Benzi nový motor vnútorné spaľovanie pevne vstúpil do nášho života a zostane v ňom na neurčitý čas. Vývoj alternatívy palivové technológie naznačuje, že v budúcnosti sa benzínový motor stane iba históriou, ale jeho potenciál je podľa odborníkov vyčerpaný len na 75 percent, čo nám umožňuje nazvať benzínový spaľovací motor v súčasnosti jedným z hlavných typov motorov v Rusku. . vo svete.
Vynález benzínový motor, ako mnoho iných moderných vecí, bez ktorých je dnes existencia nemysliteľná, bola vo všeobecnosti spôsobená nehodou, keď v roku 1799 Francúz F. Le Bon objavil svetlý plyn - zmes vodíka, oxidu uhoľnatého, metánu a niektorých ďalších horľavé plyny. Ako už názov napovedá, luminiscenčný plyn sa používal na osvetľovacie telesá, ktoré v tom čase nahradili sviečky, ale Le Bon si čoskoro našiel iné využitie. Pri štúdiu vlastností nájdeného plynu si inžinier všimol, že jeho zmes so vzduchom exploduje, pričom sa uvoľní veľké množstvo energie, ktorú možno využiť v záujme človeka. V roku 1801 si Le Bon nechal patentovať prvý plynový motor, pozostávajúci z dvoch kompresorov a spaľovacej komory. Plynový motor Le Bon sa v podstate stal primitívnym prototypom moderného spaľovacieho motora.
Treba poznamenať, že pokusy dať tepelnú energiu výbuchu do služieb ľudstva sa uskutočnili dlho pred narodením Le Bona. Ešte v 17. storočí holandský vedec Christian Huygens používal pušný prach na pohon vodných čerpadiel, ktoré dodávajú vodu do záhrad Versaillského paláca, a taliansky fyzik Alessandro Volta vynašiel koncom 80. rokov 19. storočia „elektrickú pištoľ“, v ktorej bola elektrická iskra zapálil zmes vodíka a vzduchu, pričom z hlavne vystrelil kúsok korku.
V roku 1804 Le Bon tragicky zomrel a vývoj technológie vnútorného spaľovania sa na čas zastavil, kým Belgičan Jean Etienne Lenoir neprišiel na to, ako využiť princíp elektrické zapaľovanie zamiesť plynový motor, aby sa zapálil. Po niekoľkých neúspešné pokusy Lenoirovi sa podarilo vytvoriť funkčný spaľovací motor, ktorý si nechal patentovať v roku 1859. Bohužiaľ, Lenoir sa ukázal byť viac obchodníkom ako vynálezcom. Po vydaní niekoľkých stoviek svojich motorov zarobil celkom slušné peniaze a zastavil ďalšie vylepšovanie svojho vynálezu. Lenoirov motor, používaný na pohon lokomotív, cestných posádok, lodí a stacionárnych, sa však považuje za vôbec prvý funkčný spaľovací motor.
Nemecký inžinier August Otto dostal v roku 1864 patent na vlastný model plynového motora, ktorého účinnosť dosahovala 15 percent, teda nielen efektívnejšie ako motor Lenoir, ale aj účinnejší ako ktorýkoľvek parný agregát, ktorý v tom čase existoval. Otto spolu s priemyselníkom Langenom vytvoril spoločnosť „Otto and Company“, ktorej plány zahŕňali výrobu nových motorov, ktorých bolo vyrobených asi 5000 kópií. V roku 1877 si Otto nechal patentovať štvortaktný spaľovací motor, no ako sa ukázalo, štvortaktný cyklus vynašiel niekoľko rokov pred týmto dátumom Francúz Beau de Roche. Súdny spor medzi týmito inžiniermi skončil pre Otta porážkou, v dôsledku čoho mu boli odobraté monopolné práva na štvortaktný cyklus. Napriek tomu dizajn Ottovho motora v mnohom prevyšoval francúzskeho kolegu, čo predurčilo jeho úspech – do roku 1897 bolo vyrobených už 42 000 týchto motorov rôznych objemov.
Svietiaci plyn ako palivo pre spaľovacie motory výrazne zúžil oblasť ich použitia, preto inžinieri z rôznych krajín neustále hľadali nové, cenovo dostupnejšie palivo. Jedným z prvých vynálezcov, ktorí používali benzín ako palivo pre spaľovacie motory, bol Američan Brighton, ktorý v roku 1872 vyvinul takzvaný „odparovací“ karburátor. Jeho dizajn bol však taký chybný, že svoje pokusy opustil.
Len desať rokov po vynáleze Brightonu bol vytvorený funkčný spaľovací motor, ktorý beží na benzín. Gottlieb Daimler, talentovaný nemecký inžinier, ktorý pracoval v Ottovej firme ešte začiatkom 80. rokov 19. storočia, navrhol šéfovi projekt zážihového motora, ktorý sám vyvinul a ktorý by sa dal použiť na cestná preprava Otto však jeho záväzky odmietol. V reakcii na to Daimler a jeho priateľ Wilhelm Maybach odstúpili zo spoločnosti Otto & Company a začali svoj vlastný podnik. Prvý benzínový motor Daimler-Maybach sa objavil v roku 1883 a mal byť inštalovaný natrvalo. Zapaľovanie vo valci vychádzalo z dutej rozžeravenej trubice, ale vo všeobecnosti bola konštrukcia motora príliš neuspokojivá práve pre nevyhovujúce zapaľovanie, ako aj proces vyparovania benzínu.
V tejto fáze je jednoduchšia a spoľahlivý systém vaporizácia benzínu, ktorú v roku 1893 vynašiel maďarský konštruktér Donat Banki. Vynašiel karburátor, ktorý sa stal prototypom karburátorové systémy dnes známy. Banks navrhol na tie časy revolučný nápad – neodparovať benzín – ale rozprašovať ho rovnomerne na valec. Prúd vzduchu nasával benzín cez dávkovaciu dýzu vyrobenú vo forme trubice s otvormi. Prietok bol udržiavaný pomocou malého zásobníka s plavákom, ktorý poskytoval konštantnú proporcionálnu zmes vzduchu a benzínu.
Od tohto momentu v histórii vývoj spaľovacieho motora stúpal. Prvý karburátorové motory mal len jeden valec. Nárast výkonu bol dosiahnutý zväčšením objemu valca, koncom storočia sa však začali objavovať dvojvalce a začiatkom 20. storočia sa začali presadzovať štvorvalce.
Hlavným zariadením každého vozidla, vrátane pozemného, je elektráreň - motor, ktorý premieňa rôzne druhy energie na mechanickú prácu.
V priebehu historického vývoja dopravných motorov sa mechanická práca pohybu vykonávala pomocou:
1) svalová sila ľudí a zvierat;
2) sila vetra a prúdenia vody;
3) tepelná energia pary a rôznych druhov plynných, kvapalných a pevných palív;
4) elektrická a chemická energia;
5) solárna a jadrová energia.
Záznamy o pokusoch o stavbu samohybných vozidiel boli už v 15. - 16. storočí. Pravda, elektrárne týchto „vozidiel“ boli svalovou silou človeka. Jednou z prvých známych samohybných jednotiek so „svalovým motorom“ je sajdkár s ručný pohon beznohého hodinára z Norimbergu Stefana Farflera, ktorý postavil v roku 1655.
Najznámejší v Rusku je „samobežiaci kočiar“, ktorý postavil v Petrohrade roľník L. L. Šamšurenkov v roku 1752.
Tento kočík, dosť priestranný na prepravu viacerých osôb, bol poháňaný svalovou silou dvoch ľudí. Prvý šliapací kovový bicykel, dizajnovo podobný moderným, vyrobil na prelome 18. a 19. storočia poddaný roľník z Verchotruského okresu provincie Perm Artamonov.
Najstaršie elektrárne však nie transport-mi, sú hydromotory- vodné kolesá poháňané prúdom (váhou) padajúcej vody, ako aj veterné turbíny. Sila vetra sa od pradávna využívala na pohyb plachetníc a oveľa neskôr na rotačné. Využitie vetra v rotačných plavidlách sa uskutočňovalo pomocou vertikálnych rotujúcich stĺpov, ktoré nahradili plachty.
Vzhľad v XVII storočí. vodné motory a neskôr parné stroje zohrali významnú úlohu pri zrode a rozvoji manufaktúry a následne aj priemyselnej revolúcie. .Avšak veľké nádeje vynálezcov samohybné posádky o použití prvých parných strojov pre vozidlá neboli opodstatnené. Prvé parné samohybné delo s nosnosťou 2,5 tony, zostrojené v roku 1769 francúzskym inžinierom Josephom Cañom, sa ukázalo ako veľmi ťažkopádne, pomaly sa pohybujúce a vyžadujúce si povinné zastávky každých 15 minút pohybu.
Až koncom 19. stor. vo Francúzsku vznikli veľmi úspešné vzorky samohybných vozňov s parnými strojmi. Počnúc rokom 1873 francúzsky konštruktér Ademe Bohle postavil niekoľko úspešných parných strojov. V roku 1882 sa objavil parné autá Dion-Bouton,
av roku 1887 - autá Leona Serpoleho, ktorý bol nazývaný "apoštolom páru". Plochý kotol Serpole bol vysoko sofistikovaný parný generátor s takmer okamžitým odparovaním vody.
