Z treść
Wprowadzenie………………………………………………………………….2
1. Historia stworzenia…………………………………………….…..3
2. Historia przemysłu motoryzacyjnego w Rosji……………………………7
3. Silniki spalinowe tłokowe…………………8
3.1 Klasyfikacja ICE ………………………………………….8
3.2 Podstawy tłokowych silników spalinowych ……………………… 9
3.3 Zasada działania……………………………………………..10
3.4 Zasada działania czterosuwu silnik gaźnik………………………………………………………………10
3.5 Zasada działania czterosuwowego silnika wysokoprężnego……………11
3.6 Zasada działania silnika dwusuwowego…………….12
3.7 Cykl pracy czterosuwowych silników gaźnikowych i silników Diesla……………………………………….…………….13
3.8 Cykl pracy silnika czterosuwowego…………………14
3.9 Cykle pracy silników dwusuwowych……………...15
Zakończenie……………………………………………………………..16
Wstęp.
Wiek XX to świat technologii. Potężne maszyny wydobywają z wnętrzności ziemi miliony ton węgla, rudy i ropy. Potężne elektrownie wytwarzają miliardy kilowatogodzin energii elektrycznej. Tysiące fabryk i fabryk produkuje ubrania, radia, telewizory, rowery, samochody, zegarki i inne niezbędne produkty. Telegraf, telefon i radio łączą nas z całym światem. Pociągi, statki, samoloty przewożą nas z dużą prędkością przez kontynenty i oceany. A wysoko nad nami, poza ziemską atmosferą, latają rakiety i sztuczne satelity Ziemi. Wszystko to nie działa bez pomocy prądu.
Człowiek rozpoczął swój rozwój od zawłaszczania sobie gotowych wytworów natury. Już na pierwszym etapie rozwoju zaczął posługiwać się sztucznymi narzędziami.
Wraz z rozwojem produkcji zaczynają kształtować się warunki powstawania i rozwoju maszyn. Początkowo maszyny, podobnie jak narzędzia, pomagały jedynie człowiekowi w jego pracy. Potem zaczęli go stopniowo zastępować.
W okresie feudalnym po raz pierwszy jako źródło energii wykorzystano siłę przepływu wody. Ruch wody obracał koło wodne, które z kolei napędzało różne mechanizmy. W tym okresie pojawiła się szeroka gama maszyn technologicznych. Jednak powszechne stosowanie tych maszyn było często utrudniane przez brak przepływu wody w pobliżu. Konieczne było poszukiwanie nowych źródeł energii do zasilania maszyn w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi. Próbowali wykorzystać energię wiatrową, ale okazało się to nieskuteczne.
Zaczęli szukać innego źródła energii. Wynalazcy pracowali długo, testowali wiele maszyn - i teraz wreszcie nowy silnik był zbudowany. To był silnik parowy. Wprawił w ruch liczne maszyny i obrabiarki w fabrykach i fabrykach.Na początku XIX w. wynaleziono pierwsze lądowe pojazdy parowe, lokomotywy parowe.
Ale silniki parowe były złożone, nieporęczne i drogie. Szybko rozwijający się transport mechaniczny potrzebował innego silnika – małego i taniego. W 1860 roku Francuz Lenoir za pomocą elementy konstrukcyjne silnik parowy, paliwo gazowe i iskrę elektryczną do zapłonu, zaprojektował pierwszy praktyczny silnik spalinowy.
1. HISTORIA STWORZENIA
Wykorzystanie energii wewnętrznej oznacza wykonanie jej kosztem użytecznej pracy, to znaczy zamianę energii wewnętrznej na energię mechaniczną. W najprostszym eksperymencie, polegającym na wlaniu do probówki niewielkiej ilości wody i doprowadzeniu jej do wrzenia (co więcej, probówka jest początkowo zamknięta korkiem), korek unosi się pod ciśnieniem powstałej pary i wyskakuje.
Innymi słowy, energia paliwa zamienia się na energię wewnętrzną pary, a para, rozszerzając się, działa, wybijając korek. Zatem energia wewnętrzna pary zamienia się w energię kinetyczną rury.
Jeśli probówka zostanie zastąpiona mocną metalowy cylinder i korek z tłokiem, który ściśle przylega do ścianek cylindra i może swobodnie się po nich poruszać, wtedy otrzymujesz najprostszy silnik cieplny.
Silniki cieplne to maszyny, w których energia wewnętrzna paliwa zamieniana jest na energię mechaniczną.
Historia silników cieplnych sięga odległej przeszłości, jak mówią, ponad dwa tysiące lat temu, w III wieku p.n.e., wielki grecki mechanik i matematyk Archimedes zbudował armatę strzelającą parą. Rysunek armaty Archimedesa i jej opis odnaleziono 18 wieków później w rękopisach wielkiego włoskiego naukowca, inżyniera i artysty Leonarda da Vinci.
Jak wystrzelił ten pistolet? Jeden koniec lufy był silnie nagrzany ogniem. Następnie do nagrzanej części beczki wlano wodę. Woda natychmiast wyparowała i zamieniła się w parę. Rozprężająca się para wyrzuciła rdzeń z siłą i hukiem. Co nas tutaj ciekawi, to fakt, że lufa armaty była cylindrem, po którym rdzeń ślizgał się niczym tłok.
Około trzy wieki później w Aleksandrii, kulturalnym i bogatym mieście położonym na afrykańskim wybrzeżu Morza Śródziemnego, mieszkał i pracował wybitny naukowiec Heron, którego historycy nazywają Czaplą Aleksandryjską. Heron pozostawił po sobie kilka dzieł, które do nas dotarły, w których je opisał różne maszyny, urządzenia, mechanizmy znane wówczas.
W pismach Herona znajduje się opis interesującego urządzenia, które obecnie nazywa się kulą Herona. Jest to wydrążona żelazna kula zamocowana w taki sposób, że może obracać się wokół osi poziomej. Z zamkniętego kotła z wrzącą wodą para wchodzi do kuli przez rurkę, ucieka z kuli przez zakrzywione rurki, podczas gdy kula zaczyna się obracać. Energia wewnętrzna pary zamienia się w energię mechaniczną obrotu kuli. Kula Czapli jest prototypem nowoczesnych silników odrzutowych.
W tamtym czasie wynalazek Herona nie znalazł zastosowania i pozostał jedynie zabawą. Minęło 15 wieków. W okresie nowego rozkwitu nauki i technologii, który nastąpił po średniowieczu, Leonardo da Vinci myśli o wykorzystaniu wewnętrznej energii pary. W jego rękopisach znajduje się kilka rysunków przedstawiających cylinder i tłok. Pod tłokiem w cylindrze znajduje się woda, a sam cylinder jest podgrzewany. Leonardo da Vinci zakładał, że para powstająca w wyniku podgrzewania wody, rozszerzając się i zwiększając swoją objętość, będzie szukać ujścia i wypchnie tłok do góry. Podczas ruchu w górę tłok mógłby wykonać pożyteczną pracę.
Giovanni Branca, żyjący w epoce wielkiego Leonarda, wyobrażał sobie nieco inny silnik wykorzystujący energię pary. To było koło
ostrza, strumień pary uderzył w drugi z siłą, dzięki czemu koło zaczęło się obracać. W rzeczywistości była to pierwsza turbina parowa.
W XVII-XVIII wieku Anglicy Thomas Savery (1650–1715) i Thomas Newcomen (1663–1729), Francuz Denis Papin (1647–1714), rosyjski naukowiec Iwan Iwanowicz Połzunow (1728–1766) i inni pracowali nad wynalezienie maszyny parowej.
Papin zbudował cylinder, w którym tłok poruszał się swobodnie w górę i w dół. Tłok łączono za pomocą przerzuconej przez blok linki z obciążeniem, które podążając za tłokiem również podnosiło się i opadało. Według Papina tłok można powiązać z dowolną maszyną, na przykład pompą wodną, która pompowałaby wodę. Do dolnej zawiasowej części cylindra wlano Popox, który następnie podpalono. Powstałe gazy, próbując się rozszerzyć, popchnęły tłok do góry. Następnie cylinder i tłok oblano wodą diodową z zewnątrz. Gazy w cylindrze ostygły, a ich ciśnienie na tłoku spadło. Tłok w akcji posiadać wagę a zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne spadło podczas podnoszenia ładunku. Silnik wykonał pożyteczną pracę. Ze względów praktycznych się nie nadawał: cykl technologiczny jego pracy był zbyt skomplikowany (zasypywanie i rozpalanie prochu, polewanie wodą i to przez całą pracę silnika!). Poza tym aplikacja podobny silnik nie było bezpieczne.
Nie sposób jednak nie dostrzec w pierwszym samochodzie Palena cech nowoczesnego silnika spalinowego.
W swoim nowym silniku Papen zamiast prochu użył wody. Wlano go do cylindra pod tłokiem, a sam cylinder ogrzano od dołu. Powstała para podniosła tłok. Następnie cylinder ochłodzono, a para w nim skroplona - ponownie zamieniła się w wodę. Tłok, podobnie jak w przypadku silnika proszkowego, opadał pod wpływem swojego ciężaru i ciśnienia atmosferycznego. Silnik ten działał lepiej niż proch, ale na serio praktyczne użycie też nie na wiele się przydało: trzeba było odpalać i gasić ogień, podawać schłodzoną wodę, czekać, aż para się skondensuje, zakręcać wodę itp.
Wszystkie te niedociągnięcia wynikały z faktu, że przygotowanie pary niezbędnej do pracy silnika odbywało się w samym cylindrze. A co jeśli do cylindra wpuści się gotową parę, uzyskaną np. z osobnego kotła? Wtedy wystarczyłoby na przemian wpuścić do cylindra parę a następnie schłodzoną wodę i silnik by z nią pracował więcej prędkości i mniejsze zużycie paliwa.
Domyślił się tego współczesny Denis Palen, Anglik Thomas Savery, który zbudował pompę parową do pompowania wody z kopalni. W jego maszynie parę przygotowywano na zewnątrz cylindra – w bojlerze.
W ślad za Severim maszynę parową (przystosowaną także do pompowania wody z kopalni) zaprojektował angielski kowal Thomas Newcomen. Umiejętnie wykorzystał wiele z tego, co wynaleziono przed nim. Newcomen wziął cylinder z tłokiem Papina, ale parę do uniesienia tłoka otrzymał, podobnie jak Severi, w osobnym bojlerze.
Maszyna Newcomena, jak wszystkie jej poprzedniczki, pracowała z przerwami – pomiędzy dwoma skokami tłoka następowała przerwa. Miał wysokość cztero-pięciopiętrowego budynku i dlatego był wyjątkowy<прожорлива>: pięćdziesiąt koni ledwo zdążyło dostarczyć jej paliwo. Obsługa składała się z dwóch osób: palacz ciągle wrzucał do węgla węgiel<ненасытную пасть>piece, a mechanik obsługiwał kurki, które wpuszczały parę i zimną wodę do cylindra.
