱されたものとの接触
空気。 ディーゼルエンジンが稼働中
ディーゼル燃料について（一般的な用語では、
"ディーゼル"）
1890 年、ルドルフ ディーゼルはこの理論を開発しました。
「経済的な熱機関」
強力な圧縮のおかげで、
シリンダーはその性能を大幅に改善します
効率。 彼はその特許を取得した
エンジン 1893 年 2 月 23 日。
「ディーゼルモーター」と呼ばれる機能する例は、1897 年初頭までにディーゼル社によって製造されました。
そして同年1月28日には無事に成功しました。
テスト済み
噴射エンジンの動作原理
現代の注射では誰もが使えるエンジン
シリンダー付属
個別のノズル。
すべてのインジェクターが接続されています
燃料レール、ここで
燃料が不足しています
生み出すプレッシャー
電動燃料ポンプ。
注入量
燃料は～に依存します
オープニング期間
インジェクター。 発見の瞬間
電子ユニットを調整します
コントロール（コントローラー）オン
加工されたものに基づいて
さまざまなデータからのデータ
センサー
1 スライド
2 スライド
内燃エンジン (ICE と略称) は、燃料の化学エネルギーが有用な機械的仕事に変換される装置です。 ICE は次のように分類されます。 目的によって、輸送用、定置用、特殊なものに分けられます。 使用される燃料の種類別 - 軽質液体 (ガソリン、ガス)、重質液体 (ディーゼル燃料)。 可燃性混合物の形成方法によると、ディーゼル内燃エンジンの外部（キャブレター）と内部です。 点火方法（火花または圧縮）による。 シリンダーの数と配置に基づいて、直列、縦型、対向、V 型、VR 型、W 型エンジンに分類されます。
3 スライド
内燃機関の要素: シリンダー ピストン - シリンダー内で動きます 燃料噴射弁 スパーク プラグ - シリンダー内の燃料に点火します ガス放出バルブ クランクシャフト - ピストンによって回転します
4 スライド
ピストン内燃機関の運転サイクル ピストン内燃機関は、運転サイクルのストローク数に応じて 2 ストロークと 4 ストロークに分類されます。 ピストン内燃機関の動作サイクルは、吸気、圧縮、燃焼、膨張、排気の 5 つのプロセスで構成されます。
5 スライド
6 スライド
1. 吸気プロセス中、ピストンは上死点 (TDC) から下死点 (BDC) まで移動し、シリンダーのピストン上の空いた空間は空気と燃料の混合物で満たされます。 インテークマニホールドとエンジンシリンダー内の圧力差により、吸気バルブが開くと混合気がシリンダー内に入ります（吸い込まれます）。
7 スライド
2. 圧縮プロセス中、両方のバルブが閉じられ、ピストンは地面から移動します。 e.m.tへ ピストン上部キャビティの容積を減らすと、作動混合物 (一般的な場合は作動流体) が圧縮されます。 作動流体の圧縮は燃焼プロセスを加速し、それによって燃料がシリンダー内で燃焼するときに放出される熱を完全に利用できるかどうかが決まります。
8 スライド
3. 燃焼プロセス中、燃料は作動混合物に含まれる空気中の酸素によって酸化され、その結果、ピストン上のキャビティ内の圧力が急激に増加します。
スライド 9
4. 膨張プロセス中、膨張しようとする高温ガスがピストンを上部から動かします。 n.m.tへ ピストンの作動ストロークが完了すると、圧力がコネクティングロッドを介してクランクシャフトのコネクティングロッドジャーナルに伝達され、ピストンが回転します。
10 スライド
5. リリースプロセス中、ピストンは地面から移動します。 e.m.tへ そして、この時点までに開いている 2 番目のバルブを介して、排気ガスがシリンダーの外に押し出されます。 燃焼生成物は燃焼室の容積内にのみ残り、そこからピストンによって押し出されることができません。 エンジン動作の継続性は、その後の動作サイクルの繰り返しによって確保されます。
11 スライド
12 スライド
自動車の歴史 自動車の歴史は 1768 年に始まり、人を輸送できる蒸気動力の乗り物が開発されました。 1806 年に、内燃エンジンを搭載した最初の自動車が英語で登場しました。 可燃性ガスは、1885 年に今日広く使用されているガソリンまたはガソリン内燃エンジンの登場につながりました。