Súťažili parné autá Serpole benzínové autá v mnohých pretekoch a rýchlostných súťažiach až do roku 1907. Zároveň dnes pokračuje zdokonaľovanie parných strojov ako dopravných motorov v smere znižovania ich hmotnosti a rozmerov a zvyšovania účinnosti.
Zdokonaľovanie parných strojov a vývoj spaľovacích motorov v druhej polovici 19. storočia. sprevádzané pokusmi množstva vynálezcov využiť elektrickú energiu pre dopravné motory. V predvečer tretieho tisícročia Rusko oslávilo sté výročie využívania mestskej pôdy elektrická doprava-električka. Pred niečo vyše sto rokmi, v 80. rokoch 19. storočia, sa objavili prvé elektrické autá. Ich vzhľad je spojený s vytvorením olovených batérií v 60. rokoch 19. storočia. Príliš vysoká merná hmotnosť a nedostatočná kapacita však neumožnili elektromobilom konkurovať parný motor a benzínovo-benzínové motory. Nenašli sa ani elektrické vozidlá s ľahšími a energeticky náročnejšími strieborno-zinkovými batériami široké uplatnenie... V Rusku tvoril koncom 19. storočia talentovaný dizajnér I. V. Romanov. niekoľko typov elektrických vozidiel s pomerne ľahkými batériami.
Elektromobily majú pomerne vysoké výhody. Po prvé, sú šetrné k životnému prostrediu, pretože nemajú výfukové plyny, majú veľmi dobrú trakčnú charakteristiku a vysoké zrýchlenia v dôsledku rastúceho krútiaceho momentu s poklesom počtu otáčok; využívať lacnú elektrinu, jednoduché na obsluhu, spoľahlivé v prevádzke“ a pod. V súčasnosti majú elektromobily a trolejbusy vážne perspektívy pre svoj rozvoj a využitie v mestskej a prímestskej doprave z dôvodu potreby radikálneho riešenia problémov znižovania znečistenia životného prostredia.
Pokusy o vytvorenie piestových spaľovacích motorov sa uskutočnili na konci 18. storočia. V roku 1799 Angličan D. Barber navrhol motor, ktorý pracoval na zmesi vzduchu s plynom získaným destiláciou dreva. Ďalší vynálezca plynového motora Etienne Lenoir používal ako palivo svetelný plyn.
Už v roku 1801 navrhol Francúz Philippe de Bonnet projekt plynového motora, v ktorom boli vzduch a plyn stláčané nezávislými čerpadlami, privádzané do zmiešavacej komory a odtiaľ do valca motora, kde bola zmes zapálená elektrickou iskrou. . Vzhľad tohto projektu sa považuje za dátum zrodu myšlienky elektrického zapaľovania zmesi paliva a vzduchu.
Prvý stacionárny motor nového typu, pracujúci na štvortaktnom cykle s predbežným stláčaním zmesi, navrhol a zostrojil v roku 1862 kolínsky mechanik N. Otto.
Takmer všetky moderné benzínové a plynové motory stále pracujú podľa Ottovho cyklu (cyklus s konštantným objemom dodávky tepla).
Praktická aplikácia spaľovacích motorov pre dopravné osádky sa začala v 70. - 80. rokoch. XIX storočia. založené na použití plynu a zmesi paliva a vzduchu ako paliva a predbežnej kompresie vo valcoch. Traja nemeckí konštruktéri sú oficiálne uznávaní ako vynálezcovia dopravných motorov pracujúcich na kvapalných frakciách destilácie ropy: Gottlieb Daimler, ktorý na základe patentu z 29. augusta 1885 zostrojil motocykel s benzínovým motorom;
Karl Benz, ktorý na základe patentu z 25. marca 1886 zostrojil trojkolesový kočík s benzínovým motorom;
Rudolph Diesel, ktorý získal v roku 1892 patent na motor so samovznietením zmesi vzduchu a kvapalného paliva v dôsledku tepla uvoľneného pri kompresii.
Tu treba poznamenať, že prvé spaľovacie motory pracujúce na ľahkých frakciách destilácie ropy boli vytvorené v Rusku. Takže v roku 1879 ruský námorník I.S. Kostovič navrhol a v roku 1885 úspešne otestoval 8-valcový benzínový motor s nízkou hmotnosťou a vysokým výkonom. Tento motor bol určený pre letecké dopravné prostriedky.
V roku 1899 vznikol v Petrohrade prvý ekonomický a účinný vznetový motor na svete. Priebeh pracovného cyklu v tomto motore sa líšil od motora navrhnutého nemeckým inžinierom R. Dieslom, ktorý navrhol uskutočniť Carnotov cyklus so spaľovaním pozdĺž izotermy. V Rusku bol v krátkom čase vylepšený dizajn nového motora - bezkompresorový dieselový motor a už v roku 1901 bol v Rusku vyrobený bezkompresorový dieselový motor navrhnutý GV Trinklerom a dizajn Ya.V. Mamina - v roku 1910.
Ruský konštruktér E. A. Jakovlev navrhol a postavil motorové vozidlo s petrolejovým motorom.
Úspešne pracovali na vytvorení posádok a motorov Ruskí vynálezcovia a dizajnéri: F.A. Blinov, Khaidanov, Guryev, Machchansky a mnohíIné.
Hlavné kritériá pre návrh a výrobu motorov do 70-tych rokov XX storočia. pretrvávala túžba zvýšiť objem litrov a následne získať čo najviac kompaktný motor... Po ropnej kríze 70 - 80 rokov. hlavnou požiadavkou bolo dosiahnutie maximálnej účinnosti. Posledných 10 - 15 rokov XX storočia. hlavným kritériom každého motora sú neustále rastúce požiadavky a normy na ekologickú čistotu motorov a predovšetkým na radikálne zníženie toxicity výfukových plynov pri zabezpečení dobrej účinnosti a vysokého výkonu.
Karburátorové motory, ktoré dlhé roky nemali konkurenciu z hľadiska kompaktnosti a objemu litrov, dnes nespĺňajú ekologické požiadavky. Dokonca ani elektronicky riadené karburátory nemôžu spĺňať súčasné emisné predpisy pre väčšinu prevádzkových podmienok motora. Tieto požiadavky a tvrdé konkurenčné podmienky na svetovom trhu rýchlo zmenili typ elektrární pre vozidlá a predovšetkým pre ľahké vozidlá. Dnes rôzne systémy vstrekovania paliva s rôznymi riadiacimi systémami, vrátane elektronických, takmer úplne nahradili používanie karburátorov na motoroch osobných automobilov.
Radikálna reštrukturalizácia výroby motorov najväčšími automobilovými spoločnosťami na svete v poslednom desaťročí XX storočia. sa zhodovalo s tretím obdobím inhibície ruskej motorizácie. V dôsledku krízy v ekonomike krajiny nedokázal domáci priemysel zabezpečiť včasný presun motor-telebuildingu na výrobu nových typov motorov. Rusko má zároveň dobrý vedecký výskumný základ pre tvorbu sľubné motory a kvalifikovaný personál odborníkov, ktorí sú schopní rýchlo implementovať existujúce vedecké a dizajnérske základy vo výrobe. Za posledných 8 - 10 rokov boli vyvinuté a vyrobené zásadne nové prototypy motorov s variabilným zdvihovým objemom a variabilným kompresným pomerom. V roku 1995 bol vyvinutý a implementovaný v závode Zavolzhsky Motor Plant a v automobilovom závode Nižný Novgorod. mikroprocesorový systém kontrola dodávky paliva a zapaľovania, zabezpečujúca splnenie environmentálnych noriem EURO-1. Navrhnuté a vyrobené vzorky motorov s mikroprocesorovým riadiacim systémom prívodu paliva a neutralizátormi, ktoré spĺňajú environmentálne požiadavky EURO-2. Počas tohto obdobia vedci a špecialisti NAMI vyvinuli a vytvorili: sľubný turbo-zmesový dieselový motor, rad naftových a benzínových motorov šetrných k životnému prostrediu čisté motory tradičné usporiadanie, motory bežia vodíkové palivo plávajúce vozidlá vysoká bežkárska schopnosť s jemným účinkom na zem a pod.
Moderné pozemné spôsoby dopravy vďačia za svoj rozvoj najmä využívaniu piestových spaľovacích motorov ako elektrární. Práve piestové spaľovacie motory sú stále hlavným typom elektrární, ktoré sa používajú najmä na autá, traktory, poľnohospodárske, cestné a stavebné stroje. Tento trend pokračuje aj dnes a bude pokračovať aj v blízkej budúcnosti. Hlavní konkurenti piestových motorov – plynové turbíny a elektrické, solárne a prúdové elektrárne – ešte neopustili etapu vytvárania experimentálnych vzoriek a malých experimentálnych sérií, hoci v mnohých spoločnostiach a firmách pokračujú práce na ich zdokonaľovaní a zdokonaľovaní automobilových motorov. po celom svete.
s posadnutosť
Úvod ………………………………………………………………………… .2
1. História stvorenia ……………………………………………….… ..3
2. História automobilového priemyslu v Rusku ………………………… 7
3. Piestové spaľovacie motory …………………… 8
3.1 Klasifikácia ICE ………………………………………….8
3.2 Základy zariadenia piestových spaľovacích motorov ……………………… 9
3.3 Princíp fungovania ………………………………………………… ..10
3.4 Princíp činnosti štvortaktného motora s karburátorom ………………………………………………………………… 10
3.5 Princíp činnosti štvortaktného dieselového motora …………… 11
3.6 Princíp činnosti dvojtaktného motora …………… .12
3.7 Pracovný cyklus štvortaktných karburátorových a dieselových motorov …………………………………………. …………… .13
3.8 Pracovný cyklus štvortaktného motora … … …… 14
3.9 Pracovné cykly dvojtaktných motorov ……………… ... 15
Záver ………………………………………………………………… ..16
Úvod.