Minęło kolejnych 50 lat, zanim zbudowano uniwersalny silnik parowy. Stało się to w Rosji, na jednym z jej odległych obrzeży - Ałtaju, gdzie w tym czasie pracował genialny rosyjski wynalazca, syn żołnierza Iwan Połzunow.
Połzunow zbudował swój<огнедействующую машину>w jednej z fabryk Barnauł. Wynalazek ten był dziełem jego życia i, można rzec, kosztował go życie.W kwietniu 1763 r. Połzunow kończy obliczenia i przedstawia projekt do rozpatrzenia. W odróżnieniu od pomp parowych Severi i Newcomen, o których Połzunow wiedział i których wad był świadomy, był to projekt maszyna uniwersalna ciągłe działanie. Maszyna przeznaczona była do miechów dmuchawowych, wtłaczających powietrze do pieców topialnych. Jego główną cechą było to, że wał roboczy obracał się w sposób ciągły, bez przerw na biegu jałowym. Osiągnięto to dzięki temu, że Połzunow zamiast jednego cylindra, jak to miało miejsce w maszynie Newcomena, dostarczył dwa pracujące naprzemiennie. Podczas gdy w jednym cylindrze tłok uniósł się pod działaniem pary, w drugim para uległa skropleniu i tłok opadł. Obydwa tłoki były połączone jednym wałem roboczym, który naprzemiennie obracały się w jedną lub drugą stronę. Suw roboczy maszyny nie odbywał się pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, jak w Newcomenie, ale w wyniku pracy pary w cylindrach.
Wiosną 1766 roku uczniowie Połzunowa, tydzień po jego śmierci (zmarł w wieku 38 lat), przetestowali maszynę. Pracowała 43 dni i wprawiła w ruch miechy trzech pieców do topienia. Następnie kocioł przeciekł; skóra, którą pokryto tłoki (w celu zmniejszenia szczeliny pomiędzy ścianką cylindra a tłokiem) uległa zużyciu i samochód zatrzymał się na zawsze. Nikt inny się nią nie opiekował.
Twórcą innego uniwersalnego silnika parowego, który znalazł szerokie zastosowanie, był angielski mechanik James Watt (1736-1819). Pracując nad udoskonaleniem maszyny Newcomena, w 1784 roku zbudował silnik odpowiedni do wszelkich potrzeb. Wynalazek Watta został przyjęty z hukiem. W najbardziej rozwiniętych krajach Europy praca fizyczna w fabrykach i fabrykach była coraz częściej zastępowana pracą maszyn. Silnik uniwersalny stało się niezbędne do produkcji i powstało.
Silnik Watt wykorzystuje tzw. mechanizm korbowy, który zamienia ruch posuwisto-zwrotny tłoka na
obrót koła.
Później tak pomyślano<двойное действие>maszyny: kierując na przemian parę pod tłok lub nad tłok, Watt zamienił oba swoje ruchy (w górę i w dół) w robotników. Samochód stał się mocniejszy. Para kierowana była do górnej i dolnej części cylindra za pomocą specjalnego mechanizmu dystrybucji pary, który następnie udoskonalono i nazwano<золотником>.
Następnie Watt doszedł do wniosku, że wcale nie jest konieczne doprowadzanie pary do cylindra przez cały czas, gdy tłok się porusza. Wystarczy wpuścić trochę pary do cylindra i nakazać ruch tłokowi, a wtedy para ta zacznie się rozszerzać i przesunie tłok do skrajnego położenia. Dzięki temu samochód był bardziej ekonomiczny: potrzeba było mniej pary, zużywano mniej paliwa.
Obecnie jednym z najpowszechniejszych silników cieplnych jest silnik spalinowy (ICE). Montuje się go w samochodach, statkach, traktorach, łodziach motorowych itp., na całym świecie są setki milionów takich silników.
Dla stawki silnik cieplny ważne jest, aby wiedzieć, jaka część energii uwolnionej przez paliwo zamienia się w użyteczną pracę. Im więcej tej części energii, tym bardziej ekonomiczny silnik.
Aby scharakteryzować efektywność, wprowadzono pojęcie współczynnika przydatna akcja(efektywność).
Sprawność silnika cieplnego to stosunek tej części energii, która została zużyta na wykonanie pracy użytecznej silnika, do całej energii uwolnionej podczas spalania paliwa.
Pierwszy silnik wysokoprężny (1897) miał sprawność 22%. Silnik parowy Watta (1768) - 3-4%, nowoczesny stacjonarny silnik wysokoprężny ma sprawność 34-44%.
2. HISTORIA PRZEMYSŁU MOTORYZACYJNEGO W ROSJI
Transport drogowy w Rosji obsługuje wszystkie sektory gospodarki narodowej i zajmuje jedno z czołowych miejsc w jednolitym systemie transportowym kraju. Udział transportu drogowego stanowi ponad 80% towarów przewożonych wszystkimi gałęziami transportu łącznie i ponad 70% ruchu pasażerskiego.
W wyniku rozwoju powstał transport drogowy nowy przemysł gospodarka narodowa - przemysł motoryzacyjny, który na obecnym etapie jest jednym z głównych ogniw krajowego przemysłu maszynowego.
Początek powstania samochodu datuje się ponad dwieście lat temu (nazwa „samochód” pochodzi od greckiego słowa autos – „samodzielny” i łacińskiego mobilis – „mobilny”), kiedy zaczęto produkować „samochodowe” napędzane” wózki. Po raz pierwszy pojawili się w Rosji. W 1752 r. rosyjski chłop-samouk-mechanik L. Szamszurenkow stworzył „samobieżny powóz”, całkiem doskonały jak na swoje czasy, wprawiany w ruch siłą dwóch osób. Później rosyjski wynalazca I.P. Kulibin stworzył „wózek na hulajnogę” z napędem na pedały. Wraz z pojawieniem się silnika parowego, produkcja wozów samobieżnych szybko się rozwinęła. W latach 1869-1870. J. Cugno we Francji, a kilka lat później w Anglii samochody parowe. Powszechne wykorzystanie samochodu jako pojazdu rozpoczęło się wraz z pojawieniem się szybkiego silnika spalinowego. W 1885 r. G. Daimler (Niemcy) zbudował motocykl z silnikiem benzynowym, a w 1886 r. K. Benz – trójkołowy wózek. Mniej więcej w tym samym czasie w krajach uprzemysłowionych (Francja, Wielka Brytania, USA) powstały samochody z silnikami spalinowymi.
Pod koniec XIX wieku w wielu krajach rozwinął się przemysł samochodowy. W carskiej Rosji wielokrotnie podejmowano próby zorganizowania własnej inżynierii mechanicznej. W 1908 roku zorganizowano produkcję samochodów w Rosyjsko-Bałtyckiej Fabryce Powozów w Rydze. Przez sześć lat produkowano tu samochody, składane głównie z importowanych części. W sumie fabryka wyprodukowała 451 samochodów osobowych i niewielką liczbę ciężarówek. W 1913 r parking w Rosji było około 9 000 samochodów, większość z nich - produkcji zagranicznej.
Po Wielkiej Październikowej Rewolucji Socjalistycznej konieczne było stworzenie niemal od nowa narodu Branża motoryzacyjna. Początek rozwoju rosyjskiego przemysłu motoryzacyjnego datuje się na rok 1924, kiedy to w moskiewskich zakładach AMO zbudowano pierwsze ciężarówki AMO-F-15.
W latach 1931-1941. na dużą skalę i produkcja masowa samochody. W 1931 roku w fabryce AMO rozpoczęto masową produkcję ciężarówek. W 1932 r. Uruchomiono fabrykę GAZ.
W 1940 roku Moskiewska Fabryka Małych Samochodów rozpoczęła produkcję małych samochodów. Nieco później Ural Fabryka Samochodów. W latach powojennych planów pięcioletnich uruchomiono fabryki samochodów w Kutaisi, Krzemieńczugu, Uljanowsku i Mińsku. Od końca lat 60-tych rozwój przemysłu motoryzacyjnego charakteryzuje się szczególnie szybkim tempem. W 1971 r. Fabryka samochodów w Wołdze nazwana imieniem V.I. 50-lecie ZSRR.
Jak wspomniano powyżej, rozszerzalność cieplna jest stosowana w silnikach spalinowych. Ale jak się go stosuje i jaką funkcję pełni, rozważymy na przykładzie działania tłokowego silnika spalinowego. Silnik to maszyna energetyczno-energetyczna, która zamienia każdą energię na pracę mechaniczną. Silniki, w których praca mechaniczna powstaje w wyniku konwersji energii cieplnej, nazywane są silnikami cieplnymi. Energię cieplną uzyskuje się poprzez spalanie dowolnego paliwa. Silnik cieplny, w którym część energii chemicznej paliwa spalanego w komorze roboczej zamieniana jest na energię mechaniczną, nazywa się silnikiem spalinowym tłokowym. (Radziecki słownik encyklopedyczny)
Jak wspomniano powyżej, jako elektrownie do samochodów najbardziej rozpowszechniony nauczał silników spalinowych, w których proces spalania paliwa z wydzieleniem ciepła i jego przemianą w pracę mechaniczną zachodzi bezpośrednio w cylindrach. Ale w większości nowoczesnych samochodów instalowane są silniki spalinowe, które są klasyfikowane według różnych kryteriów: według metody tworzenia mieszanki - silniki z zewnętrznym tworzeniem mieszanki, w których mieszanina palna jest przygotowywana na zewnątrz cylindrów (gaźnik i gaz) oraz silniki z mieszanie wewnętrzne(mieszanka robocza powstaje wewnątrz cylindrów) - silniki Diesla; Zgodnie ze sposobem realizacji cyklu roboczego - czterosuwowy i dwusuwowy; Według liczby cylindrów - jednocylindrowy, dwucylindrowy i wielocylindrowy; W zależności od położenia cylindrów - silniki z pionowym lub nachylonym układem cylindrów w jednym rzędzie, w kształcie litery V z ułożeniem cylindrów pod kątem (gdy cylindry są ustawione pod kątem 180, silnik nazywa się silnikiem z przeciwległymi cylindrami lub przeciwstawnie); Zgodnie z metodą chłodzenia - dla silników z cieczą lub chłodzony powietrzem; Według rodzaju użytego paliwa - benzyna, olej napędowy, gaz i wielopaliwowe; Według stopnia sprężania. W zależności od stopnia kompresji istnieją
silniki o wysokim (E=12...18) i niskim (E=4...9) sprężaniu; Według sposobu napełniania cylindra świeżym ładunkiem: a) silniki wolnossące, w których powietrze lub mieszanka palna przedostają się do cylindra na skutek podciśnienia w cylindrze podczas suwu ssania tłoka;) silniki doładowane, w których powietrze lub do cylindra roboczego wprowadzana jest palna mieszanina pod ciśnieniem wytwarzanym przez sprężarkę w celu zwiększenia ładunku i uzyskania zwiększonej mocy silnika; Według częstotliwości obrotu: niska prędkość, zwiększona prędkość, duża prędkość; Zgodnie z przeznaczeniem silniki są stacjonarne, ciągnik samochodowy, statek, olej napędowy, lotnictwo itp.