スライド 13
先駆的な発明家 多くの自動車技術を発明したドイツの技術者カール・ベンツは、現代の自動車の発明者とも考えられています。
スライド 14
カール・ベンツ 1871 年、アウグスト・リッターとともにマンハイムで機械工房を組織し、2 ストローク ガソリン エンジンの特許を取得し、すぐに未来の自動車のシステム (アクセル、点火システム、キャブレター、クラッチ、ギアボックス) の特許を取得しました。そして冷却ラジエーター。
内燃機関 (ICE と略称) はエンジンの一種、熱機関であり、作業領域で燃焼する燃料 (通常は液体または気体の炭化水素燃料) の化学エネルギーが機械的仕事に変換されます。 内燃エンジンは比較的不完全なタイプの熱機関（騒音が大きく、有害な排出物があり、耐用年数が短い）であるにもかかわらず、その自律性（必要な燃料には最高の電池よりもはるかに多くのエネルギーが含まれている）により、内燃エンジンは、たとえば輸送分野などで非常に広く普及しています。
内燃機関の創造の歴史 1799 年、フランスの技術者フィリップ・ルボンが発光ガスを発見しました。 1799 年に、彼は木材または石炭の乾留による照明用ガスの使用および製造方法に関する特許を取得しました。 この発見は、主に照明技術の開発にとって非常に重要でした。 すぐにフランスで、そして他のヨーロッパ諸国でも、ガス灯が高価なろうそくとうまく競争し始めました。 しかし、照明ガスは照明だけに適しているわけではありません。
ガスエンジン設計の特許。 1801 年、ル ボンはガス エンジンの設計に関する特許を取得しました。 この機械の動作原理は、彼が発見したガスのよく知られた特性に基づいていました。空気との混合物が点火すると爆発し、大量の熱を放出します。 燃焼生成物は急速に膨張し、環境に強い圧力をかけました。 適切な条件を作り出すことで、放出されたエネルギーを人類の利益のために使用できます。 ルボンのエンジンには 2 つのコンプレッサーと 1 つの混合室がありました。 1 つのコンプレッサーは圧縮空気をチャンバーに送り込み、もう 1 つはガス発生器からの圧縮照明ガスを送り込むことになっていました。 次に、ガスと空気の混合物が作動シリンダーに入り、そこで点火しました。 エンジンは複動式で、交互に作動する作動室がピストンの両側にありました。 基本的に、ル ボンは内燃機関のアイデアを思いつきましたが、発明を実現する前に 1804 年に亡くなりました。
ジャン・エティエンヌ・ルノワール その後、さまざまな国の数人の発明家が、実用的なランプガスエンジンを作成しようと試みました。 しかし、これらすべての試みは、蒸気エンジンとうまく競争できるエンジンの市場への出現にはつながりませんでした。 商業的に成功した内燃エンジンの開発の栄誉は、ベルギーのエンジニア、ジャン・エティエンヌ・ルノワールに与えられました。 Lenoir 氏は、亜鉛メッキ工場で働いているときに、電気火花を使用してガス エンジンの混合気を点火できるというアイデアを思いつき、このアイデアに基づいてエンジンを製造することにしました。 レノアはすぐには成功しませんでした。 すべての部品を作成し、機械を組み立てることができた後、非常に短時間動作しましたが、加熱によりピストンが膨張してシリンダーに詰まり、停止したためです。 レノアは水冷システムを開発してエンジンを改良しました。 しかし、2回目の打ち上げもピストンの動きが悪く失敗した。 Lenoir は、その設計に潤滑システムを追加しました。 そのとき初めてエンジンが動き始めました。