20. storočie je svetom technológií. Mohutné stroje ťažia z útrob zeme milióny ton uhlia, rudy a ropy. Výkonné elektrárne vyrábajú miliardy kilowatthodín elektriny. Tisíce tovární a závodov vyrábajú odevy, rádiá, televízory, bicykle, autá, hodinky a ďalšie dôležité produkty. Telegraf, telefón a rádio nás spájajú s celým svetom. Vlaky, motorové lode, lietadlá nás prepravujú veľkou rýchlosťou cez kontinenty a oceány. A vysoko nad nami, za zemskou atmosférou, lietajú rakety a umelé družice Zeme. To všetko bez pomoci elektriny nejde.
Človek začal svoj vývoj privlastňovaním si hotových produktov prírody. Už v prvej fáze vývoja začal používať umelé nástroje.
S rozvojom výroby sa začínajú formovať podmienky pre vznik a rozvoj strojov. Stroje, ako pracovné nástroje, spočiatku len pomáhali človeku v jeho práci. Potom ho postupne začali nahrádzať.
Vo feudálnom období dejín sa po prvý raz ako zdroj energie využila sila vodného toku. Pohyb vody roztáčal vodné koleso, ktoré zasa uvádzalo do pohybu rôzne mechanizmy. Počas tohto obdobia sa objavila široká škála technologických strojov. Široké používanie týchto strojov sa však často spomalilo z dôvodu nedostatočného prietoku vody v okolí. Bolo potrebné hľadať nové zdroje energie na pohon strojov kdekoľvek na zemskom povrchu. Skúšali sme veternú energiu, ale tá sa ukázala ako neúčinná.
Začali hľadať iný zdroj energie. Vynálezcovia dlho pracovali, otestovali množstvo strojov – a teraz bol konečne zostrojený nový motor. Bol to parný stroj. Uviedol do pohybu početné stroje a obrábacie stroje v továrňach a závodoch.Začiatkom 19. storočia boli vynájdené prvé pozemné parné vozidlá - parné lokomotívy.
Parné stroje však boli zložité, ťažkopádne a drahé inštalácie... Rýchlo sa rozvíjajúca mechanická doprava potrebovala iný motor – malý a lacný. V roku 1860 skonštruoval Francúz Lenoir pomocou konštrukčných prvkov parného motora, plynového paliva a elektrickej iskry na zapaľovanie prvý praktický spaľovací motor.
1. HISTÓRIA TVORBY
Použiť vnútornú energiu znamená zaviazať sa na jej úkor užitočná práca, teda premeniť vnútornú energiu na mechanickú. V najjednoduchšom experimente, ktorý spočíva v tom, že sa do skúmavky naleje trochu vody a privedie sa do varu (a skúmavka sa na začiatku uzavrie korkom), korok pod tlakom vytvorenej pary stúpa a praskne. von.
Inými slovami, energia paliva sa premení na vnútornú energiu pary a para, ktorá sa rozpína, koná prácu a vyráža zátku. Takže vnútorná energia pary sa premieňa na kinetickú energiu zátky.
Ak je skúmavka nahradená silným kovovým valcom a zátka je nahradená piestom, ktorý tesne prilieha k stenám valca a môže sa po nich voľne pohybovať, získate najjednoduchší tepelný motor.
Tepelné motory sú stroje, v ktorých sa vnútorná energia paliva premieňa na mechanickú energiu.
História tepelných strojov siaha až do ďalekej minulosti, hovorí sa, že pred viac ako dvetisíc rokmi, v treťom storočí pred Kristom, veľký grécky mechanik a matematik Archimedes zostrojil delo, ktoré strieľalo parou. Nákres Archimedovho dela a jeho popis sa našli o 18 storočí neskôr v rukopisoch veľkého talianskeho vedca, inžiniera a umelca Leonarda da Vinciho.
Ako vystrelilo toto delo? Jeden koniec suda bol nad ohňom veľmi horúci. Potom sa do vyhrievanej časti suda naliala voda. Voda sa okamžite vyparila a zmenila sa na paru. Para, expandujúca, vyvrhla jadro silou a hromom. Pre nás je tu zaujímavé, že hlaveň pištole bol valec, po ktorom sa jadro posúvalo ako piest.
Asi o tri storočia neskôr v Alexandrii, kultúrnom a bohatom meste na africkom pobreží Stredozemného mora, žil a pracoval vynikajúci vedec Heron, ktorého historici nazývajú Heron Alexandrijský. Heron zanechal niekoľko diel, ktoré k nám prišli a v ktorých opísal rôzne autá, zariadenia, mechanizmy, v tom čase známe.
V spisoch Heron je popis zaujímavého zariadenia, ktoré sa teraz nazýva Heronova guľa. Je to dutá železná guľa, upevnená tak, že sa môže otáčať okolo vodorovnej osi. Z uzavretého kotla s vriacou vodou vstupuje para hadičkou do gule, z gule vyráža cez zakrivené rúrky, pričom sa guľôčka začína otáčať. Vnútorná energia pary sa premieňa na mechanickú energiu rotácie gule. Geronova guľa je prototypom moderných prúdových motorov.
Heronov vynález vtedy nenašiel uplatnenie a zostal len zábavou. Prešlo pätnásť storočí. V čase nového rozkvetu vedy a techniky, ktorý prišiel po stredoveku, uvažuje Leonardo da Vinci o využití vnútornej energie pary. V jeho rukopisoch je niekoľko kresieb zobrazujúcich valec a piest. Pod piestom vo valci je voda a samotný valec sa zahrieva. Leonardo da Vinci predpokladal, že para vznikajúca v dôsledku zahrievania vody, expandujúca a zväčšujúca sa objem, bude hľadať cestu von a tlačiť piest nahor. Piest mohol pri svojom pohybe nahor vykonávať užitočnú prácu.
Giovanni Branca, ktorý žil v storočí veľkého Leonarda, mal trochu inú predstavu o motore využívajúcom energiu pary. Bolo to koleso s
lopatky, v druhej zasiahol prúd pary silou, vďaka čomu sa koleso začalo otáčať. Bola to v podstate prvá parná turbína.
V 17.-18.storočí pracovali Angličania Thomas Severi (1650-1715) a Thomas Newcomen (1663-1729), Francúz Denis Papen (1647-1714), ruský vedec Ivan Ivanovič Polzunov (1728-1766) a i. vynález pary.
Papen zostrojil valec, v ktorom sa piest voľne pohyboval hore a dole. Piest bol spojený lankom, prehodeným cez blok, so záťažou, ktorá po pieste tiež stúpala a klesala. Podľa Papena môže byť piest spojený s akýmkoľvek strojom, napríklad s vodným čerpadlom, ktoré by čerpalo vodu. Kiahne sa naliali do spodnej ležiacej časti valca, ktorý bol následne zapálený. Výsledné plyny, ktoré sa pokúšali expandovať, tlačili piest nahor. Potom sa na valec a piest zvonku naliala diódová voda. Plyny vo valci sa ochladili a ich tlak na piest sa znížil. Piest sa pod vplyvom vlastnej hmotnosti a vonkajšieho atmosférického tlaku spúšťal nadol, pričom dvíhal náklad. Motor robil užitočnú prácu. Na praktické účely to bolo zbytočné: technologický cyklus jeho práce bol príliš komplikovaný (plnenie a zapálenie pušného prachu, oblievanie vodou, a to počas celej činnosti motora!). Navyše použitie takéhoto motora nebolo ani zďaleka bezpečné.
V prvom automobile Pahlen však nemožno nevidieť črty moderného spaľovacieho motora.
Vo svojom novom motore Papen použil vodu namiesto pušného prachu. Nalial sa do valca pod piest a samotný valec sa zospodu zahrieval. Výsledná para zdvihla piest. Potom sa valec ochladil a para v ňom kondenzovala - opäť sa zmenila na vodu. Piest, ako v prípade práškového motora, klesol pod vplyvom jeho hmotnosti a atmosférického tlaku. Tento motor fungoval lepšie ako práškový, ale na seriózne praktické použitie bol tiež málo užitočný: bolo potrebné privádzať a odoberať oheň, privádzať chladenú vodu, čakať, kým para skondenzuje, odstaviť vodu atď.
Všetky tieto nevýhody boli spôsobené tým, že príprava pary potrebnej na chod motora prebiehala v samotnom valci. Čo ak sa však do valca pripustí hotová para, získaná napríklad v samostatnom bojleri? Potom by stačilo striedavo pripúšťať do valca paru alebo ochladenú vodu a motor by pracoval vo vyšších otáčkach a menšej spotrebe paliva.
Uhádol to súčasník Denisa Palena, Angličan Thomas Severi, ktorý zostrojil parné čerpadlo na odčerpávanie vody z bane. V jeho stroji sa para pripravovala mimo valca – v kotli.