Tłokowe silniki spalinowe składają się z mechanizmów i układów, które wykonują przypisane im funkcje i współdziałają ze sobą. Głównymi częściami takiego silnika są mechanizm korbowy i mechanizm dystrybucji gazu, a także układy zasilania, chłodzenia, zapłonu i smarowania.
Mechanizm korbowy przekształca prostoliniowy ruch posuwisto-zwrotny tłoka w ruch obrotowy wału korbowego.
Mechanizm dystrybucji gazu zapewnia terminowe wprowadzenie palnej mieszaniny do cylindra i usunięcie z niej produktów spalania.
Układ zasilania przeznaczony jest do przygotowania i dostarczenia mieszanki palnej do cylindra oraz usunięcia produktów spalania.
Układ smarowania służy do dostarczania oleju do współpracujących części w celu zmniejszenia siły tarcia i częściowego ich ochłodzenia, a cyrkulacja oleju powoduje wypłukanie nagaru i usunięcie produktów zużycia.
Układ chłodzenia zachowuje się normalnie reżim temperaturowy praca silnika, zapewniająca odprowadzenie ciepła z części cylindrów grupy tłoków i mechanizmu zaworowego, które są bardzo gorące podczas spalania mieszanki roboczej.
Układ zapłonowy ma za zadanie zapalać mieszankę roboczą w cylindrze silnika.
Tak więc czterosuwowy silnik tłokowy składa się z cylindra i skrzyni korbowej, która jest zamknięta od dołu miską. Wewnątrz cylindra porusza się tłok z pierścieniami ściskającymi (uszczelniającymi), mający kształt szklanki z dnem w górnej części. tłok przez sworzeń tłokowy i korbowód jest podłączony do wał korbowy, który obraca się w łożyskach głównych znajdujących się w skrzyni korbowej. Wał korbowy składa się z czopów głównych, policzków i czopa korbowodu. Cylinder, tłok, korbowód i wał korbowy tworzą tak zwany mechanizm korbowy. Od góry cylinder przykryty jest głowicą z zaworami, których otwieranie i zamykanie jest ściśle skoordynowane z obrotem wału korbowego, a co za tym idzie z ruchem tłoka.
Ruch tłoka jest ograniczony do dwóch skrajnych położeń, w których jego prędkość wynosi zero. Skrajne górne położenie tłoka nazywane jest górnym martwym punktem (TDC), jego skrajnie dolne położenie to dolny martwy punkt (BDC).
Nieprzerwany ruch tłoka martwe punkty zapewniane przez koło zamachowe w postaci tarczy z masywnym obrzeżem. Droga przebyta przez tłok od GMP do DMP nazywana jest skokiem tłoka S i jest równa dwukrotności promienia R korby: S=2R.
Przestrzeń nad denkiem tłoka, gdy znajduje się on w GMP, nazywana jest komorą spalania; jego objętość jest oznaczona przez Vс; przestrzeń cylindra między dwoma martwe punkty(BDC i TDC) nazywa się objętością roboczą i oznacza się ją jako Vh. Suma objętości komory spalania Vc i objętości roboczej Vh stanowi całkowitą objętość cylindra Va: Va=Vc+Vh. Objętość robocza cylindra (mierzona w centymetrach sześciennych lub metrach): Vh \u003d pD ^ 3 * S / 4, gdzie D jest średnicą cylindra. Suma wszystkich objętości roboczych cylindrów silnik wielocylindrowy nazywana objętością roboczą silnika, określa się ją wzorem: Vp \u003d (pD ^ 2 * S) / 4 * i, gdzie i to liczba cylindrów. Stosunek całkowitej objętości cylindra Va do objętości komory spalania Vc nazywany jest stopniem sprężania: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Stopień kompresji wynosi ważny parametr silniki spalinowe, tk. znacząco wpływa na jego wydajność i moc.
Działanie tłokowego silnika spalinowego opiera się na wykorzystaniu pracy rozszerzalności cieplnej podgrzanych gazów podczas ruchu tłoka od GMP do GMP. Ogrzewanie gazów w położeniu GMP następuje w wyniku spalania w cylindrze paliwa zmieszanego z powietrzem. Zwiększa to temperaturę i ciśnienie gazu. Ponieważ ciśnienie pod tłokiem jest równe atmosferycznemu, a w cylindrze jest znacznie wyższe, wówczas pod wpływem różnicy ciśnień tłok przesunie się w dół, podczas gdy gazy będą się rozszerzać, wykonując pożyteczną pracę. Tutaj daje się odczuć rozszerzalność cieplna gazów i tu leży jej funkcja technologiczna: nacisk na tłok. Aby silnik stale wytwarzał energię mechaniczną, cylinder musi być okresowo napełniany nowymi porcjami powietrza przez zawór dolotowy i paliwem przez dyszę, lub przez zawór dolotowy dostarczana jest mieszanina powietrza i paliwa. Produkty spalania paliwa po ich rozprężeniu są usuwane z cylindra poprzez zawór dolotowy. Zadania te realizuje mechanizm dystrybucji gazu sterujący otwieraniem i zamykaniem zaworów oraz układ zasilania paliwem.
Cykl pracy silnika nazywany jest okresowo powtarzającym się ciągiem kolejnych procesów zachodzących w każdym cylindrze silnika i powodujących zamianę energii cieplnej na pracę mechaniczną. Jeżeli cykl pracy zakończy się w dwóch skokach tłoka, tj. na obrót wału korbowego, wówczas taki silnik nazywa się dwusuwem.
Silniki samochodowe zazwyczaj działają w cyklu czterosuwowym, który obejmuje dwa obroty wału korbowego lub cztery suwy tłoka i składa się z suwów ssania, sprężania, rozprężania (skok) i wydechu.
W czterosuwowym, jednocylindrowym silniku gaźnikowym cykl pracy jest następujący:
1. Suw ssący Gdy wał korbowy silnika wykonuje pierwszą połowę obrotu, tłok przesuwa się z GMP do DMP, zawór dolotowy jest otwarty, zawór wydechowy jest zamknięty. W cylindrze powstaje podciśnienie o wartości 0,07 - 0,095 MPa, w wyniku czego świeży ładunek palna mieszanina składająca się z benzyny i par powietrza jest zasysana rurociągiem dolotowym do cylindra i mieszając się z resztkowymi gazami spalinowymi, tworzy mieszaninę roboczą.
2. Skok sprężania. Po napełnieniu cylindra palną mieszaniną, przy dalszym obrocie wału korbowego (drugie półobrót), tłok przesuwa się z GMP do GMP przy zamkniętych zaworach. Wraz ze spadkiem objętości wzrasta temperatura i ciśnienie mieszaniny roboczej.
3. Skok wysuwania lub skok mocy. Pod koniec suwu sprężania mieszanina robocza zapala się od iskry elektrycznej i szybko się wypala, w wyniku czego gwałtownie wzrasta temperatura i ciśnienie powstałych gazów, podczas gdy tłok przemieszcza się od GMP do GMP.obrót wału korbowego . Kiedy gazy rozszerzają się, wykonują użyteczną pracę, dlatego skok tłoka przy trzecim półobrocie wału korbowego nazywany jest skokiem roboczym. Na końcu skoku tłoka, gdy znajduje się on w pobliżu GMP, zawór wydechowy otwiera się, ciśnienie w cylindrze spada do 0,3 -0,75 MPa, a temperatura do 950 - 1200 C. 4. Suw wydechu. Przy czwartym półobrocie wału korbowego tłok przesuwa się z DMP do GMP. W tym przypadku zawór wydechowy jest otwarty, a produkty spalania są wypychane z cylindra do atmosfery przez rurociąg spalin.
W silniku czterosuwowym procesy robocze przebiegają w następujący sposób:
1. Skok ssania. Kiedy tłok przemieszcza się z GMP do DMP, na skutek powstałego podciśnienia z filtra powietrza, dostaje się do wnęki cylindra przez otwarty zawór dolotowy powietrze atmosferyczne. Ciśnienie powietrza w cylindrze wynosi 0,08 - 0,095 MPa, a temperatura 40 - 60 C.
2. Skok sprężania. Tłok przesuwa się z BDC do TDC; zawory dolotowe i wylotowe są zamknięte, w wyniku czego poruszający się w górę tłok spręża napływające powietrze. Aby paliwo mogło się zapalić, musi mieć odpowiednią temperaturę skompresowane powietrze była wyższa od temperatury samozapłonu paliwa. Podczas skoku tłoka do GMP wtrysk do cylindra następuje przez dyszę olej napędowy dostarczane przez pompę paliwa.
3. Skok rozprężania, czyli skok roboczy. Paliwo wtryskiwane pod koniec suwu sprężania, mieszając się z ogrzanym powietrzem, zapala się i rozpoczyna się proces spalania, charakteryzujący się gwałtownym wzrostem temperatury i ciśnienia. Jednocześnie maksimum
ciśnienie gazu osiąga 6 - 9 MPa, a temperatura 1800 - 2000 C. Pod wpływem ciśnienia gazu tłok 2 przesuwa się z GMP do DMP - następuje skok roboczy. W pobliżu LDC ciśnienie spada do 0,3–0,5 MPa, a temperatura do 700–900 C.
4. Zwolnij skok. Tłok przesuwa się z DMP do GMP, a spaliny są wypychane z cylindra przez otwarty zawór wydechowy 6. Ciśnienie gazu spada do 0,11 - 0,12 MPa, a temperatura do 500-700 C. Po zakończeniu suwu wydechu, przy dalszym obrocie wału korbowego, cykl pracy powtarza się w tej samej kolejności. Dla uogólnienia pokazano schematy cyklu pracy silników gaźnikowych i silników Diesla.
Silniki dwusuwowe różnią się od czterosuwowych tym, że ich cylindry na początku suwu sprężania są napełniane palną mieszaniną lub powietrzem, a cylindry oczyszczane są ze spalin na końcu suwu rozprężania, tj. procesy wydechowe i dolotowe odbywają się bez niezależnych skoków tłoka. Proces ogólny do wszystkich typów dwusuwów
silniki - przeczyszczenie, tj. proces usuwania gazów spalinowych z cylindra za pomocą strumienia palnej mieszaniny lub powietrza. Dlatego ten typ silnika jest wyposażony w sprężarkę (pompę przepłukującą). Rozważ działanie dwusuwowego silnika gaźnikowego z czyszczeniem komory korbowej. Silnik tego typu nie ma zaworów, ich rolę pełni tłok, który podczas ruchu zamyka okna wlotowe, wylotowe i upustowe. Przez te okna cylinder w pewnych momentach komunikuje się z rurociągami wlotowymi i wylotowymi oraz komorą korbową (skrzynią korbową), która nie ma bezpośredniego połączenia z atmosferą. Cylinder w środkowej części ma trzy okna: wlotowy, wylotowy 6 i wylotowy, który jest połączony zaworem z komorą korbową silnika.