オーガスト・オットー 1864 年に、さまざまな出力のこれらのエンジンが 300 基以上生産されました。 裕福になったレノアは車の改良に取り組むのをやめ、これが車の運命を決定づけた。ドイツの発明家アウグスト・オットーが開発したより先進的なエンジンによって車は市場から追い出された。 1864 年に、彼はガス エンジンのモデルの特許を取得し、同年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を活用する契約を結びました。 すぐに「オットー・アンド・カンパニー」という会社が設立されました。 一見すると、Otto エンジンは Lenoir エンジンから一歩後退したものでした。 シリンダーは垂直でした。 回転軸は側面のシリンダーの上に配置されました。 シャフトに接続されたラックがピストン軸に沿ってシャフトに取り付けられました。 エンジンは次のように動作しました。 回転軸がピストンをシリンダー高さの1/10まで上昇させると、ピストンの下に吐出空間が形成され、空気とガスの混合物が吸入される。 次いで、混合物が発火した。 オットーもランゲンも電気工学の十分な知識を持たず、電気点火を断念した。 点火はチューブを通して直火で行った。 爆発中、ピストン下の圧力は約 4 気圧まで増加しました。 この圧力の影響でピストンが上昇し、ガスの体積が増加し、圧力が低下しました。 ピストンが上昇すると、特別な機構がラックとシャフトを切り離しました。 ピストンは、最初はガス圧を受け、次に慣性によって上昇し、その下に真空が生成されました。 これにより、燃焼した燃料のエネルギーが最大限にエンジン内で利用されるようになりました。 これがオットーの最初の主な発見でした。 大気圧の影響下でピストンの下降行程が始まり、シリンダー内の圧力が大気圧に達した後、排気バルブが開き、ピストンの質量が排気ガスを追い出します。 燃焼生成物のより完全な膨張により、このエンジンの効率はレノア エンジンの効率よりも大幅に高く、15% に達しました。つまり、当時の最高の蒸気エンジンの効率を上回っていました。
オットー エンジンはレノア エンジンよりもほぼ 5 倍経済的であったため、すぐに大きな需要が生じました。 その後数年間で、約 5,000 個が製造されました。 オットーはデザインを改善するために一生懸命働きました。 すぐにラックはクランクトランスミッションに置き換えられました。 しかし、オットーが新しい 4 ストローク サイクル エンジンの特許を取得した 1877 年に、彼の最も重要な発明が生まれました。 このサイクルは、今日でもほとんどのガスおよびガソリン エンジンの動作の基礎となっています。 翌年には、新しいエンジンがすでに生産開始されました。 4 ストローク サイクルはオットーの最大の技術的成果でした。 しかし、発明の数年前に、まったく同じエンジン動作原理がフランスの技術者ボー・ド・ロシュによって説明されていたことがすぐに判明しました。 フランスの実業家のグループが法廷でオットーの特許に異議を唱えた。 法廷は彼らの主張に説得力があると判断した。 オットーの特許に基づく権利は、4 ストローク サイクルにおける彼の独占の取り消しを含め、大幅に縮小されました。 競合他社が 4 ストローク エンジンの生産を開始しましたが、長年の生産で証明されたオットー モデルが依然として最高であり、その需要は止まりませんでした。 1897 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンが約 42,000 個生産されました。 しかし、照明ガスが燃料として使用されたという事実は、最初の内燃機関の適用範囲を大幅に狭めました。 照明とガスのプラントの数はヨーロッパでも微々たるもので、ロシアにはモスクワとサンクトペテルブルクの2か所しかありませんでした。
新しい燃料の探索 したがって、内燃機関用の新しい燃料の探索は止まらなかった。 何人かの発明者は、液体燃料蒸気を気体として使用しようとしました。 1872 年にアメリカのブライトンはこの目的に灯油を使用しようとしました。 しかし、灯油はうまく蒸発しなかったため、ブライトンはより軽い石油製品であるガソリンに切り替えました。 しかし、液体燃料エンジンがガスエンジンとうまく競争するには、ガソリンを蒸発させて空気と可燃性の混合物を得る特別な装置を作成する必要がありました。 ブレイトンは同じ 1872 年に、最初のいわゆる「蒸発式」キャブレターの 1 つを考案しましたが、その機能は満足のいくものではありませんでした。