Po Severi navrhol anglický kováč Thomas Newcomen parný stroj (upravený aj na odčerpávanie vody z bane). Šikovne využil veľa z toho, čo bolo vynájdené pred ním. Newcomen vzal valec s Papenovým piestom, ale dostal paru, aby zdvihol piest, ako Severi, v samostatnom kotli.
Stroj Newcomen, rovnako ako všetci jeho predchodcovia, pracoval prerušovane - medzi dvoma pracovnými zdvihmi piesta bola prestávka. Bol vysoký ako štvor-päťposchodová budova a teda výnimočne<прожорлива>: päťdesiat koní jej sotva stihlo dodať palivo. Obslužný personál tvorili dvaja ľudia: hasič do nich nepretržite hádzal uhlie<ненасытную пасть>pece a mechanik obsluhoval kohútiky, ktoré púšťali paru a studenú vodu do valca.
2. História vzniku a vývoja spaľovacích motorov
Asi 120 rokov si človek nevie predstaviť život bez auta. Skúsme nahliadnuť do minulosti – do samotnej podoby základov moderného automobilového priemyslu.
Prvé pokusy o vytvorenie spaľovacieho motora sa datujú do 17. storočia. Experimenty E. Toricelliho, B. Pascala a O. Guerickeho podnietili vynálezcov použiť tlak vzduchu ako hnaciu silu v atmosférických strojoch. Opát Ottefel (1678-1682) a H. Huygens (1681) boli medzi prvými, ktorí takéto stroje ponúkali. Na pohyb piestu vo valci navrhli použiť výbuchy strelného prachu. Preto možno Ottefela a Huygensa považovať za priekopníkov v oblasti spaľovacích motorov.
Francúzsky vedec Denis Papen, vynálezca odstredivého čerpadla, parného kotla s bezpečnostný ventil, prvý piestový stroj pracujúci na pare. Prvý, kto sa pokúsil implementovať princíp ICE, bol Angličan Robert Street (patent USA č. 1983,1794). Motor sa skladal z valca a pohyblivého piestu. Na začiatku pohybu piestu sa do valca dostala zmes prchavej kvapaliny (alkoholu) a vzduchu, kvapalina a pary kvapaliny sa zmiešali so vzduchom. V polovici zdvihu piestu sa zmes vznietila a vrhla piestom.
V roku 1799 objavil francúzsky inžinier Philippe Le Bon svietidlový plyn a získal patent na použitie a spôsob výroby svietidlového plynu suchou destiláciou dreva alebo uhlia. Tento objav mal veľký význam predovšetkým pre rozvoj osvetľovacej techniky, ktorá veľmi skoro začala úspešne konkurovať drahým sviečkam. Svetelný plyn však nebol vhodný len na svietenie. V roku 1801 si Le Bon nechal patentovať konštrukciu plynového motora. Princíp činnosti tohto stroja bol založený na známej vlastnosti plynu, ktorý objavil: jeho zmes so vzduchom explodovala pri zapálení s uvoľnením veľkého množstva tepla. Produkty spaľovania sa rýchlo rozširovali a vyvíjali silný tlak na životné prostredie. Vytvorením vhodných podmienok môžete uvoľnenú energiu využiť v záujme človeka. Motor Lebon mal dva kompresory a zmiešavaciu komoru. Jeden kompresor mal pumpovať stlačený vzduch do komory a druhý mal pumpovať stlačený svetelný plyn z plynového generátora. Zmes vzduchu a plynu sa potom dostala do pracovného valca, kde sa vznietila. Motor bol dvojčinný, to znamená, že striedavo pôsobiace pracovné komory boli umiestnené na oboch stranách piestu. Le Bon v podstate vychádzal z myšlienky spaľovacieho motora, ale R. Street a F. Le Bon sa nepokúsili svoje nápady realizovať.
V nasledujúcich rokoch (až do roku 1860) bolo neúspešných aj niekoľko pokusov o vytvorenie spaľovacieho motora. Hlavné ťažkosti pri vytváraní spaľovacieho motora boli spôsobené nedostatkom vhodného paliva, ťažkosťami pri organizovaní procesov výmeny plynu, dodávky paliva a zapaľovania paliva. Tieto ťažkosti sa do značnej miery podarilo obísť Robertovi Stirlingovi, ktorý vytvoril v rokoch 1816-1840. motor s vonkajším spaľovaním s regenerátorom. V Stirlingovom motore bola premena vratného pohybu piesta na rotačný pohyb realizovaná pomocou kosoštvorcového mechanizmu a ako pracovné médium bol použitý vzduch.
Jedným z prvých, ktorí upozornili na reálnu možnosť vytvorenia spaľovacieho motora, bol francúzsky inžinier Sadi Carnot (1796-1832), ktorý sa zaoberal teóriou tepla a teóriou tepelných motorov. V eseji „Úvaha o hnacej sile ohňa a o strojoch schopných túto silu vyvinúť“ (1824) napísal: úpravy, ktoré sa dajú ľahko realizovať; potom prinútiť vzduch, aby vykonal prácu v piestovom valci alebo akejkoľvek inej expandujúcej nádobe, a nakoniec ho vypustiť do atmosféry alebo prinútiť ho ísť do parného kotla, aby spotreboval zvyšnú teplotu. Hlavné ťažkosti, s ktorými sa stretávame pri tomto druhu operácií: uzavrieť ohnisko do miestnosti s dostatočnou pevnosťou a udržiavať spaľovanie v správnom stave, udržiavať rôzne časti zariadenia na miernej teplote a zabrániť rýchlemu opotrebovaniu valca a piesta ; Nemyslíme si, že by tieto ťažkosti boli neprekonateľné." Karno Sadi. Úvaha o hnacej sile ohňa a strojoch schopných túto silu vyvinúť / S. Carnot. - M. - Petr.: Štátne nakladateľstvo, 1953 .-- 76 s. Myšlienky S. Carnota však jeho súčasníci neocenili. Až o 20 rokov neskôr na ne prvýkrát upozornil francúzsky inžinier E. Clapeyron (1799-1864), autor známej stavovej rovnice. Vďaka Clapeyronovi, ktorý používal Carnotovu metódu, začala Carnotova obľuba rýchlo rásť. V súčasnosti je Sadi Carnot všeobecne uznávaný ako zakladateľ vykurovacej techniky.
V nasledujúcich rokoch sa niekoľko vynálezcov z rôznych krajín pokúsilo vytvoriť funkčný lampový plynový motor. Všetky tieto pokusy však neviedli k tomu, že sa na trhu objavili motory, ktoré by mohli úspešne konkurovať parnému stroju. Zásluhu na vytvorení komerčne úspešného spaľovacieho motora má francúzsky vynálezca (belgického pôvodu) Jean Etienne Lenoir. Lenoir pri práci v galvanickom závode prišiel na myšlienku, že zmes vzduchu a paliva v plynovom motore možno zapáliť elektrickou iskrou. 24. januára 1860 dostal Lenoir patent na spaľovací motor a do konca roku 1860 bol motor vyrobený. Motor bežal na plyn bez predbežnej kompresie. Na časti zdvihu piesta z TDC do BDC sa do valca dostala zmes vzduchu a plynu a následne bola zmes zapálená elektrickou iskrou (príloha 2).
Lenoir nebol okamžite úspešný. Po tom, čo bolo možné vyrobiť všetky diely a auto zmontovať, to dosť fungovalo a zastavilo sa, pretože vplyvom zahrievania sa piest roztiahol a zasekol vo valci. Lenoir vylepšil svoj motor premýšľaním o systéme vodného chladenia. Aj druhý pokus o štart však zlyhal na zlý zdvih piestu. Lenoir svoj dizajn doplnil o mazací systém. Až potom sa motor rozbehol. Už prvé nedokonalé návrhy demonštrovali značné výhody spaľovacieho motora oproti parnému. Dopyt po motoroch rýchlo rástol av priebehu niekoľkých rokov vyrobil J. Lenoir vyše 300 motorov. Ako prvý použil spaľovací motor ako elektráreň na rôzne účely. Tento model bol však nedokonalý, účinnosť nepresiahla 4 %.
V roku 1862 francúzsky inžinier A.Yu. Beau de Rocha požiadal Francúzsky patentový úrad o patent (dátum priority 1. januára 1862), v ktorom objasnil myšlienku vyjadrenú Sadim Carnotom z hľadiska konštrukcie motora a jeho pracovných procesov. (Na túto petíciu sa spomenulo až pri patentových sporoch o prednosť vynálezu N. Otta). Beau de Rocha navrhol vstreknúť horľavú zmes počas prvého zdvihu piestu, stlačiť zmes počas druhého zdvihu piestu a spáliť zmes počas extrému horná pozícia piest a expanzia produktov spaľovania - počas tretieho zdvihu piesta; výfuk produktov spaľovania - počas štvrtého zdvihu piestu. Pre nedostatok financií som to však nemohol zrealizovať.