Cykl pracy w silniku realizowany jest w dwóch cyklach:
1. Skok sprężania. Tłok przesuwa się z DMP do GMP, blokując najpierw upust, a następnie okno wylotowe 6. Po tym, jak tłok zamknie otwór wylotowy w cylindrze, rozpoczyna się sprężanie palnej mieszanki, która wcześniej do niego weszła. Jednocześnie w komorze korbowej ze względu na jej szczelność powstaje podciśnienie, pod wpływem którego palna mieszanina dostaje się do komory korbowej z gaźnika przez otwarte okno wlotowe.
2. Skok skoku. Gdy tłok znajduje się w pobliżu GMP, sprężona mieszanina robocza zostaje zapalona przez iskrę elektryczną ze świecy, w wyniku czego gwałtownie wzrasta temperatura i ciśnienie gazów. Pod wpływem rozszerzalności cieplnej gazów tłok przesuwa się do NDC, podczas gdy rozprężające się gazy wykonują użyteczną pracę. Jednocześnie opadający tłok zamyka okno wlotowe i ściska palną mieszaninę w komorze korbowej.
Gdy tłok dotrze do otworu wylotowego, otwiera się i spaliny są uwalniane do atmosfery, ciśnienie w cylindrze spada. Przy dalszym ruchu tłok otwiera okno upustowe, a palna mieszanina sprężona w komorze korbowej przepływa przez kanał, napełniając cylinder i oczyszczając go z pozostałych gazów spalinowych.
cykl pracy dwusuwu silnik wysokoprężny różni się od cyklu pracy dwusuwowego silnika gaźnikowego tym, że w silniku wysokoprężnym do cylindra dostaje się powietrze, a nie palna mieszanka, a pod koniec procesu sprężania wtryskiwane jest drobno rozpylone paliwo.
Moc silnika dwusuwowego przy tej samej wielkości cylindra i prędkości obrotowej wału jest teoretycznie dwukrotnie większa niż silnika czterosuwowego ze względu na większą liczbę cykli pracy. Jednak niepełne wykorzystanie skoku tłoka do rozprężenia, najgorsze uwolnienie cylindra z gazów zalegających i wydatkowanie części wytworzonej mocy na napęd sprężarki przedmuchującej prowadzą w praktyce do wzrostu mocy jedynie o 60.. 0,70%.
Cykl pracy silnika czterosuwowego składa się z pięciu procesów: dolotu, sprężania, spalania, rozprężania i wydechu, które kończą się czterema suwami lub dwoma obrotami wału korbowego.
Graficzne przedstawienie ciśnienia gazów przy zmianie objętości w cylindrze silnika podczas realizacji każdego z czterech cykli daje schemat wskaźników. Można go zbudować na podstawie danych obliczeń cieplnych lub pobrać podczas pracy silnika za pomocą specjalnego urządzenia - wskaźnika.
proces przyjmowania. Wlot mieszanki palnej następuje po uwolnieniu z cylindrów gazów spalinowych z poprzedniego cyklu. Zawór wlotowy otwiera się z pewnym wyprzedzeniem do GMP, aby uzyskać większą powierzchnię przepływu na zaworze, zanim tłok dotrze do GMP. Pobieranie mieszaniny palnej odbywa się w dwóch okresach. W pierwszym okresie mieszanka wchodzi, gdy tłok przesuwa się z GMP do BDC z powodu podciśnienia wytworzonego w cylindrze. W drugim okresie zasysanie mieszanki następuje w momencie, gdy tłok przemieszcza się z DMP do GMP na pewien czas, co odpowiada obrotom wału korbowego o 40 - 70 stopni na skutek różnicy ciśnień i ciśnienia dynamicznego mieszanki. Wlot mieszaniny palnej kończy się zamknięciem zaworu wlotowego. Mieszanka palna wchodząc do cylindra miesza się z gazami resztkowymi z poprzedniego cyklu i tworzy mieszaninę palną. Ciśnienie mieszanki w cylindrze podczas procesu dolotu wynosi 70 - 90 kPa i zależy od strat hydraulicznych podczas układ dolotowy silnik. Temperatura mieszanki na końcu procesu dolotowego wzrasta do 340 - 350 K w wyniku jej kontaktu z nagrzanymi częściami silnika i mieszania się z
gazy resztkowe o temperaturze 900 - 1000 K.
proces kompresji. Sprężanie mieszanki roboczej w cylindrze silnika następuje, gdy zawory są zamknięte, a tłok się porusza. Proces sprężania odbywa się w obecności wymiany ciepła pomiędzy mieszaniną roboczą a ściankami (cylinder, głowica i denko tłoka). Na początku sprężania temperatura mieszaniny roboczej jest niższa niż temperatura ścianek, dlatego ciepło przekazywane jest do mieszanki ze ścian. Przy dalszym sprężaniu temperatura mieszaniny wzrasta i staje się wyższa niż temperatura ścianek, w związku z czym ciepło z mieszaniny przekazywane jest ścianom. Zatem proces kompresji odbywa się według politropu, którego średni wskaźnik wynosi n=1,33...1,38. Proces sprężania kończy się w momencie zapłonu mieszanki roboczej. Ciśnienie mieszaniny roboczej w cylindrze pod koniec sprężania wynosi 0,8–1,5 MPa, a temperatura 600–750 K.
proces spalania. Spalanie mieszanki roboczej rozpoczyna się zanim tłok osiągnie GMP, tj. gdy sprężona mieszanina zostaje zapalona przez iskrę elektryczną. Po zapłonie czoło płomienia płonącej świecy rozprzestrzenia się po całej objętości komory spalania z prędkością 40 - 50 m/s. Pomimo tak dużej szybkości spalania, mieszanka udaje się wypalić do czasu, aż wał korbowy osiągnie 30 - 35. Podczas spalania mieszanki roboczej wydziela się duża ilość ciepła w obszarze odpowiadającym 10 - 15 przed GMP i 15 - 20 po BDC, w wyniku czego gwałtownie wzrasta ciśnienie i temperatura gazów powstających w cylindrze. Pod koniec spalania ciśnienie gazu osiąga 3–5 MPa, a temperatura osiąga 2500–2800 K.
proces ekspansji. Rozszerzalność cieplna gazów w cylindrze silnika następuje po zakończeniu procesu spalania, gdy tłok przesuwa się do DMP. Gazy rozszerzające się wykonują pożyteczną pracę. Proces rozszerzalności cieplnej przebiega przy intensywnej wymianie ciepła pomiędzy gazami i ściankami (cylinder, głowica i denko tłoka). Na początku ekspansji mieszanina robocza wypala się, w wyniku czego powstałe gazy otrzymują ciepło. Gazy podczas całego procesu rozszerzalności cieplnej oddają ciepło ścianom. Temperatura gazów podczas rozprężania maleje, w związku z czym zmienia się różnica temperatur pomiędzy gazami i ściankami. Proces rozszerzalności cieplnej kończy się w momencie otwarcia zaworu wydechowego. Proces rozszerzalności cieplnej odbywa się wzdłuż palety barw, której średni wskaźnik wynosi n2=1,23...1,31. Ciśnienie gazu w butli na końcu rozprężania wynosi 0,35 -0,5 MPa, a temperatura 1200 - 1500 K.
Proces wydania. Wydzielanie gazów spalinowych rozpoczyna się w momencie otwarcia zaworu wydechowego, tj. 40 - 60, zanim tłok dotrze do BDC. Uwalnianie gazów z butli odbywa się w dwóch okresach. W pierwszym okresie uwolnienie gazów następuje w momencie przesuwania się tłoka do DMP, co wynika z faktu, że ciśnienie gazu w cylindrze jest znacznie wyższe od ciśnienia atmosferycznego. W tym okresie z cylindra usuwa się około 60% spalin z prędkością 500 – 600 m/s. W drugim okresie uwolnienie gazów następuje, gdy tłok przemieszcza się od DMP do zamknięcia zaworu wydechowego na skutek pchającego działania tłoka i bezwładności poruszających się gazów. Wydzielanie spalin kończy się w momencie zamknięcia zaworu wydechowego, czyli 10 - 20 po osiągnięciu przez tłok GMP. Ciśnienie gazu w butli podczas procesu wyrzutu wynosi 0,11 – 0,12 MPa, temperatura gazu na końcu procesu wyrzutu wynosi 90 – 1100 K.
Cykl pracy silnika wysokoprężnego różni się znacznie od cyklu pracy silnika gaźnikowego sposobem tworzenia i zapłonu mieszanki roboczej.
proces przyjmowania. Wlot powietrza rozpoczyna się, gdy wlot jest otwarty.
zaworu i kończy się wraz z jego zamknięciem. Proces zasysania powietrza przebiega analogicznie jak zasysanie mieszanki palnej w silniku gaźnikowym.Ciśnienie powietrza w cylindrze podczas procesu zasysania wynosi 80 - 95 kPa i zależy od strat hydraulicznych w układzie dolotowym silnika . Temperatura powietrza na końcu procesu wydechowego wzrasta do 320 - 350 K w wyniku jego kontaktu z nagrzanymi częściami silnika i mieszania się z resztkowymi gazami.
proces kompresji. Sprężanie powietrza w cylindrze rozpoczyna się po zamknięciu zaworu dolotowego i kończy w momencie wtrysku paliwa do komory spalania.Ciśnienie powietrza w cylindrze na koniec sprężania wynosi 3,5 - 6 MPa, a temperatura 820 - 980 tys.
proces spalania. Spalanie paliwa rozpoczyna się od momentu podania paliwa do cylindra, tj. 15 - 30, zanim tłok dotrze do GMP. W tym momencie temperatura sprężonego powietrza jest o 150 - 200 C wyższa od temperatury samozapłonu. paliwo, które dostaje się do cylindra w stanie drobno rozpylonym, nie zapala się natychmiast, ale z pewnym opóźnieniem (0,001 - 0,003 s), zwanym okresem opóźnienia zapłonu. W tym okresie paliwo nagrzewa się, miesza się z powietrzem i odparowuje, tj. powstaje mieszanina robocza. Przygotowane paliwo zapala się i pali. Pod koniec spalania ciśnienie gazu osiąga 5,5 - 11 MPa, a temperatura 1800 - 2400 K.
proces ekspansji. Rozszerzalność cieplna gazów w cylindrze rozpoczyna się po zakończeniu procesu spalania i kończy się w momencie zamknięcia zaworu wydechowego. Na początku ekspansji paliwo się wypala. Proces rozszerzalności cieplnej przebiega podobnie jak proces rozszerzalności cieplnej gazów w silniku gaźnikowym. Ciśnienie gazu w cylindrze pod koniec rozszerzania wynosi 0,3 - 0,5 MPa, a temperatura 1000 - 1300 K.