ガソリンエンジン 実用可能なガソリンエンジンはわずか10年後に登場しました。 発明者はドイツの技術者ジュリアス・ダイムラーでした。 長年にわたり、彼はオットーの会社で働き、取締役会のメンバーでした。 80 年代初頭、彼は上司に輸送に使用できる小型ガソリン エンジンのプロジェクトを提案しました。 オットーはダイムラーの提案に冷淡な反応を示した。 その後、ダイムラーは友人のヴィルヘルム マイバッハとともに大胆な決断を下しました。1882 年に彼らはオットーの会社を去り、シュトゥットガルト近くの小さな工房を買収し、プロジェクトに取り組み始めました。 ダイムラーとマイバッハが直面した問題は簡単なものではありませんでした。彼らは、ガス発生器を必要とせず、非常に軽量かつコンパクトでありながら、乗組員を推進するのに十分な強力なエンジンを開発することにしました。 ダイムラーは軸速度を上げることで出力向上を期待していましたが、そのためには必要な混合気の点火頻度を確保する必要がありました。 1883 年に、シリンダー内に開いた高温の中空管から点火する最初のガソリン エンジンが作成されました。 ガソリン エンジンの最初のモデルは、産業用の定置設置を目的としていました。
最初のガソリンエンジンにおける液体燃料の蒸発プロセスには、まだ多くの点が望まれていました。 したがって、キャブレターの発明はエンジン製造に真の革命をもたらしました。 ハンガリーの技術者ドナート・バンキがその作成者と考えられています。 1893 年に、彼はジェット付きキャブレターの特許を取得しました。これは、現代のすべてのキャブレターの原型となりました。 前任者とは異なり、バンクスはガソリンを蒸発させるのではなく、空中に細かく噴霧することを提案しました。 これにより、シリンダー全体に均一に分散することが保証され、圧縮熱の影響でシリンダー内で蒸発自体が発生しました。 霧化を確実にするために、ガソリンは計量ノズルを通る空気流によって吸引され、キャブレター内のガソリンのレベルを一定に維持することによって混合組成の一貫性が達成されました。 ジェットは、空気の流れに対して垂直に配置されたチューブ内の 1 つまたはいくつかの穴の形で生成されました。 圧力を維持するために、フロート付きの小さなタンクが設けられ、一定の高さにレベルが維持され、吸入されるガソリンの量が流入する空気の量に比例するようになりました。 最初の内燃エンジンは単気筒であり、エンジン出力を高めるために、通常、シリンダー容積が増加しました。 その後、シリンダーの数を増やすことでこれを達成し始めました。 19世紀末には2気筒エンジンが登場し、20世紀初頭からは4気筒エンジンが普及し始めました。
ピストンエンジンの構成 燃焼室はシリンダーであり、そこで燃料の化学エネルギーが機械エネルギーに変換され、ピストンの往復運動がクランク機構を使用して回転運動に変換されます。 使用される燃料の種類に応じて、次のように分類されます。 ガソリン、燃料と空気の混合物がキャブレター内で調製され、その後インテークマニホールド内で調製されるか、インテークマニホールド内で霧化ノズル (機械的または電気的) を使用して調製されます。噴霧ノズルを使用してシリンダーに供給され、混合気がシリンダーに供給されて圧縮され、点火プラグの電極間で飛び交う火花を使用して点火されます。 ディーゼル 特殊なディーゼル燃料が高圧でシリンダー内に噴射されます。 燃料の一部が噴射されると、可燃性混合気はシリンダー内で直接形成されます (そしてすぐに燃焼します)。 混合気の点火は、シリンダー内で圧縮された高温空気の影響下で発生します。
通常の状態では気体の状態にある炭化水素を燃料として燃焼させるガスエンジン: 液化ガスの混合物は、飽和蒸気圧 (最大 16 atm) でシリンダー内に保管されます。 蒸発器で蒸発した混合気の液相または蒸気相は、ガス減速機で徐々に圧力を失い大気圧に近づき、エンジンによってエアガスミキサーを介して吸気マニホールドに吸入されるか、電気エネルギーを使用して吸気マニホールドに噴射されます。インジェクター。 点火は、点火プラグの電極間で飛び交う火花によって行われます。 圧縮天然ガスは、大気圧下でシリンダーに保管されます。 電力システムの設計は液化ガス電力システムと似ていますが、違いは蒸発器がないことです。 生成ガスとは、固体燃料を気体燃料に変換して得られるガスである。 固形燃料としては以下のものが使用されます。