Tento cyklus o 18 rokov neskôr uskutočnil nemecký vynálezca Otto Nikolaus August v spaľovacom motore, ktorý pracoval podľa štvortaktnej schémy: sanie, kompresia, pracovný zdvih, výfuk výfukových plynov. Boli to úpravy tohto motora, ktoré dostali najrozšírenejšie... Už viac ako storočie, ktoré sa právom nazýva „ automobilovej éry“, Všetko sa zmenilo - formy, technológie, riešenia. Niektoré známky zmizli a iné sa vrátili. Automobilová móda prešla niekoľkými vývojovými kolami. Jedna vec zostáva nezmenená - počet cyklov, v ktorých motor pracuje. A v histórii automobilového priemyslu je toto číslo navždy spojené s menom nemeckého vynálezcu samouka Otta. Spolu s významným priemyselníkom Eugenom Langenom vynálezca založil Otto & Co v Kolíne nad Rýnom – a zameral sa na hľadanie najlepšie riešenie... 21. apríla 1876 získal patent na ďalšiu verziu motora, ktorá bola predstavená o rok neskôr na parížskej výstave v roku 1867, kde mu bola udelená Veľká zlatá medaila. Na konci roku 1875 Otto dokončil vývoj projektu zásadne nového prvého štvortaktného motora na svete. Prednosti štvortaktného motora boli zrejmé a 13. marca 1878 bol N. Ottovi udelený nemecký patent č. štvortaktný motor vnútorné spaľovanie (príloha 3).Za prvých 20 rokov vyrobil závod N. Otto 6000 motorov.
Experimenty s vytvorením takejto jednotky sa uskutočňovali už predtým, ale autori čelili viacerým problémom, predovšetkým so skutočnosťou, že záblesky horľavej zmesi vo valcoch sa vyskytovali v tak neočakávaných sekvenciách, že nebolo možné zabezpečiť rovnomerné a konštantný prenos výkonu. Ale práve jemu sa podarilo nájsť jediné správne riešenie. Empiricky zistil, že neúspechy všetkých doterajších pokusov súviseli jednak s nesprávnym zložením zmesi (proporcie paliva a okysličovadla), ako aj s falošným algoritmom synchronizácie systému vstrekovania paliva a jeho spaľovania.
Významne prispel k vývoju spaľovacích motorov aj americký inžinier Brighton, ktorý navrhol kompresorový motor s konštantným spaľovacím tlakom a karburátorom.
Priorita J. Lenoira a N. Otta pri vytváraní prvých účinných spaľovacích motorov je teda nespochybniteľná.
Výroba spaľovacích motorov neustále rástla a zdokonaľovala sa ich konštrukcia. V rokoch 1878-1880. začala sa výroba dvojtaktných motorov, navrhnutých nemeckými vynálezcami Wittigom a Hessom, anglickým podnikateľom a inžinierom D. Clerkom, a od roku 1890 - dvojtaktné motory s prefukovaním kľukovej komory (anglický patent č. 6410, 1890) . Využitie kľukovej komory ako preplachovacieho čerpadla o niečo skôr navrhol nemecký vynálezca a podnikateľ G. Daimler. V roku 1878 vybavil Karl Benz trojkolka motor s výkonom 3 hp, ktorý vyvinul rýchlosť cez 11 km/h. Vytvoril aj prvé autá s jedno- a dvojvalcovými motormi. Valce boli umiestnené horizontálne, krútiaci moment sa prenášal na kolesá pomocou remeňového pohonu. V roku 1886 bol K. Benzovi udelený nemecký patent č. 37435 na automobil s prioritou 29. januára 1886. Na svetovej výstave v Paríži v roku 1889 bolo Benzovo auto jediné. Týmto autom sa začína intenzívny rozvoj automobilového priemyslu.
Ďalším vrcholom v histórii spaľovacích motorov bol vývoj spaľovacieho motora so vznetovým zapaľovaním. V roku 1892 si nemecký inžinier Rudolf Diesel (1858-1913) patentoval a v roku 1893 opísal v brožúre „Teória a konštrukcia racionálneho tepelný motor nahradiť parné stroje a v súčasnosti známe tepelné motory “motor pracujúci v Carnotovom cykle. V nemeckom patente č. 67207 s prioritou z 28. februára 1892 „Pracovný postup a spôsob vykonávania jednovalcového a viacvalcového motora“ bol princíp motora stanovený nasledovne: Tamže.
1. Pracovný proces v spaľovacích motoroch je charakteristický tým, že piest vo valci stláča vzduch alebo nejaký inertný plyn (paru) so vzduchom tak silno, že výsledná kompresná teplota je výrazne vyššia ako zápalná teplota paliva. V tomto prípade dochádza k spaľovaniu paliva postupne zavádzaného po úvrati tak, že nedochádza k výraznému zvýšeniu tlaku a teploty vo valci motora. Následne po zastavení dodávky paliva dochádza vo valci k ďalšej expanzii plynnej zmesi.
2. Na vykonanie pracovného procesu opísaného v bode 1 je k pracovnému valcu pripojený viacstupňový kompresor s prijímačom. Rovnako je možné spojiť niekoľko pracovných valcov medzi sebou alebo s valcami na predbežné stlačenie a následné rozšírenie.
Prvý motor zostrojil R. Diesel do júla 1893. Predpokladalo sa, že kompresia bude prebiehať do tlaku 3 MPa, teplota vzduchu na konci kompresie dosiahne 800 C a palivo (uhoľný prach) bude zaviesť priamo do valca. Pri naštartovaní prvého motora (ako palivo bol použitý benzín) došlo k výbuchu. Počas roku 1893 boli vyrobené tri motory. Poruchy pri prvých motoroch prinútili R. Diesel opustiť izotermické spaľovanie a prejsť na cyklus so spaľovaním pri konštantnom tlaku.
Začiatkom roku 1895 bol úspešne otestovaný prvý vznetový kompresorový motor na kvapalné palivo (petrolej) a v roku 1897 sa začalo obdobie rozsiahleho testovania nového motora. Efektívna účinnosť motora bola 0,25 a mechanická účinnosť bola 0,75. Prvý spaľovací motor so vznetovým zapaľovaním pre priemyselné účely bol vyrobený v roku 1897 v Augsburg Engineering Works. Na výstave v Mníchove v roku 1899 už 5 motorov R. Diesel prezentovali továrne Otto-Deitz, Krupp a strojársky závod v Augsburgu. Motory R. Diesel boli úspešne predvedené aj na svetovej výstave v Paríži (1900). Neskôr našli široké uplatnenie a boli pomenované „dieselové motory“ alebo jednoducho „diesely“ podľa mena vynálezcu.
V Rusku sa prvé kerozínové motory začali vyrábať v roku 1890 v E.Ya. Bromley (štvortaktné kalorizácia) a od roku 1892 v mechanickom závode E. Nobela. V roku 1899 získal Nobel právo na výrobu motorov R. Diesel a v tom istom roku ich závod začal vyrábať. Konštrukciu motora vyvinuli špecialisti závodu. Motor vyvinul výkon 20-26 koní, bežal na ropu, naftu, petrolej. Špecialisti závodu realizovali aj vývoj vznetových motorov. Zostrojili prvé motory bez krížovej hlavy, prvé motory typu V, dvojtaktné motory s náporovým a slučkovým fúkacím okruhom, dvojtaktné motory, v ktorých sa fúkanie vykonávalo v dôsledku plynodynamických javov vo výfukovom kanáli. . Výroba motorov so vznetovým motorom sa začala v rokoch 1903-1911. v továrňach na parné lokomotívy Kolomna, Sormovsky, Charkov, v továrňach Felser v Rige a Nobel v Petrohrade, v lodenici Nikolaev. V rokoch 1903-1908. Ruský vynálezca a podnikateľ Ya.V. Mamin vytvoril niekoľko účinných vysokootáčkových motorov s mechanickým vstrekovaním paliva do valca a kompresným zapaľovaním, ktorých výkon v roku 1911 bol už 25 koní. Do predkomory z liatiny s medenou vložkou bolo vstrekované palivo, čo umožnilo dosiahnuť vysokú povrchovú teplotu predkomory a spoľahlivé samovznietenie. Bol to prvý bezkompresorový dieselový motor na svete Shepelev A.N. Esej o živote a diele vynálezcu Ya.V. Mamina / A.N. Shepelev, A. A. Derevyanchenko, Y. Mamin. - Čeľabinsk: Južno-Ural. kniha vydavateľstvo, 1988. V roku 1906 profesor MVTU V.I. Grinevetskiy navrhol konštrukciu dvojitého kompresného a expanzného motora - prototypu kombinovaného motora. Vyvinul tiež metódu tepelného výpočtu pracovných procesov, ktorú neskôr vyvinul N.R. Briling a E.K. Masing a dnes nestratil svoj význam. Ako vidíte, odborníci v predrevolučnom Rusku nepochybne vykonali významný nezávislý vývoj v oblasti motorov so vznetovým zapaľovaním. Úspešný vývoj výroby dieselových motorov v Rusku sa vysvetľuje skutočnosťou, že Rusko malo svoj vlastný olej a dieselové motory najlepšie vyhovovali potrebám malých podnikov, preto sa výroba dieselových motorov v Rusku začala takmer súčasne s krajinami západnej Európy. .
V porevolučnom období sa úspešne rozvíjalo aj domáce strojárstvo. Do roku 1928 sa v krajine vyrábalo už cez 45 typov motorov s celkovým výkonom asi 110-tisíc kW. Počas prvých päťročných plánov bola zvládnutá výroba automobilových a traktorových motorov, lodných a stacionárnych motorov s výkonom do 1500 kW, vznikol letecký diesel, tankový dieselový motor V-2, ktorý do značnej miery predurčil vysokú taktické a technické vlastnosti obrnených vozidiel krajiny. Významne prispeli k rozvoju výroby domácich motorov vynikajúci sovietski vedci: N.R. Briling, E.K. Masing, V.T. Tsvetkov, A.S. Orlin, V.A. Vansheidt, N.M. Glagolev, M.G. Kruglov a ďalší.