Proces wydania. Wydzielanie gazów spalinowych rozpoczyna się w momencie otwarcia zaworu wydechowego i kończy się w momencie jego zamknięcia. Proces uwalniania gazów spalinowych jest taki sam, jak proces gazów spalinowych w silniku gaźnikowym. Ciśnienie gazu w butli podczas procesu wyrzutu wynosi 0,11–0,12 MPa, temperatura gazu na końcu procesu wyrzutu wynosi 700–900 K.
Cykl pracy silnika dwusuwowego kończy się dwoma suwami, czyli jednym obrotem wału korbowego. Rozważ cykl pracy dwusuwowego silnika gaźnikowego z czyszczeniem komory korbowej,
Proces sprężania mieszanki palnej w cylindrze rozpoczyna się od momentu, w którym tłok zamyka okna cylindra, gdy tłok przemieszcza się z GMP do GMP. Proces sprężania przebiega analogicznie jak w czterosuwowym silniku gaźnikowym,
Proces spalania jest podobny do procesu spalania w czterosuwowym silniku gaźnikowym.
Proces rozszerzalności cieplnej gazów w cylindrze rozpoczyna się po zakończeniu procesu spalania i kończy się w momencie otwarcia okien wydechowych. Proces rozszerzalności cieplnej przebiega podobnie jak proces rozprężania gazu w czterosuwowym silniku gaźnikowym.Proces uwalniania spalin rozpoczyna się w momencie otwarcia okien wydechowych, tj. 60 65 przed dotarciem tłoka do DMP i kończy się 60–65 po przejściu tłoka DMP, pokazano na schemacie linią 462. W miarę otwierania się otworu wylotowego ciśnienie w cylindrze gwałtownie spada, a 50–55 przed tłok dociera do BDC, otwierają się okienka upustowe i palna mieszanina, która wcześniej dostała się do komory korbowej i została sprężona przez opadający tłok, zaczyna wpływać do cylindra. Okres, w którym
jednocześnie zachodzą dwa procesy - wlot mieszanki palnej i spaliny - nazywane są oczyszczaniem. Podczas oczyszczania palna mieszanina wypiera gazy spalinowe i jest częściowo z nimi usuwana. Przy dalszym ruchu do GMP tłok najpierw zamyka okna upustowe, zatrzymując dostęp palnej mieszanki do cylindra z komory korbowej, a następnie okien wydechowych i rozpoczyna się proces sprężania w cylindrze.
Widzimy więc, że silniki spalinowe są bardzo złożonym mechanizmem. A funkcja, jaką pełni rozszerzalność cieplna w silnikach spalinowych, nie jest tak prosta, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. I nie byłoby silników spalinowych bez zastosowania rozszerzalności cieplnej gazów. I łatwo się o tym przekonujemy, szczegółowo badając zasadę działania silników spalinowych, ich cykle pracy - cała ich praca opiera się na wykorzystaniu rozszerzalności cieplnej gazów. Ale ICE to tylko jedno ze specyficznych zastosowań rozszerzalności cieplnej. Sądząc po korzyściach, jakie ekspansja cieplna przynosi ludziom poprzez silnik spalinowy, można ocenić korzyści tego zjawiska w innych obszarach działalności człowieka.
I niech era silników spalinowych minie, niech mają wiele niedociągnięć, niech pojawią się nowe silniki, które nie zanieczyszczają środowiska wewnętrznego i nie wykorzystują funkcji rozszerzalności cieplnej, ale te pierwsze będą służyć ludziom przez długi czas, a ludzie za wiele setek lat będą na nie odpowiadać życzliwie, ponieważ wprowadzili ludzkość na nowy poziom rozwoju, a po jego przekroczeniu ludzkość wzniosła się jeszcze wyżej.
Jest to wstępna część serii artykułów poświęconych Silnik spalinowy, który jest krótka dygresja w opowieść o ewolucji silnika spalinowego. Artykuł będzie dotyczył także pierwszych samochodów.
W poniższych częściach szczegółowo opisano różne ICE:
Korbowód i tłok
Obrotowy
Silnik turboodrzutowy
strumień
Silnik został zainstalowany w łodzi, która mogła pływać w górę rzeki Saony. Rok później, po testach, bracia otrzymali patent na swój wynalazek, podpisany przez Napoleona Bonoparte, na okres 10 lat.
Najwłaściwiej byłoby nazwać ten silnik silnikiem odrzutowym, gdyż jego zadaniem było wypychanie wody z rury znajdującej się pod dnem łodzi…
Silnik składał się z komory zapłonowej i komory spalania, miechów wtrysku powietrza, dozownika paliwa i urządzenia zapłonowego. Pył węglowy służył jako paliwo do silnika.
Miechy wtryskiwały strumień powietrza zmieszanego z pyłem węglowym do komory zapłonowej, gdzie tlący się knot spowodował zapalenie mieszanki. Następnie częściowo zapalona mieszanina (pył węglowy pali się stosunkowo wolno) dostała się do komory spalania, gdzie uległa całkowitemu wypaleniu i nastąpiła ekspansja.
Ponadto ciśnienie gazów wypychało wodę z rury wydechowej, co wprawiało łódź w ruch, po czym cykl się powtarzał.
Silnik pracował tryb pulsacyjny z częstotliwością ~12 i/min.
Jakiś czas później bracia ulepszyli paliwo dodając do niego żywicę, a później zastąpili je olejem i zaprojektowali prosty układ wtryskowy.
Przez następne dziesięć lat projekt nie doczekał się żadnego rozwoju. Claude wyjechał do Anglii, aby promować ideę silnika, ale roztrwonił wszystkie pieniądze i nic nie osiągnął, a Joseph zajął się fotografią i został autorem pierwszej na świecie fotografii Widok z okna.
We Francji w domu-muzeum w Niépce wystawiona jest replika „Pyreolofora”.
Nieco później de Riva zamontował swój silnik na czterokołowym wagonie, który według historyków stał się pierwszym samochodem z silnikiem spalinowym.
O Alessandro Volcie
Volta jako pierwsza umieściła płytki cynku i miedzi w kwasie, aby wytworzyć ciągły prąd elektryczny, tworząc pierwsze na świecie źródło chemiczne aktualny („Filar Voltaic”).
W 1776 roku Volta wynalazł pistolet gazowy – „pistolet Volty”, w którym gaz eksplodował od iskry elektrycznej.
W 1800 roku zbudował baterię chemiczną, która umożliwiła wytwarzanie energii elektrycznej w wyniku reakcji chemicznych.
Jednostka miary napięcia elektrycznego, wolt, nosi nazwę Volta.
A- cylinder, B- "świeca, C- tłok, D- „balon” z wodorem, mi- grzechotka, F- zawór spalin, G- uchwyt sterujący zaworem.
Wodór przechowywano w „balonie” połączonym rurą z butlą. Dopływ paliwa i powietrza, a także zapłon mieszanki i emisja spalin odbywały się ręcznie, za pomocą dźwigni.
Zasada działania:
Powietrze dostało się do komory spalania przez zawór spalin.
Zawór był zamknięty.
Otwarto zawór doprowadzający wodór z kuli.
Kran był zamknięty.
Naciśnięcie przycisku powodowało wyładowanie elektryczne na „świecie”.
Mieszanka błysnęła i uniosła tłok do góry.
Zawór spalinowy został otwarty.
Tłok opadł pod własnym ciężarem (był ciężki) i pociągnął linę, która przerzuciła koła przez blok.
Następnie cykl się powtarzał.
W 1813 roku de Riva zbudował kolejny samochód. Był to wóz o długości około sześciu metrów, średnicy kół dwóch metrów i wadze prawie tony.
Samochód z ładunkiem kamieni był w stanie przejechać 26 metrów (około 700 funtów) i czterech mężczyzn, z prędkością 3 km/h.
Z każdym cyklem samochód poruszał się o 4-6 metrów.
Niewielu jego współczesnych traktowało ten wynalazek poważnie, a Francuska Akademia Nauk twierdziła, że silnik spalinowy nigdy nie będzie konkurował wydajnością z silnikiem parowym.
W 1833 r, Amerykański wynalazca Lemuel Wellman Wright złożył patent na chłodzony wodą dwusuwowy silnik spalinowy opalany gazem
(patrz poniżej) W swojej książce Gas and Oil Engines Wright napisał o silniku:
„Rysunek silnika jest bardzo funkcjonalny, a szczegóły zostały starannie opracowane. Eksplozja mieszaniny działa bezpośrednio na tłok, który obraca wał korbowy poprzez korbowód. Silnik z wyglądu przypomina wysokociśnieniową maszynę parową, w której gaz i powietrze dostarczane są przez pompy z oddzielnych zbiorników. Mieszankę w pojemnikach kulistych zapalano w czasie, gdy tłok podnosił się do GMP (górny martwy punkt) i popychał go w dół/w górę. Pod koniec cyklu zawór otwiera się i uwalnia gazy spalinowe do atmosfery.
Nie wiadomo, czy taki silnik kiedykolwiek powstał, ale istnieje jego rysunek:
W 1838 r, angielski inżynier William Barnett otrzymał patent na trzy silniki spalinowe.
Pierwszy silnik to dwusuwowy silnik jednostronnego działania (paliwo spalane tylko z jednej strony tłoka) z oddzielnymi pompami gazu i powietrza. Mieszankę zapalano w oddzielnym cylindrze, po czym paląca się mieszanina spływała do cylindra roboczego. Wlot i wylot odbywały się poprzez zawory mechaniczne.
Drugi silnik powtarzał pierwszy, ale był dwustronnego działania, to znaczy spalanie następowało naprzemiennie po obu stronach tłoka.
Trzeci silnik również był dwustronnego działania, ale miał okna wlotowe i wylotowe w ściankach cylindra, które otwierały się, gdy tłok osiągnie swój skrajny punkt (jak we współczesnych silnikach dwusuwowych). Umożliwiło to automatyczne uwolnienie gazów spalinowych i wpuszczenie nowego ładunku mieszanki.
Charakterystyczną cechą silnika Barnetta było to, że świeża mieszanka była sprężana przez tłok przed zapaleniem.
Rysunek jednego z silników Barnetta:
W latach 1853-57 włoscy wynalazcy Eugenio Barzanti i Felice Matteucci opracowali i opatentowali dwucylindrowy silnik spalinowy o mocy 5 l/s.
Patent został wydany przez Urząd w Londynie, ponieważ prawo włoskie nie mogło zagwarantować wystarczającej ochrony.