石炭ピートウッド ガスディーゼル燃料 燃料の主要部分は、ガスエンジンのタイプの 1 つと同様に準備されますが、電気点火プラグではなく、ディーゼルと同様にシリンダーに噴射されるディーゼル燃料のパイロット部分によって点火されます。エンジン。 ロータリーピストン複合内燃機関は、ピストン (ロータリーピストン) とブレードマシン (タービン、コンプレッサー) を組み合わせた内燃機関であり、両方の機械が作業プロセスに参加します。 複合内燃機関の例としては、ガス タービン過給 (ターボ過給) を備えたピストン エンジンがあります。 RCV は、シリンダーを回転させることによってガス分配システムが実装される内燃エンジンです。 シリンダーが回転して入口管と出口管を交互に通過し、ピストンが往復運動を行います。
内燃エンジンに必要な追加ユニット 内燃エンジンの欠点は、狭い速度範囲でのみ高出力を生成できることです。 したがって、内燃エンジンの不可欠な属性はトランスミッションとスターターです。 特定の場合 (飛行機など) に限り、複雑な送信を行わずに済みます。 エンジンが常に最適なモードで動作するハイブリッドカーのアイデアは、徐々に世界を征服しつつあります。 内燃機関には、燃料混合物を供給する燃料システムと排気ガスを除去する排気システムも必要です。
創造..
創作の歴史
エティエンヌ・ルノワール (1822-1900)
内燃機関の開発段階:
1860年 エティエンヌ・ルノワールが照明ガスを動力とする最初のエンジンを発明した
1862 年、アルフォンス ボー ド ロシャは 4 ストローク エンジンのアイデアを提案しました。 しかし、彼は自分のアイデアを実行することができませんでした。
1876年 ニコラウス・アウグスト・オットーが4ストローク・ロシュ・エンジンを開発。
1883 ダイムラーは、ガスとガソリンの両方で動作できるエンジン設計を提案しました。
カール・ベンツは、ダイムラーの技術をもとに自走式三輪ベビーカーを発明しました。
1920 年までに内燃機関が主流になりました。 蒸気や電気で動く乗組員は非常に稀になりました。
アウグスト・オットー (1832-1891)
カール・ベンツ
創作の歴史
カール・ベンツが発明した三輪ベビーカー
動作原理
4ストロークエンジン
4 ストローク キャブレター内燃エンジンの動作サイクルは、4 つのピストン ストローク (ストローク)、つまりクランクシャフトの 2 回転で完了します。
対策は4つあります。
第 1 ストローク – 吸気 (キャブレターからの可燃性混合物がシリンダーに入ります)
ストローク 2 - 圧縮 (バルブが閉じて混合気が圧縮され、圧縮の最後に電気火花によって混合気が点火され、燃料の燃焼が発生します)
3番目のストローク – パワーストローク（燃料の燃焼から得られる熱が機械的仕事に変換されます）
ストローク 4 – 排気 (排気ガスはピストンによって排出されます)
動作原理
2ストロークエンジン
2サイクル内燃機関もあります。 2 ストローク キャブレター内燃エンジンの作動サイクルは、ピストンの 2 ストロークまたはクランクシャフトの 1 回転で実行されます。
1小節 2小節
燃焼 |
|
実際には、2 ストローク キャブレター内燃エンジンの出力は、4 ストローク キャブレターの内燃エンジンの出力を超えないだけでなく、さらに低いことが判明することがよくあります。 これは、ストロークの重要な部分 (20 ～ 35%) がバルブが開いた状態のピストンによって行われるためです。
エンジン効率
内燃機関の効率は低く、25%～40%程度です。 最先端の内燃機関の最大有効効率は約 44% です。 したがって、多くの科学者はエンジンの出力だけでなく効率も向上させようとしています。