Z vývoja v oblasti tepelných motorov posledných desaťročí dvadsiateho storočia treba spomenúť tri dôležité: vytvorenie efektívnej konštrukcie motora s rotačným piestom, kombinovaného motora s vysokým preplňovaním a konštrukcia motora s vonkajším spaľovaním konkurencieschopná vysokootáčkovým dieselovým motorom. Príchod Wankelovho motora bol privítaný s nadšením. Majú nízku špecifickú hmotnosť a rozmery, vysoká spoľahlivosť RPD sa rýchlo rozšírilo najmä v ľahkých vozidlách, v letectve, na lodiach a stacionárnych zariadeniach. Licenciu na výrobu motora F. Wankel získalo viac ako 20 spoločností, medzi nimi napríklad General Motors, Ford. Do roku 2000 bolo vyrobených viac ako dva milióny vozidiel RPD. Pyatov I. Felix Wankel - vynálezca motora s rotačným piestom / I. Pyatov // Motor. - 2001. - č.4.
V posledné roky pokračuje proces zlepšovania a zlepšovania výkonu benzínových motorov a dieselov. Vývoj benzínových motorov ide cestou zlepšovania ich environmentálnych charakteristík, efektívnosti a výkonových ukazovateľov prostredníctvom širšej aplikácie a zlepšovania systému vstrekovania benzínu do valcov; aplikácia elektronických systémov riadenia vstrekovania, vrstvenie náplne v spaľovacej komore s vyčerpaním zmesi pri čiastočnom zaťažení; zvýšenie energie elektrickej iskry pri zapaľovaní atď. Výsledkom je, že účinnosť pracovného cyklu benzínových motorov sa približuje účinnosti dieselových motorov.
Na zvýšenie technicko-ekonomických ukazovateľov dieselových motorov sa používa zvýšenie vstrekovacieho tlaku paliva, používajú sa riadené vstrekovače, vytláčanie podľa priemerného efektívneho tlaku pomocou pretlakovania a chladenia. plniaci vzduch používať opatrenia na zníženie toxicity výfukových plynov.
Neustále zdokonaľovanie spaľovacích motorov im teda zabezpečilo dominantné postavenie a až v letectve ustúpil spaľovací motor motoru s plynovou turbínou. Pre iné odvetvia Národné hospodárstvo alternatívne elektrárne s nízkym výkonom, také všestranné a ekonomické ako spaľovací motor, ešte neboli navrhnuté. Spaľovací motor je preto dlhodobo považovaný za hlavný typ elektrárne stredného a malého výkonu pre dopravu a iné odvetvia národného hospodárstva.
Analýza činnosti ropnej spoločnosti OJSC "Samotlorneftegaz"
TNK-BP je jednou z popredných ropných spoločností v Rusku a jednou z desiatich najväčších súkromných ropných spoločností na svete, pokiaľ ide o produkciu ropy ...
Analýza činnosti jednotného komunálneho podniku "Nižneudinská pekáreň"
Jednotný obecný podnik "Nizhneudinsky HLEBOZAVOD" a jeho predchodcovia. Jednotný archívny fond. V roku 1931 20. storočia v meste Nižneudinsk medzi riekou Uda a jej kanálom Zastryanka bola postavená remeselná pekáreň ...
Analýza činnosti Uralského centra pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu (FGU "Uraltest")
V roku 1899 veľký ruský vedec Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907) navštívil Ural a Sibír, keď prišiel na Ural ako vedúci expedície, ktorej úlohou bolo študovať baníctvo ...
Analýza účinnosti spaľovacieho motora
Spaľovací motor je piestový tepelný motor, v ktorom procesy spaľovania paliva, uvoľňovanie tepla a jeho premena na mechanickú prácu prebiehajú priamo vo valci motora ...
Štúdium vplyvu koncentrácie alkálií na štruktúru dispergovaných práškov a vlastnosti keramických materiálov z nich spekaných
Dodatočná oxidácia výfukových plynov zo spaľovacích motorov (ICE) je jedným z najťažších a naliehavých problémov ochrany životného prostredia pred znečistením toxickými látkami ...
História moderných buldozérov
Slovo „buldozér“ sa objavilo na konci 19. storočia – označovalo akúkoľvek silu schopnú pohnúť veľkou hmotou. V roku 1929 sa objavil prvý buldozér - obrovský a hlučný stroj ...
História vzniku a vývoja spaľovacích motorov
V súčasnosti sú najrozšírenejšie spaľovacie motory (ICE) - typ motora, tepelného motora, v ktorom sa využíva chemická energia paliva (spravidla sa využíva kvapalné alebo plynné uhľovodíkové palivo) ...
Korózno-mechanické opotrebovanie zariadení
Piestne krúžky a vložky valcov(vložky) motorov vyrobených z liatiny v prítomnosti elektrolytu vytvárajú galvanické páry navzájom aj medzi konštrukčnými zložkami liatiny - perlit, grafit ...
Projekt rekonštrukcie motorovej časti v podmienkach Avtoexpress LLC
LLC "Autoexpress" bola založená v roku 1997 s cieľom podporovať obchod značky Subaru na ukrajinskom trhu. Nachádza sa na adrese: Doneck, Ilyicha Avenue, 65 ...
Dizajn pracovného tela škrabky
Prvé zemné vozidlá sa vykonávali na valcoch, neskôr na drevených a kovových kolesách. So zvyšujúcim sa výkonom a hmotnosťou strojov sa zvyšoval tlak na zem ...
Urobiť motor čo najľahší a výkonný je najvyššou prioritou pre všetkých inžinierov. automobilky ktoré sa s tým či oným úspechom snažia vyriešiť už viac ako sto rokov. Vložka valca je dôležitou súčasťou bloku valcov...
Vývoj a výskum automatizovaného zariadenia na laserové tepelné kalenie vložiek valcov na báze motorov s dutým rotorom
Blok motora alebo kľuková skriňa je srdcom motora. Hlavné mechanizmy a časti systémov motora sú umiestnené na ňom a vo vnútri. Väčšina moderné motory kvapalinou chladený valec, v ktorom sa pohybuje piest ...
Piestový motor vnútorné spaľovanie sa nazýva taký tepelný motor, v ktorom premena chemickej energie paliva na teplo a potom na mechanickú energiu prebieha vo vnútri pracovného valca ...
Tepelný výpočet spaľovacieho motora D-240
Technológia spracovania surového mäsa v OOO KMP "Myasnaya Skazka", Tyumen
Kombinácia mäsových polotovarov "Myasnaya Skazka" je zaregistrovaná na adrese mesta Tyumen, ulica Babarynka, 20a / 2. Výrobný závod sa nachádza v meste, čo zabezpečuje efektívny predaj hotových výrobkov ...
Toto je úvodná časť zo série článkov venovaných Motor s vnútorným spaľovaním, čo je krátky exkurz do histórie evolúcie spaľovacieho motora. Článok sa bude dotýkať aj prvých áut.
Nasledujúce časti podrobne popíšu rôzne ICE:
Ojnica-piest
Rotačné
Turbojet
Reaktívny
Motor bol nainštalovaný na lodi, ktorá bola schopná vyliezť po rieke Sona. O rok neskôr, po testovaní, bratia dostali patent na svoj vynález, podpísaný Napoleonom Bonopartom, na obdobie 10 rokov.
Bolo by správnejšie nazvať tento motor prúdovým motorom, pretože jeho práca spočívala vo vytláčaní vody z potrubia pod dnom lode ...
Motor pozostával zo zapaľovacej komory a spaľovacej komory, mechu na vstrekovanie vzduchu, dávkovača paliva a zapaľovacieho zariadenia. Ako palivo pre motor slúžil uhoľný prach.
Mech vháňal prúd vzduchu zmiešaného s uhoľným prachom do zapaľovacej komory, kde tlejúci knôt zapálil zmes. Potom sa čiastočne zapálená zmes (uhoľný prach horí pomerne pomaly) dostala do spaľovacej komory, kde úplne vyhorela a expandovala.
Ďalej tlak plynu vytlačil vodu výfukové potrubie, čo priviedlo loď do pohybu, potom sa cyklus opakoval.
Motor pracoval v pulznom režime s frekvenciou ~ 12 a/min.
Po nejakom čase bratia vylepšili palivo pridaním živice a neskôr ho nahradili olejom a navrhli jednoduchý vstrekovací systém.
Počas nasledujúcich desiatich rokov sa projekt nijako nerozvíjal. Claude odišiel do Anglicka, aby propagoval myšlienku motora, ale premárnil všetky peniaze a nič nedosiahol a Joseph sa dal na fotografovanie a stal sa autorom prvej fotografie na svete „Pohľad z okna“.
Vo Francúzsku je v domácom múzeu Niepses vystavená replika "Pyreolophore".
O niečo neskôr de Riva namontoval svoj motor na štvorkolesové vozidlo, ktoré bolo podľa historikov prvým autom so spaľovacím motorom.