Budowę prototypu powierzono firmie Bauer & Co. z Mediolanu” (Helvetica) i ukończono na początku 1863 r. Sukces silnika, który był znacznie wydajniejszy niż Silnik parowy, okazał się na tyle duży, że firma zaczęła otrzymywać zamówienia z całego świata.
Wczesny, jednocylindrowy silnik Barzanti-Matteucci:
Model silnika dwucylindrowego Barzanti-Matteucci:
Matteucci i Barzanti zawarli umowę na produkcję silnika z jedną z belgijskich firm. Barzanti wyjechał do Belgii, aby osobiście nadzorować prace i zmarł nagle na tyfus. Wraz ze śmiercią Barzantiego wszelkie prace nad silnikiem zostały porzucone i Matteucci wrócił do swojej poprzedniej pracy jako inżynier hydraulik.
W 1877 Matteucci twierdził, że on i Barzanti byli głównymi twórcami silnika spalinowego, a silnik zbudowany przez Augustusa Otto był bardzo podobny do silnika Barzanti-Matteucci.
Dokumenty dotyczące patentów Barzantiego i Matteucciego przechowywane są w archiwum biblioteki Museo Galileo we Florencji.
Najważniejszym wynalazkiem Nikolausa Otto był silnik z cykl czterosuwowy- cykl Otto. Cykl ten do dziś stanowi podstawę działania większości silników gazowych i benzynowych.
Cykl czterosuwowy był największym osiągnięciem technicznym Otto, jednak wkrótce odkryto, że na kilka lat przed jego wynalazkiem dokładnie taką samą zasadę działania silnika opisał francuski inżynier Beau de Rochas. (patrz wyżej). Grupa francuskich przemysłowców zakwestionowała patent Otto w sądzie, sąd uznał ich argumenty za przekonujące. Prawa Otto wynikające z jego patentu zostały znacznie ograniczone, łącznie z usunięciem jego monopolu na cykl czterosuwowy.
Pomimo tego, że konkurencja uruchomiła produkcję silników czterosuwowych, wypracowany przez wiele lat doświadczeń model Otto był nadal najlepszy, a popyt na niego nie ustał. Do 1897 roku wyprodukowano około 42 tysiące tych silników. inna moc. Jednakże fakt, że jako paliwo stosowano gaz lekki, znacznie zawęził zakres ich zastosowania.
Nawet w Europie liczba zakładów oświetleniowych i gazowych była niewielka, a w Rosji były tylko dwie - w Moskwie i Petersburgu.
W 1865 r francuski wynalazca Pierre Hugo otrzymał patent na maszynę będącą pionowym, jednocylindrowym silnikiem dwustronnego działania, w którym do podawania mieszanki wykorzystano dwie pompy gumowe napędzane wałem korbowym.
Hugo później zaprojektował silnik poziomy podobny do silnika Lenoir.
Muzeum Nauki w Londynie.
W 1870 r, austro-węgierski wynalazca Samuel Markus Siegfried zaprojektował silnik spalinowy zasilany paliwem płynnym i zainstalował go na czterokołowym wózku.
Dziś ten samochód jest dobrze znany jako „pierwszy samochód Marcusa”.
W 1887 roku, we współpracy z Bromovsky & Schulz, Marcus zbudował drugi samochód, Second Marcus Car.
W 1872 r amerykański wynalazca opatentował dwucylindrowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania o stałym ciśnieniu, zasilany naftą.
Brighton nazwał swój silnik „Ready Motor”.
Pierwszy cylinder pełnił funkcję sprężarki wtłaczającej powietrze do komory spalania, do której w sposób ciągły dostarczana była także nafta. W komorze spalania mieszanina została zapalona i poprzez mechanizm suwakowy dostała się do drugiego - cylindra roboczego. Istotna różnica w stosunku do innych silników polegała na tym mieszanka paliwowo-powietrzna spalał się stopniowo i pod stałym ciśnieniem.
Osoby zainteresowane termodynamicznymi aspektami silnika mogą przeczytać o cyklu Braytona.
W 1878 r, szkocki inżynier Sir (pasażerski w 1917) opracował pierwszy silnik dwusuwowy z zapłonem sprężonej mieszanki. Opatentował go w Anglii w 1881 roku.
Silnik działał w dziwny sposób: powietrze i paliwo doprowadzane było do prawego cylindra, gdzie było mieszane i tę mieszaninę wtłaczano do lewego cylindra, gdzie mieszanina była zapalana od świecy. Nastąpiło rozprężenie, oba tłoki opadły, z lewego cylindra (przez lewą rurę odgałęzioną) spaliny zostały wyrzucone, a do prawego cylindra zassana została nowa porcja powietrza i paliwa. Pod wpływem bezwładności tłoki uniosły się i cykl się powtórzył.
W 1879 r, zbudował całkowicie niezawodną benzynę dwusuwowy silnik i otrzymał na niego patent.
Jednak prawdziwy geniusz Benza objawił się w tym, że w kolejnych projektach potrafił łączyć różne urządzenia (przepustnica, zapłon iskrowy akumulatora, świeca zapłonowa, gaźnik, sprzęgło, skrzynia biegów i chłodnica) na swoich produktach, co z kolei stało się standardem dla całej branży inżynieryjnej.
W 1883 roku Benz założył firmę Benz & Cie w celu produkcji silniki gazowe aw 1886 opatentował czterosuwowy silnik, którego używał w swoich samochodach.
Dzięki sukcesowi Benz & Cie Benz mógł zająć się projektowaniem powozów bezkonnych. Łącząc doświadczenie w budowie silników i wieloletnie hobby - projektowanie rowerów, już w 1886 roku zbudował swój pierwszy samochód i nazwał go „Benz Patent Motorwagen”.
Konstrukcja mocno przypomina rower trójkołowy.
Jednocylindrowy czterosuwowy silnik spalinowy o pojemności roboczej 954 cm3., montowany na „ Patent na Benza".
Silnik został wyposażony w duże koło zamachowe (służące nie tylko do równomiernego obrotu, ale także do rozruchu), 4,5-litrowy zbiornik paliwa, gaźnik typu parującego i zawór suwakowy przez który paliwo dostaje się do komory spalania. Zapłon był wytwarzany przez świecę zapłonową własnej konstrukcji Benz, zasilaną przez cewkę Ruhmkorffa.
Chłodzenie odbywało się za pomocą wody, ale nie w obiegu zamkniętym, ale w procesie parowania. Para przedostała się do atmosfery, przez co samochód trzeba było napełnić nie tylko benzyną, ale i wodą.
Silnik rozwijał moc 0,9 KM. przy 400 obr/min i rozpędzał samochód do 16 km/h.
Karl Benz prowadzi swój samochód.
Nieco później, w 1896 roku, Karl Benz wynalazł silnik typu bokser. (lub płaski silnik), w którym tłoki osiągają jednocześnie górny martwy punkt, równoważąc się w ten sposób.
Muzeum Mercedes-Benz w Stuttgarcie.
W 1882 r Angielski inżynier James Atkinson wynalazł cykl Atkinsona i silnik Atkinsona.
Silnik Atkinsona jest zasadniczo silnikiem czterosuwowym. Cykl Otto, ale ze zmodyfikowanym mechanizmem korbowym. Różnica polegała na tym, że w silniku Atkinsona wszystkie cztery suwy występowały podczas jednego obrotu wału korbowego.
Zastosowanie cyklu Atkinsona w silniku pozwoliło zmniejszyć zużycie paliwa i zmniejszyć hałas podczas pracy ze względu na niższe ciśnienie spalin. Ponadto silnik ten nie wymagał skrzyni biegów do napędzania mechanizmu dystrybucji gazu, ponieważ otwarcie zaworów wprawiało w ruch wał korbowy.
Pomimo wielu zalet (w tym obejście patentów Otto) silnik nie był szeroko stosowany ze względu na złożoność produkcji i inne niedociągnięcia.
Cykl Atkinsona pozwala uzyskać najlepszą wydajność środowiskową i ekonomiczność, ale wymaga wysoka prędkość. Przy niskich prędkościach wytwarza stosunkowo mały moment obrotowy i może utknąć.
Teraz używany jest silnik Atkinsona samochody hybrydowe„Toyota Prius” i „Lexus HS 250h”.
W 1884 r brytyjski inżynier Edward Butler na wystawie Stanley Cycle Show w Londynie zademonstrował rysunki trójkołowego samochodu z benzynowy silnik spalinowy, a w 1885 roku go zbudował i pokazał na tej samej wystawie, nazywając go „Velocycle”. Podobnie Butler był pierwszym, który użył tego słowa benzyna.
Patent na „Velocycle” został wydany w 1887 roku.
Velocycle był wyposażony w jednocylindrowy, czterosuwowy benzyna LOD wyposażony w cewkę zapłonową, gaźnik, przepustnicę i chłodzony cieczą. Silnik rozwijał moc około 5 KM. o pojemności 600 cm3 i rozpędził samochód do 16 km/h.
Z biegiem lat Butler poprawiał osiągi swojego pojazdu, ale uniemożliwiono mu przetestowanie go ze względu na „prawo czerwonej flagi” (opublikowane w 1865 r.), zgodnie z którym pojazdy nie powinny przekraczać prędkości większej niż 3 km/h. Ponadto w aucie miały znajdować się trzy osoby, z czego jedna miała przechodzić przed samochodem z czerwoną flagą. (są to środki bezpieczeństwa) .
W książce The English Mechanic „1890” Butler napisał: „Władze zabraniają używania samochodów na drogach, dlatego wyrzekam się dalszego rozwoju”.
Ze względu na brak zainteresowania opinii publicznej samochodem Butler rozbił go na złom i sprzedał prawa patentowe Harry'emu J. Lawsonowi. (producent roweru), który następnie wyprodukował silnik do użytku w łodziach.
Sam Butler zajął się tworzeniem stacjonarnych i silniki morskie.
W 1891 r Herbert Aykroyd Stewart we współpracy z firmą Richard Hornsby and Sons zbudował silnik Hornsby-Akroyd, w którym paliwo (nafta) wtryskiwane było pod ciśnieniem do dodatkowa kamera (ze względu na kształt nazywano ją „gorącą kulą”) montowany na głowicy cylindrów i połączony z komorą spalania wąskim przejściem. Paliwo zapalało się od gorących ścianek dodatkowej komory i przedostawało się do komory spalania.
1. Dodatkowa kamera (gorąca kula).
2. Cylinder.
3. Tłok.
4. Cartera.
Do uruchomienia silnika wykorzystano palnik, który podgrzewał dodatkową komorę (po starcie był ogrzewany spalinami). Z tego powodu silnik Hornsby-Akroyd, który był prekursorem silnika wysokoprężnego zaprojektowanego przez Rudolfa Diesela, często określany jako „semi-diesel”. Jednak rok później Aykroyd ulepszył swój silnik, dodając do niego „płaszcz wodny” (patent z 1892 r.), co umożliwiło podniesienie temperatury w komorze spalania poprzez zwiększenie stopnia sprężania, a teraz nie było już potrzeby stosowania dodatkowe źródło ogrzewania.