エンジン出力を向上させる方法:
多気筒エンジンの採用
特殊な燃料を使用する（正しい混合比と混合物の種類）
エンジン部品の交換（エンジンの種類に応じて、コンポーネントの正しいサイズ）
シリンダー内の燃料の燃焼と作動流体の加熱の場所を移動することにより、熱損失の一部を排除
エンジン効率
圧縮率
エンジンの最も重要な特性の 1 つは圧縮比であり、これは以下によって決定されます。
e V 2 V 1
ここで、V2 と V1 は圧縮の開始時と終了時のボリュームです。 圧縮比が増加すると、圧縮ストローク終了時の可燃性混合気の初期温度が上昇し、より完全な燃焼が促進されます。
内燃機関の種類
内燃エンジン
エンジンの主要構成部品
内燃機関の著名な代表であるキャブレターエンジンの構造
エンジンフレーム（クランクケース、シリンダーヘッド、クランクシャフトベアリングキャップ、オイルパン）
移動機構(ピストン、コンロッド、クランクシャフト、フライホイール)
ガス分配機構(カムシャフト、プッシャー、ロッド、ロッカーアーム)
潤滑システム（オイル、粗目フィルター、パン）
液体（ラジエーター、液体など）
冷却システム
エアー（送風）
動力系（燃料タンク、燃料フィルター、キャブレター、ポンプ）
エンジンの主要構成部品
点火システム(電流源 – 発電機とバッテリー、ブレーカー + コンデンサー)
始動システム (電動スターター、電源 - バッテリー、リモコン要素)
吸排気系(パイプライン、エアフィルター、マフラー)
エンジンキャブレター
1799 年、フランスの技術者フィリップ ル ボンが発光ガスを発見し、木材または石炭の乾留による発光ガスの製造方法と使用法に関する特許を取得しました。 この発見は、主に照明技術の開発にとって非常に重要でした。 すぐにフランスで、そして他のヨーロッパ諸国でも、ガス灯が高価なろうそくとうまく競争し始めました。 しかし、照明ガスは照明だけに適しているわけではありません。 発明家たちは、燃料が火室ではなくエンジン シリンダー内で直接燃焼する、蒸気エンジンに代わるエンジンの設計に着手しました。1799 年、フィリップ ルボンはフランスでエンジン シリンダーの火室に蒸気エンジンを作成しました。
1801 年、ル ボンはガス エンジンの設計に関する特許を取得しました。 この機械の動作原理は、彼が発見したガスのよく知られた特性に基づいていました。空気との混合物が点火すると爆発し、大量の熱を放出します。 燃焼生成物は急速に膨張し、環境に強い圧力をかけました。 適切な条件を作り出すことで、放出されたエネルギーを人類の利益のために使用できます。 ルボンのエンジンには 2 つのコンプレッサーと 1 つの混合室がありました。 1 台のコンプレッサーで圧縮空気をチャンバーに送り込み、もう 1 台の圧縮照明ガスをガス発生器から供給する必要がありました。 次に、ガスと空気の混合物が作動シリンダーに入り、そこで点火しました。 エンジンは複動式で、交互に作動する作動室がピストンの両側にありました。 基本的に、ルボンは内燃機関のアイデアを考案しましたが、発明を実現する前に 1804 年に亡くなりました。
ジャン・エティエンヌ・ルノワール その後、さまざまな国の数人の発明家が、実用的なランプガスエンジンを作成しようと試みました。 しかし、これらすべての試みは、蒸気エンジンとうまく競争できるエンジンの市場への出現にはつながりませんでした。 商業的に成功した内燃エンジンを開発した栄誉は、ベルギーのメカニック、ジャン・エティエンヌ・ルノワールに与えられました。 亜鉛めっき工場で働いているときに、レノアはガス エンジンの混合気を電気火花で点火できるという考えに至り、この考えに基づいてエンジンを製造することに決めました。レノアはすぐには成功しませんでした。 すべての部品を作成し、機械を組み立てることができた後、非常に短時間動作しましたが、加熱によりピストンが膨張してシリンダーに詰まり、停止したためです。 レノアは水冷システムを開発してエンジンを改良しました。 しかし、2回目の打ち上げもピストンの動きが悪く失敗した。 Lenoir は、その設計に潤滑システムを追加しました。 そのとき初めてエンジンが動き始めました。