O Alessandrovi Voltovi
Volta bola prvá, ktorá vložila zinkové a medené platne do kyseliny, aby vytvorila nepretržitý elektrický prúd, čím vytvorila prvý zdroj chemického prúdu na svete ("voltaický stĺp").
V roku 1776 Volta vynašiel plynovú pištoľ, „Volta pištoľ“, v ktorej plyn explodoval z elektrickej iskry.
V roku 1800 zostrojil chemickú batériu, ktorá umožňovala získavať elektrinu chemickými reakciami.
Po Voltovi je pomenovaná jednotka na meranie elektrického napätia – Volt.
A- valec, B- "zapaľovacia sviečka, C- piest, D- "balón" s vodíkom, E- račňa, F- výfukový ventil výfukových plynov, G- rukoväť na ovládanie ventilu.
Vodík bol uložený vo „vzduchovom“ balóne spojenom potrubím s valcom. Prívod paliva a vzduchu, ako aj zapaľovanie zmesi a vypúšťanie výfukových plynov sa uskutočňovali ručne pomocou pák.
Princíp činnosti:
Vzduch vstupoval do spaľovacej komory cez vypúšťací ventil výfukových plynov.
Ventil sa zatváral.
Ventil na prívod vodíka z gule sa otvoril.
Kohútik sa zatváral.
Stlačením tlačidla sa na „sviečku“ aplikoval elektrický výboj.
Zmes zablikala a zdvihla piest.
Otvoril sa vypúšťací ventil výfukových plynov.
Piest vlastnou váhou spadol (bol ťažký) a potiahol lano, ktoré otáčalo kolesá cez blok.
Potom sa cyklus opakoval.
V roku 1813 postavil de Riva ďalšie auto. Bol to vozeň dlhý asi šesť metrov, s kolesami v priemere dva metre a vážil takmer tonu.
Auto dokázalo prejsť 26 metrov s nákladom kameňov (asi 700 libier) a štyroch mužov, rýchlosťou 3 km/h.
S každým cyklom sa auto posunulo o 4-6 metrov.
Len máloktorý z jeho súčasníkov bral tento vynález vážne a Francúzska akadémia vied tvrdila, že spaľovací motor nikdy nebude konkurovať vo výkone parnému stroju.
V roku 1833, americký vynálezca Lemuel Wellman Wright, si zaregistroval patent na vodou chladený dvojtaktný plynový spaľovací motor.
(Pozri nižšie) napísal o Wrightovom motore vo svojej knihe Gas and Oil Engines:
„Výkres motora je veľmi funkčný a detaily sú precízne. Výbuch zmesi pôsobí priamo na piest, ktorý otáča kľukovým hriadeľom cez ojnicu. Autor: vonkajší vzhľad motor pripomína vysokotlakový parný stroj, v ktorom sa plyn a vzduch čerpajú zo samostatných nádrží. Zmes v guľovitých nádobách sa zapálila počas stúpania piesta v TDC (horná úvrať) a tlačila ho dole/nahor. Na konci zdvihu sa ventil otvorí a výfukové plyny vypustia do atmosféry."
Nie je známe, či bol tento motor niekedy vyrobený, ale existuje jeho plán:
V roku 1838, anglický inžinier William Barnett získal patent na tri spaľovacie motory.
Prvý motor je jednočinný dvojtakt (palivo spálené iba na jednej strane piestu) so samostatnými čerpadlami na plyn a vzduch. Zmes sa zapálila v samostatnom valci a potom horiaca zmes tiekla do pracovného valca. Vstup a výstup sa uskutočňoval cez mechanické ventily.
Druhý motor opakoval prvý, ale bol dvojčinný, to znamená, že k spaľovaniu dochádzalo striedavo na oboch stranách piestu.
Tretí motor bol tiež dvojčinný, ale mal vstupné a výstupné otvory v stenách valca, ktoré sa otvorili v momente, keď piest dosiahol extrémny bod (ako v moderných dvojtaktoch). To umožnilo automaticky vypustiť výfukové plyny a pripustiť novú náplň zmesi.
Charakteristickým znakom motora Barnett bolo, že čerstvá zmes bola pred zapálením stlačená piestom.
Návrh jedného z motorov Barnett:
V rokoch 1853-57, talianski vynálezcovia Eugenio Barzanti a Felice Matteucci vyvinuli a patentovali dvojvalcový spaľovací motor s objemom 5 l/s.
Patent udelil londýnsky úrad, pretože talianske právo nedokázalo zaručiť dostatočnú ochranu.
Konštrukciou prototypu bola poverená spoločnosť Bauer & Co. z Milána" (Helvetica) a dokončená začiatkom roku 1863. Úspech motora, ktorý bol oveľa efektívnejší ako parný stroj, bol taký veľký, že spoločnosť začala dostávať objednávky z celého sveta.
Skorý jednovalcový motor Barzanti-Matteucci:
Model dvojvalcového motora Barzanti-Matteucci:
Matteucci a Barzanti uzavreli dohodu o výrobe motora s belgickou spoločnosťou. Barzanti odišiel do Belgicka osobne dohliadať na prácu a náhle zomrel na týfus. Po smrti Barzantiho boli všetky práce na motore prerušené a Matteucci sa vrátil k svojej bývalej práci hydraulického inžiniera.
V roku 1877 Matteucci tvrdil, že on a Barzanti boli hlavnými tvorcami spaľovacieho motora a motor skonštruovaný Augustom Ottom bol veľmi podobný motoru Barzanti-Matteucciho.
Dokumenty týkajúce sa patentov Barzantiho a Matteucciho sú uložené v archívoch knižnice Museo Galileo vo Florencii.
Najdôležitejším vynálezom Nikolausa Otta bol motor s štvortaktný cyklus- Ottov cyklus. Tento cyklus je dodnes jadrom väčšiny benzínových a benzínových motorov.
Štvortaktný cyklus bol najväčší technický úspech Otto, no čoskoro sa zistilo, že pár rokov pred jeho vynálezom presne ten istý princíp fungovania motora opísal francúzsky inžinier Beau de Roche (viď vyššie)... Skupina francúzskych priemyselníkov napadla Ottov patent na súde, súd považoval ich argumenty za presvedčivé. Ottove práva podľa jeho patentu boli výrazne obmedzené, vrátane zrušenia jeho monopolu na štvortaktný cyklus.
Napriek tomu, že konkurenti rozbehli výrobu štvortaktných motorov, model Otto, vypracovaný dlhoročnými skúsenosťami, bol stále najlepší a dopyt po ňom neustával. Do roku 1897 bolo vyrobených asi 42 tisíc týchto motorov rôznych objemov. Skutočnosť, že sa ako palivo používal svetelný plyn, však značne zúžila rozsah ich použitia.
Počet závodov na osvetlenie a plyn bol zanedbateľný aj v Európe, zatiaľ čo v Rusku boli len dve - v Moskve a Petrohrade.
V roku 1865, francúzsky vynálezca Pierre Hugo dostal patent na stroj, ktorý bol vertikálnym, jednovalcovým, dvojčinným motorom, v ktorom boli na dodávku zmesi použité dve gumové čerpadlá, poháňané kľukový hriadeľ.
Hugo neskôr navrhol horizontálny motor podobný motoru Lenoir.
Vedecké múzeum, Londýn.
V roku 1870, rakúsko-uhorský vynálezca Samuel Marcus Siegfried skonštruoval spaľovací motor na kvapalné palivo a nainštaloval ho na štvorkolesový vozík.
Dnes je toto auto dobre známe ako „prvé Marcusovo auto“.
V roku 1887 Markus v spolupráci s Bromovským & Schulzom postavil druhé auto, Second Marcus Car.
V roku 1872, americký vynálezca patentoval dvojvalcový konštantný tlakový spaľovací motor poháňaný petrolejom.
Brighton pomenoval svoj motor „Ready Motor“.
Prvý valec slúžil ako kompresor, ktorý tlačil vzduch do spaľovacej komory, do ktorej bol nepretržite dodávaný petrolej. V spaľovacej komore sa zmes zapálila a cez cievkový mechanizmus vstúpila do druhého - pracovného valca. Podstatný rozdiel od ostatných motorov bol v tom zmes vzduch-palivo vyhorela postupne a pod stálym tlakom.
Záujemcovia o termodynamické aspekty motora si môžu prečítať o Brightonovom cykle.
V roku 1878, škótsky inžinier Sir (v roku 1917 pasovaný za rytiera) vyvinul prvý dvojtaktný motor so zapaľovaním na stlačený vzduch. Patentoval si ho v Anglicku v roku 1881.
Motor fungoval kurióznym spôsobom: vzduch a palivo sa privádzali do pravého valca, tam sa miešalo a táto zmes sa tlačila do ľavého valca, kde sa zapálila zmes zo sviečky. Prebehla expanzia, oba piesty išli dole, z ľavého valca (cez ľavú odbočnú rúrku) vypúšťali výfukové plyny a do pravého valca sa nasávala nová časť vzduchu a paliva. Po zotrvačnosti sa piesty zdvihli a cyklus sa opakoval.
V roku 1879, postavil úplne spoľahlivý benzín dvojtakt motor a dostal naň patent.
Benzov skutočný génius sa však prejavil v tom, že v následných projektoch dokázal kombinovať rôzne zariadenia. (plyn, batériové zapaľovanie, zapaľovacia sviečka, karburátor, spojka, prevodovka a chladič) na ich produktoch, ktoré sa následne stali štandardom pre celé strojárstvo.