W 1893 r, Rudolf Diesel otrzymał patenty na silnik cieplny i zmodyfikowany „cykl Carnota” pod nazwą „Sposób i aparatura do przetwarzania wysoka temperatura pracować."
W 1897 r. w Augsburgu zakład budowy maszyn» (od 1904 MAN), przy finansowym udziale firm Friedricha Kruppa i braci Sulzer powstał pierwszy działający silnik wysokoprężny Rudolfa Diesela
Moc silnika wynosiła 20 Konie mechaniczne przy 172 obr/min, wydajność 26,2% przy masie pięciu ton.
Było to znacznie lepsze od istniejących silników Otto o sprawności 20% i silników morskich turbiny parowe o sprawności 12%, co wzbudziło największe zainteresowanie branży różne kraje.
Silnik wysokoprężny był czterosuwowy. Wynalazca stwierdził, że wydajność silnika spalinowego zwiększa się poprzez zwiększenie stopnia sprężania mieszanki palnej. Nie da się jednak mocno sprasować palnej mieszaniny, ponieważ wtedy wzrasta ciśnienie i temperatura, co powoduje samozapłon przed czasem. Dlatego Diesel zdecydował się nie sprężać palnej mieszanki, lecz oczyścić powietrze i wtłoczyć paliwo do cylindra pod koniec sprężania pod dużym ciśnieniem.
Ponieważ temperatura sprężonego powietrza osiągnęła 600-650°C, paliwo uległo samozapłonowi, a rozprężające się gazy poruszyły tłok. W ten sposób Dieselowi udało się znacznie zwiększyć wydajność silnika, pozbyć się układu zapłonowego i zastosować wysokociśnieniową pompę paliwa zamiast gaźnika.
W 1933 roku Elling proroczo napisał: „Kiedy zacząłem pracować nad turbina gazowa w 1882 roku byłem głęboko przekonany, że mój wynalazek będzie poszukiwany w przemyśle lotniczym.
Niestety Elling zmarł w 1949 r., nie doczekawszy nadejścia ery silników turboodrzutowych.
Jedyne zdjęcie jakie udało nam się znaleźć.
Być może ktoś znajdzie coś na temat tego człowieka w „Norweskim Muzeum Techniki”.
W 1903 r Konstantin Eduardowicz Ciołkowski w czasopiśmie „Scientific Review” opublikował artykuł „Badania przestrzeni świata za pomocą urządzeń odrzutowych”, w którym po raz pierwszy udowodnił, że rakieta jest urządzeniem zdolnym do wykonania lotu kosmicznego. W artykule zaproponowano także pierwszy projekt rakiety dalekiego zasięgu. Jego korpus stanowiła podłużna metalowa komora wyposażona w płyn silnik odrzutowy (który jest również silnikiem spalinowym). Jako paliwo i utleniacz zaproponował zastosowanie odpowiednio ciekłego wodoru i tlenu.
Tym chyba rakietowo-kosmicznym akcentem warto zakończyć część historyczną, bo nastał XX wiek i wszędzie zaczęto produkować silniki spalinowe.
Posłowie filozoficzne...
K.E. Ciołkowski wierzył, że w dającej się przewidzieć przyszłości ludzie nauczą się żyć, jeśli nie wiecznie, to przynajmniej bardzo długo. W związku z tym na Ziemi będzie mało miejsca (zasobów), a statki będą musiały przenieść się na inne planety. Niestety coś na tym świecie poszło nie tak i przy pomocy pierwszych rakiet ludzie postanowili po prostu zniszczyć swój gatunek...
Dziękuję wszystkim, którzy przeczytali.
Wszelkie prawa zastrzeżone © 2016
Jakiekolwiek wykorzystanie materiałów dozwolone jest wyłącznie z aktywnym linkiem do źródła.
1. ssanie
2. kompresja
3. spalanie i rozszerzanie
4. wydechowy
To właśnie ten schemat zastosował niemiecki wynalazca Mikołaj Otto zbudowany w 1878 roku. Pierwszy Silnik czterosuwowy wewnętrzne spalanie, którego sprawność sięgnęła 22%, co znacznie przekroczyło wartości uzyskane przy zastosowaniu silników wszystkich poprzednich typów.
Pierwszym samochodem z czterosuwowym silnikiem spalinowym był trójkołowy powóz Karla Benza, zbudowany w 1885 roku. Rok później (1886) pojawił się wariant
Uzyskał patent na zastosowanie i sposób otrzymywania gazu rozpałkowego metodą suchej destylacji drewna lub węgla. Odkrycie to miało ogromne znaczenie, przede wszystkim dla rozwoju techniki oświetleniowej. Wkrótce we Francji, a następnie w innych krajach europejskich lampy gazowe zaczęły skutecznie konkurować z drogimi świecami. Gaz oświetleniowy nadawał się jednak nie tylko do oświetlania.
Patent na konstrukcję silnika gazowego
Lenoir nie odniósł natychmiastowego sukcesu. Po tym jak udało się dorobić wszystkie części i zmontować maszynę, pracowała ona dość długo i przestała, gdyż pod wpływem nagrzania tłok rozszerzył się i zakleszczył w cylindrze. Lenoir ulepszył swój silnik, wynajdując układ chłodzenia wodą. Jednak druga próba startu również zakończyła się niepowodzeniem z powodu słabego skoku tłoka. Lenoir uzupełnił swój projekt o system smarowania. Dopiero wtedy silnik zaczął pracować.
August Otto
Poszukiwanie nowego paliwa
Dlatego poszukiwania nowego paliwa do silnika spalinowego nie ustały. Niektórzy wynalazcy próbowali wykorzystać pary paliwa ciekłego jako gaz. Już w 1872 roku amerykański Brighton próbował użyć nafty w tym charakterze. Jednak nafta nie odparowała dobrze i Brighton przeszedł na lżejszy produkt naftowy - benzynę. Aby jednak silnik na paliwo ciekłe mógł skutecznie konkurować z silnikiem gazowym, konieczne było stworzenie specjalne urządzenie do odparowania benzyny i uzyskania jej palnej mieszaniny z powietrzem.
Brighton w tym samym 1872 roku wymyślił jeden z pierwszych tak zwanych gaźników „wyparnych”, ale nie działał on zadowalająco.
Silnik gazowy
Sprawny silnik benzynowy pojawił się dopiero dziesięć lat później. Jego wynalazcą był niemiecki inżynier Gottlieb Daimler. Przez wiele lat pracował w firmie Otto i był członkiem jej zarządu. Na początku lat 80-tych zaproponował swojemu szefowi projekt kompaktowego silnika benzynowego, który mógłby znaleźć zastosowanie w transporcie. Otto chłodno zareagował na propozycję Daimlera. Następnie Daimler wraz ze swoim przyjacielem Wilhelmem Maybachem podjęli odważną decyzję – w 1882 roku opuścili firmę Otto, nabyli mały warsztat pod Stuttgartem i rozpoczęli pracę nad swoim projektem.
Problem, przed którym stanęli Daimler i Maybach, nie był łatwy: postanowili stworzyć silnik, który nie wymagałby generatora gazu, byłby bardzo lekki i kompaktowy, ale jednocześnie wystarczająco mocny, aby poruszyć załogę. Daimler spodziewał się zwiększenia mocy poprzez zwiększenie prędkości wału, ale w tym celu konieczne było zapewnienie wymaganej częstotliwości zapłonu mieszanki. W 1883 roku powstał pierwszy silnik benzynowy z zapłonem z gorącej pustej rury otwartej w cylindrze.
Pierwszy model silnika benzynowego przeznaczony był do przemysłowej instalacji stacjonarnej.
Proces odparowania paliwa ciekłego w pierwszym silniki benzynowe pozostawił wiele do życzenia. Dlatego wynalezienie gaźnika spowodowało prawdziwą rewolucję w budowie silników. Jego twórcą jest węgierski inżynier Donat Banki. W 1893 roku opatentował gaźnik odrzutowy, który był prototypem wszystkich współczesnych gaźników. W przeciwieństwie do swoich poprzedników Banki zaproponował, aby nie odparowywać benzyny, ale drobno rozpylać ją w powietrze. Zapewniło to jego równomierny rozkład na cylindrze, a samo odparowanie zachodziło już w cylindrze pod wpływem ciepła sprężania. Aby zapewnić atomizację, benzynę zasysano strumieniem powietrza przez dyszę dozującą, a stałość mieszanki osiągano poprzez utrzymywanie stałego poziomu benzyny w gaźniku. Strumień wykonano w postaci jednego lub większej liczby otworów w rurze, umieszczonych prostopadle do przepływu powietrza. Do utrzymania ciśnienia przewidziano niewielki zbiornik z pływakiem, który utrzymywał poziom na danej wysokości, tak aby ilość zasysanej benzyny była proporcjonalna do ilości dopływającego powietrza.
Pierwsze silniki spalinowe były jednocylindrowe i w celu zwiększenia mocy silnika zwykle zwiększano objętość cylindra. Potem zaczęli to osiągać, zwiększając liczbę cylindrów.
Pod koniec XIX wieku pojawiły się silniki dwucylindrowe, a od początku stulecia zaczęły upowszechniać się silniki czterocylindrowe.
Zobacz też
Spinki do mankietów
Fundacja Wikimedia. 2010 .
Zobacz, jaka jest „Historia powstania silników spalinowych” w innych słownikach:
Schemat: Dwusuwowy silnik spalinowy z tłumikiem... Wikipedia
Silnik Delta w Narodowym Muzeum Kolejnictwa w Yorku w Wielkiej Brytanii Silnik Delta (Napier Deltic) to brytyjska lokomotywa z licznikiem…
Rysunek wózka parowego Cugno (Jonathan Holguinisburg) (1769) Historia samochodu rozpoczęła się w 1768 roku wraz z powstaniem silników parowych zdolnych do transportu ludzi ... Wikipedia
Sprawdź informacje. Należy sprawdzić prawdziwość faktów i rzetelność informacji przedstawionych w tym artykule. Na stronie dyskusji powinny być wyjaśnienia... Wikipedia
Spis treści 1 Wynalazek motocykla 2 Motocykl w XX i na początku XXI wieku… Wikipedia
początek statek kosmiczny Apollo 11 z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego na Księżyc w 1969 r. Historia technologiczna i przemysłowa Stanów Zjednoczonych opisuje powstanie najpotężniejszego i technologicznego ... Wikipedia
Rozwój pierwszego silnika spalinowego trwał prawie dwa stulecia, dopóki kierowcy nie mogli rozpoznać prototypów nowoczesne silniki. Wszystko zaczęło się od gazu, a nie benzyny. Wśród ludzi, którzy mieli swój udział w historii stworzenia, są Otto, Benz, Maybach, Ford i inni. Jednak najnowsze odkrycia naukowe wywróciły do góry nogami cały świat motoryzacyjny, ponieważ za ojca pierwszego prototypu uznano niewłaściwą osobę.