オーガスト・オットー 1864 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンがすでに 300 基以上生産されていました。 裕福になったレノアはマシンの改良に取り組むのをやめ、これがマシンの運命を決定づけた; このマシンはドイツの発明家アウグスト・オットーが開発したより高度なエンジンによって市場から追放された。ガスエンジンの開発を開始し、同年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を活用する契約を締結しました。 すぐに「オットー アンド カンパニー」という会社が設立されました。1864 年、ランゲンによって
1864 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンが 300 基以上製造されていました。 裕福になったレノアは自分の機械の改良に取り組むのをやめ、これがその運命を決定づけた; この機械はドイツの発明家アウグスト・オットーが開発したより高度なエンジンによって市場から追放された 1864年 アウグスト・オットー 1864年、彼は自分のモデルの特許を取得した。ガスエンジンの開発を開始し、同じ年に裕福な技術者ランゲンとこの発明を活用する契約を締結しました。 間もなく、オットー アンド カンパニーという会社が設立されました 1864 年、ランゲンによる 一見したところ、オットー エンジンはレノア エンジンに比べて一歩後退していました。 シリンダーは垂直でした。 回転軸は側面のシリンダーの上に配置されました。 シャフトに接続されたラックがピストン軸に沿ってシャフトに取り付けられました。 エンジンは次のように動作しました。 回転軸がピストンをシリンダーの高さの1/10まで上昇させると、ピストンの下に希薄な空間が形成され、空気とガスの混合物が吸入される。 次いで、混合物が発火した。 オットーもランゲンも電気工学の十分な知識を持たず、電気点火を断念した。 点火はチューブを通して直火で行った。 爆発中、ピストン下の圧力は約 4 気圧まで増加しました。 この圧力の影響でピストンが上昇し、ガスの体積が増加し、圧力が低下しました。 ピストンが上昇すると、特別な機構がラックとシャフトを切り離しました。 ピストンは、最初はガス圧を受け、次に慣性によって上昇し、その下に真空が生成されました。 これにより、燃焼した燃料のエネルギーが最大限にエンジン内で利用されるようになりました。 これがオットーの最初の主な発見でした。 大気圧の影響下でピストンの下降行程が始まり、シリンダー内の圧力が大気圧に達した後、排気バルブが開き、ピストンの質量が排気ガスを追い出します。 燃焼生成物のより完全な膨張により、このエンジンの効率はレノア エンジンの効率よりも大幅に高く、15% に達し、つまり当時の最高の蒸気エンジンの効率を上回りました。
オットー エンジンはレノア エンジンよりもほぼ 5 倍経済的であったため、すぐに大きな需要が生じました。 その後数年間で、約 5,000 個が製造されました。 オットーはデザインを改善するために一生懸命働きました。 すぐにラックはクランクトランスミッションに置き換えられました。 しかし、オットーが新しい 4 ストローク サイクル エンジンの特許を取得した 1877 年に、彼の最も重要な発明が生まれました。 このサイクルは、今日でもほとんどのガスおよびガソリン エンジンの動作の基礎となっています。 翌年には新しいエンジンがすでに生産開始され、1877 年には 4 ストローク サイクルがオットーの最大の技術的成果となりました。 しかし、発明の数年前に、まったく同じエンジン動作原理がフランスの技術者ボー・ド・ロシャによって説明されていたことがすぐに判明しました。 フランスの実業家のグループが法廷でオットーの特許に異議を唱えた。 法廷は彼らの主張に説得力があると判断した。 オットーの特許から生じる権利は、4 ストローク サイクルにおける彼の独占の取り消しを含め、大幅に縮小されました。そしてそれに対する需要は止まらなかった。 1897 年までに、さまざまな出力のこれらのエンジンが約 42,000 個生産されました。 しかし、照明ガスが燃料として使用されたという事実は、最初の内燃機関の適用範囲を大幅に狭めました。 照明とガスのプラントの数はヨーロッパでも微々たるもので、ロシアにはモスクワとサンクトペテルブルクの 2 つしかありませんでした。