V roku 1883 Benz založil spoločnosť Benz & Cie na výrobu plynové motory a v roku 1886 patentovaný štvortakt motor, ktorý používal vo svojich autách.
Vďaka úspechu Benz & Cie mohol Benz začať navrhovať kočiare bez koní. Spojením svojich skúseností s výrobou motorov a dlhoročného koníčka navrhovať bicykle v roku 1886 zostrojil svoj prvý automobil a nazval ho „Benz Patent Motorwagen“.
Dizajn silne pripomína trojkolku.
Jednovalcový štvortaktný spaľovací motor s pracovným objemom 954 cm3. Inštalovaný na " Benz Patent Motorwagen".
Motor bol vybavený veľkým zotrvačníkom (používaným nielen na rovnomerné otáčanie, ale aj na štartovanie), 4,5-litrovou plynovou nádržou, karburátorom odparovacieho typu a posúvačom, cez ktorý sa palivo dostávalo do spaľovacej komory. Zapaľovanie bolo realizované zapaľovacou sviečkou vlastnej konštrukcie Benz, ktorej napätie bolo privádzané z Rumkorfovej cievky.
Chladenie bolo vodné, ale nie uzavretý cyklus, ale odparovanie. Para unikla do atmosféry, a tak bolo potrebné do auta tankovať nielen benzín, ale aj vodu.
Motor vyvinul 0,9 hp. pri 400 ot./min a zrýchlil auto na 16 km/h.
Karl Benz šoféruje svoje auto.
O niečo neskôr, v roku 1896, Karl Benz vynašiel motor typu boxer (alebo plochý motor) do ktorého dosahujú piesty top mŕtvy bodov súčasne, čím sa navzájom vyrovnávajú.
Múzeum Mercedes-Benz v Stuttgarte.
V roku 1882 Anglický inžinier James Atkinson vynašiel Atkinsonov cyklus a Atkinsonov motor.
Atkinsonov motor je v podstate štvortaktný motor Ottov cyklus ale s upraveným kľukový mechanizmus... Rozdiel bol v tom, že v Atkinsonovom motore nastali všetky štyri zdvihy pri jednej otáčke kľukového hriadeľa.
Použitie Atkinsonovho cyklu v motore znížilo spotrebu paliva a hluk počas prevádzky vďaka nižšiemu tlaku výfukových plynov. Okrem toho tento motor nevyžadoval prevodovku na pohon mechanizmu distribúcie plynu, pretože otvorenie ventilov uviedlo do pohybu kľukový hriadeľ.
Napriek množstvu výhod (vrátane obchádzania Ottových patentov) motor nebol široko používaný kvôli zložitosti výroby a niektorým ďalším nevýhodám.
Atkinsonov cyklus poskytuje lepší environmentálny výkon a hospodárnosť, ale vyžaduje vysoké otáčky... V nízkych otáčkach vydáva relatívne malý krútiaci moment a môže sa zadrhávať.
Teraz sa Atkinsonov motor používa v hybridných vozidlách. Toyota Prius„A“ Lexus HS 250h“.
V roku 1884, britský inžinier Edward Butler, ukázal plány na londýnskej Stanley Cycle Show trojkolesové vozidlo s benzínový spaľovací motor, a v roku 1885 ho postavil a ukázal na tej istej výstave s názvom „Velocyklus“. Tiež Butler bol prvý, kto použil toto slovo benzín.
Velocycle bol patentovaný v roku 1887.
Velocycle bol vybavený jednovalcovým, štvortaktným benzínovým motorom vybaveným zapaľovacou cievkou, karburátorom, sýtičom a chladený kvapalinou... Motor vyvinul výkon asi 5 koní. s objemom 600 cm3 a zrýchlil auto na 16 km/h.
Butler v priebehu rokov zlepšil výkon svojho vozidla, ale nemohol ho otestovať kvôli "zákonu červenej vlajky" (vydané v roku 1865), podľa ktorého by vozidlá nemali prekročiť rýchlosť viac ako 3 km/h. V aute sa navyše museli nachádzať tri osoby, z ktorých jedna musela ísť pred auto s červenou vlajkou. (také sú bezpečnostné opatrenia) .
V časopise English Mechanic z roku 1890 Butler napísal - "Úrady zakazujú používanie auta na cestách, v dôsledku čoho sa odmietam ďalej rozvíjať."
Kvôli nedostatku záujmu verejnosti o auto ho Butler rozobral do šrotu a predal patentové práva Harrymu J. Lawsonovi. (výrobca bicyklov), ktorá pokračovala vo výrobe motora pre použitie na lodiach.
Sám Butler pokračoval vo vytváraní stacionárnych a lodných motorov.
V roku 1891, Herbert Aykroyd Stewart v spolupráci s Richardom Hornsby and Sons zostrojil motor Hornsby-Akroyd, v ktorom sa palivo (petrolej) vstrekovalo pod tlakom do prídavná kamera (pre svoj tvar sa mu hovorilo "horúca guľa"), namontovaný na hlave valca a spojený so spaľovacou komorou úzkym priechodom. Palivo bolo zapálené horúcimi stenami prídavnej komory a vrhlo sa do spaľovacej komory.
1. Prídavná kamera (horúca guľa).
2. Valec.
3. Piest.
4. Carter.
Na spustenie motora sa použila fúkacia lampa, pomocou ktorej bola vyhrievaná prídavná komora. (po naštartovaní sa zahrieval výfukovými plynmi)... Kvôli tomu motor Hornsby-Akroyd ktorý bol predchodcom naftový motor navrhol Rudolf Diesel, často označovaný ako „polodiesel“. O rok neskôr však Aykroyd vylepšil svoj motor pridaním „vodného plášťa“ (patent z roku 1892), ktorý zvyšoval teplotu v spaľovacej komore zvýšením kompresného pomeru a teraz už nebol potrebný ďalší zdroj vykurovania.
V roku 1893 Rudolph Diesel získal patenty na tepelný motor a upravený „Carnotov cyklus“ s názvom „Metóda a prístroj na premenu vysoká teplota pracovať ".
V roku 1897 v „Augsburgskom strojárskom závode“ (od roku 1904 MAN) s finančnou spoluúčasťou firiem Friedricha Kruppa a bratov Sulzerovcov vznikol prvý funkčný dieselový motor Rudolfa Diesela.
Výkon motora bol 20 Konská sila pri 172 ot./min., účinnosť 26,2 % pri hmotnosti päť ton.
Bolo to oveľa lepšie existujúce motory Otto s účinnosťou 20 % a lodné parné turbíny s účinnosťou 12 %, čo vyvolalo živý záujem priemyslu o rozdielne krajiny.
Dieselový motor bol štvortaktný. Vynálezca zistil, že účinnosť spaľovacieho motora sa zvyšuje zvýšením kompresného pomeru horľavej zmesi. Nie je však možné silne stlačiť horľavú zmes, pretože potom stúpa tlak a teplota a spontánne sa vznieti skôr. Diesel sa preto rozhodol stlačiť nie horľavú zmes, ale čistý vzduch a na konci kompresie pod silným tlakom vstreknúť palivo do valca.
Od teploty stlačený vzduch dosiahol 600 - 650 ° C, palivo sa samovznietilo a plyny, expandujúce, pohybovali piestom. Dieselovi sa tak podarilo výrazne zvýšiť účinnosť motora, zbaviť sa zapaľovacieho systému a namiesto karburátora použiť palivové čerpadlo vysoký tlak
V roku 1933 Elling prorocky napísal: „Keď som začal pracovať na plynová turbína v roku 1882 som bol pevne presvedčený, že môj vynález bude žiadaný v leteckom priemysle.
Bohužiaľ, Elling zomrel v roku 1949, nikdy pred érou prúdového letectva.
Jediná fotka, ktorú sa nám podarilo nájsť.
Možno niekto nájde niečo o tomto mužovi v Nórskom múzeu techniky.
V roku 1903, Konstantin Eduardovič Ciolkovskij v časopise „Scientific Review“ publikoval článok „Skúmanie svetových priestorov pomocou prúdových zariadení“, kde prvýkrát dokázal, že zariadením schopným uskutočniť vesmírny let je raketa. Článok tiež navrhoval prvý projekt rakety dlhého doletu. Jeho telo bola podlhovastá kovová komora, vybavená o kvapalinový prúdový motor (čo je tiež spaľovací motor)... Navrhol použiť kvapalný vodík a kyslík ako palivo a oxidačné činidlo.
Asi na túto raketovú a vesmírnu nôtu sa oplatí dokončiť historickú časť, keďže prišlo 20. storočie a všade sa začali vyrábať spaľovacie motory.
Filozofický doslov...
K.E. Ciolkovskij veril, že v dohľadnej budúcnosti sa ľudia naučia žiť, ak nie navždy, tak aspoň veľmi dlho. V tomto smere bude na Zemi málo miesta (zdrojov) a lode sa budú musieť premiestniť na iné planéty. Bohužiaľ, v tomto svete sa niečo pokazilo a s pomocou prvých rakiet sa ľudia rozhodli jednoducho zničiť svoj vlastný druh ...
Ďakujem všetkým, ktorí si to prečítali.
Všetky práva vyhradené © 2016
Akékoľvek použitie materiálov je povolené len s aktívnym odkazom na zdroj.