Leonardo też miał tu swój udział
Do 2016 roku François Isaac de Rivaz był uważany za twórcę pierwszego silnika spalinowego. Ale historyczne odkrycie dokonane przez angielskich naukowców wywróciło cały świat do góry nogami. Podczas wykopalisk w pobliżu jednego z francuskich klasztorów odnaleziono rysunki należące do Leonarda da Vinci. Wśród nich był rysunek silnika spalinowego.
Oczywiście, jeśli spojrzysz na pierwsze silniki, które stworzyli Otto i Daimler, możesz znaleźć podobieństwa konstrukcyjne, ale nie ma ich już w nowoczesnych jednostkach napędowych.
Legendarny da Vinci wyprzedził swoje czasy o prawie 500 lat, ale ponieważ ograniczały go technologie swoich czasów, a także możliwości finansowe, nie mógł zaprojektować silnika.
Po szczegółowym przestudiowaniu rysunku współcześni historycy, inżynierowie i światowej sławy projektanci samochodów doszli do wniosku, że to jednostka mocy mógł pracować całkiem produktywnie. Tak więc firma Ford zaczęła opracowywać prototypowy silnik spalinowy na podstawie rysunków da Vinci. Ale eksperyment był tylko w połowie udany. Nie udało się uruchomić silnika.
Jednak niektóre nowoczesne ulepszenia pozwoliły jednak ożywić jednostkę napędową. Pozostał prototypem eksperymentalnym, ale Ford wciąż nauczył się czegoś dla siebie - taka jest wielkość komór spalania dla samochodów klasy B, która wynosi 83,7 mm. Jak się okazało jest to wielkość idealna do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej dla tej klasy silników.
Inżynieria i teoria
Według fakt historyczny, w XVII wieku holenderski naukowiec i fizyk Christian Hagens opracował pierwszy teoretyczny silnik spalinowy oparty na prochu. Ale podobnie jak Leonardo był spętany technologiami swoich czasów i nie mógł urzeczywistnić swojego marzenia.
Francja. 19 wiek. Rozpoczyna się era masowej mechanizacji i industrializacji. W tej chwili możliwe jest stworzenie czegoś niesamowitego. Pierwszym, któremu udało się zmontować silnik spalinowy, był Francuz Nicéphore Niépce, któremu nadał imię Piraeofor. Współpracował ze swoim bratem Claudem i wspólnie, przed powstaniem ICE, zaprezentowali kilka mechanizmów, które nie znalazły swoich klientów.
W 1806 roku we Francuskiej Akademii Narodowej odbyła się prezentacja pierwszego silnika. Pracował na mielie węglowej i miał szereg wad konstrukcyjnych. Pomimo wszystkich niedociągnięć silnik otrzymał pozytywne recenzje i zalecenia. Dzięki temu bracia Niepce otrzymali pomoc finansową i inwestora.
Pierwszy silnik nadal się rozwijał. Bardziej zaawansowany prototyp instalowano na łodziach i małych statkach. Ale to nie wystarczyło Claude'owi i Nicephore'owi, chcieli zaskoczyć cały świat, więc studiowali różne nauki ścisłe, aby ulepszyć swoją jednostkę napędową.
Tak więc ich wysiłki zostały uwieńczone sukcesem iw 1815 roku Nicephore znajduje prace chemika Lavoisiera, który pisze, że „olejki lotne” wchodzące w skład produktów naftowych mogą eksplodować w kontakcie z powietrzem.
1817. Claude jedzie do Anglii, aby uzyskać nowy patent na silnik, ponieważ Francja wkrótce wygasła. W tym momencie bracia się rozstają. Claude zaczyna samodzielnie pracować nad silnikiem, nie powiadamiając o tym brata i żąda od niego pieniędzy.
Rozwój Claude'a został potwierdzony jedynie w teorii. Wynaleziony silnik nie znalazł szerokiej produkcji, dlatego przeszedł do historii inżynierii Francji, a Niepce został uwieczniony pomnikiem.
Syn słynnego fizyka i wynalazcy Sadi Carnota opublikował traktat, który uczynił go legendą w branży motoryzacyjnej i rozsławił go na całym świecie. Dzieło liczyło 200 egzemplarzy i nosiło wydany w 1824 roku tytuł „Rozważania o sile napędowej ognia i maszynach zdolnych do rozwijania tej siły”. Od tego momentu zaczyna się historia termodynamiki.
1858 Belgijski naukowiec i inżynier Jean Joseph Etienne Lenoir montuje silnik dwusuwowy. Cechami wyróżniającymi był gaźnik i pierwszy układ zapłonowy. Paliwem był gaz węglowy. Ale pierwszy prototyp działał tylko przez kilka sekund, a potem zawiódł na zawsze.
Stało się tak, ponieważ silnik nie miał układów smarowania i chłodzenia. Dzięki tej porażce Lenoir nie poddał się i kontynuował prace nad prototypem i już w 1863 roku silnik zamontowany w prototypie 3-kołowego samochodu przejechał historyczne pierwsze 50 mil.
Wszystkie te wydarzenia zapoczątkowały erę przemysłu motoryzacyjnego. Kontynuowano prace nad pierwszymi silnikami spalinowymi, a ich twórcy uwiecznili ich nazwy w historii. Wśród nich byli austriacki inżynier Siegfried Markus, George Brighton i inni.
Koło przejmują legendarni Niemcy
W 1876 roku pałeczkę zaczynają przejmować niemieccy deweloperzy, o których nazwiskach dziś głośno. Pierwszym, który odnotował, był Nicholas Otto i jego legendarny cykl Otto. Jako pierwszy opracował i skonstruował prototyp 4-cylindrowego silnika. Następnie już w 1877 roku opatentował nowy silnik, który stał się podstawą większości nowoczesnych silników i samolotów z początku XX wieku.
Innym nazwiskiem w historii motoryzacji, które dziś zna wiele osób, jest Gottlieb Daimler. On i jego przyjaciel i brat inżynier, Wilhelm Maybach, opracowali silnik na gaz.
Punktem zwrotnym był rok 1886, gdyż to Daimler i Maybach stworzyli pierwszy samochód z silnikiem spalinowym. Jednostka napędowa otrzymała nazwę „Reitwagen”. Silnik ten był wcześniej montowany w pojazdach dwukołowych. Maybach opracował pierwszy gaźnik z dyszami, który również działał dość długo.
Aby stworzyć działający silnik spalinowy, wielcy inżynierowie musieli połączyć swoje mocne strony i umysły. Tak więc grupa naukowców, w skład której wchodzili Daimler, Maybach i Otto, zaczęła montować silniki po dwie sztuki dziennie, co było wówczas dużą szybkością. Jednak, jak to zawsze bywa, stanowiska naukowców w zakresie ulepszania układów napędowych rozeszły się i Daimler opuszcza zespół i zakłada własną firmę. W wyniku tych wydarzeń Maybach podąża za swoim przyjacielem.
1889 Daimler zakłada pierwszego producenta samochodów, Daimler Motoren Gesellschaft. W 1901 roku Maybach montuje pierwszego Mercedesa, który położył podwaliny pod legendarną niemiecką markę.
Kolejnym nie mniej legendarnym niemieckim wynalazcą jest Karl Benz. Jego pierwszy prototyp silnika zobaczył świat w 1886 roku. Ale przed stworzeniem swojego pierwszego silnika udało mu się założyć firmę „Benz & Company”. Reszta historii jest po prostu niesamowita. Pod wrażeniem rozwoju Daimlera i Maybacha Benz zdecydował się połączyć wszystkie firmy w jedną całość.
Tak więc najpierw „Benz & Company” łączy się z „Daimler Motoren Gesellschaft” i staje się „ Daimler-Benz„. Następnie połączenie dotknęło także Maybacha i firma stała się znana jako Mercedes-Benz.
Kolejne znaczące wydarzenie w przemyśle motoryzacyjnym miało miejsce w 1889 roku, kiedy Daimler zaproponował opracowanie jednostki napędowej w kształcie litery V. Jego pomysł podchwycili Maybach i Benz już w 1902 roku Silniki typu V zaczęto produkować w samolotach, a później w samochodach.
Ojciec założyciela branży motoryzacyjnej
Ale jakkolwiek można powiedzieć, największy wkład w rozwój przemysłu motoryzacyjnego i rozwój silników samochodowych wniósł amerykański projektant, inżynier i po prostu legenda - Henry Ford. Jego hasło: „Samochód dla każdego” znalazło akceptację wśród zwykłych ludzi, co ich przyciągnęło. Zakładając firmę Ford w 1903 roku, nie tylko przystąpił do opracowania nowej generacji silników do swojego samochodu Ford A, ale także dał nowe miejsca pracy zwykłym inżynierom i ludziom.
W 1903 roku Fordowi sprzeciwił się Selden, który twierdził, że ten pierwszy wykorzystuje rozwój swojego silnika. Proces trwał aż 8 lat, ale jednocześnie żaden z uczestników nie mógł wygrać procesu, ponieważ sąd uznał, że prawa Seldena nie zostały naruszone, a Ford stosuje własny typ i konstrukcję silnika.
W 1917 r., kiedy Stany Zjednoczone weszły jako pierwsze wojna światowa, Ford rozpoczyna prace nad pierwszym ciężki silnik dla samochodów ciężarowych z zwiększona moc. Tak więc pod koniec 1917 roku Henry wprowadził na rynek pierwszy benzynowy 4-suwowy 8-cylindrowy silnik Ford M, który zaczęto instalować w ciężarówkach, a później podczas II wojny światowej w niektórych samolotach transportowych.
Kiedy inni producenci samochodów przeżywali trudne chwile, firma Henry Ford rozkwitła i była w stanie opracować nowe opcje silników, które były stosowane w szerokiej gamie samochodów Forda.
Wniosek
W rzeczywistości pierwszy silnik spalinowy został wynaleziony przez Leonarda da Vinci, ale było to tylko w teorii, ponieważ był spętany technologiami swoich czasów. Ale pierwszy prototyp postawił na nogi Holender Christian Hagens. Potem nastąpił rozwój francuskich braci Niepce.
Niemniej jednak silniki spalinowe zyskały masową popularność i rozwój wraz z rozwojem tak wielkich niemieckich inżynierów, jak Otto, Daimler i Maybach. Osobno warto zwrócić uwagę na zasługi w rozwoju silników ojca założyciela przemysłu samochodowego - Henry'ego Forda.