新しい燃料の探索 したがって、内燃機関用の新しい燃料の探索は止まらなかった。 何人かの発明者は、液体燃料蒸気を気体として使用しようとしました。 1872 年にアメリカのブライトンはこの目的に灯油を使用しようとしました。 しかし、灯油はうまく蒸発しなかったため、ブライトンはより軽い石油製品であるガソリンに切り替えました。 しかし、液体燃料エンジンがガスエンジンとうまく競争するには、ガソリンを蒸発させ、空気と混合した可燃性の混合物を得る特別な装置を作成する必要がありました。最初のいわゆる「蒸発型」キャブレターでしたが、彼の動作は満足のいくものではありませんでした。 ブライトン 1872
ガソリンエンジン 実用可能なガソリンエンジンはわずか10年後に登場しました。 おそらくその最初の発明者は、1880年にガソリンエンジンの実用的なプロトタイプを提供したO.S.コストヴィッチと呼ぶことができます。 しかし、彼の発見はまだ解明されていません。 ヨーロッパにおいて、ガソリンエンジンの開発に最も貢献したのはドイツ人技術者ゴットリーブ・ダイムラーでした。 長年にわたり、彼はオットーの会社で働き、取締役会のメンバーでした。 80 年代初頭、彼は上司に輸送に使用できる小型ガソリン エンジンのプロジェクトを提案しました。 オットーはダイムラーの提案に冷淡な反応を示した。 その後、ダイムラーは友人のヴィルヘルム・マイバッハとともに 1882 年に大胆な決断を下し、オットーの会社を去り、シュトゥットガルト近くの小さな作業場を買収し、プロジェクトに取り組み始めました。
ダイムラーとマイバッハが直面した問題は簡単なものではありませんでした。彼らは、ガス発生器を必要とせず、非常に軽量かつコンパクトでありながら、乗組員を推進するのに十分な強力なエンジンを開発することにしました。 ダイムラーは軸速度を上げることで出力向上を期待していましたが、そのためには必要な混合気の点火頻度を確保する必要がありました。 1883 年に、ガス発生器のシリンダーに挿入されたホットチューブから点火する最初のグロー ガソリン エンジンが作成されました。
ガソリン エンジンの最初のモデルは、産業用の定置設置を目的としていました。 最初のガソリンエンジンにおける液体燃料の蒸発プロセスには、まだ多くの点が望まれていました。 したがって、キャブレターの発明はエンジン製造に真の革命をもたらしました。 ハンガリーの技術者ドナート・バンキがその作成者と考えられています。 1893 年に、彼はジェット付きキャブレターの特許を取得しました。これは、現代のすべてのキャブレターの原型となりました。 前任者とは異なり、バンクスはガソリンを蒸発させるのではなく、空中に細かく噴霧することを提案しました。 これにより、シリンダー全体に均一に分散することが保証され、圧縮熱の影響でシリンダー内で蒸発自体が発生しました。 霧化を確実にするために、ガソリンは計量ノズルを通る空気流によって吸引され、キャブレター内のガソリンのレベルを一定に維持することによって混合組成の一貫性が達成されました。 ジェットは、空気の流れに対して垂直に配置されたチューブ内の 1 つまたはいくつかの穴の形で生成されました。 圧力を維持するために、フロート付きの小さなタンクが設けられ、一定の高さにレベルを維持し、吸い込まれるガソリンの量が流入する空気の量に比例するようにしました。1893 年のドナトバンク キャブレターは、ガソリンを細かく噴霧しました。最初の内燃エンジンは単気筒であり、エンジン出力を高めるために、通常、シリンダー容積が増加しました。 19世紀末には2気筒エンジンが登場し、20世紀初頭からは4気筒エンジンが普及し始めました。
